【用纳米超表面捕获原子，哥大团队让量子阵列规模暴涨100倍】

#量子计算# 的扩展性瓶颈，困扰着全球的研究团队。如何把更多原子稳稳地“夹”在激光束形成的微型陷阱里，如何让这些陷阱的数量从几百个跃升到成千上万甚至更多——这是中性原子量子计算领域绕不过去的一道坎。

#哥伦比亚大学# 物理系的 Sebastian Will 实验室与应用物理系的虞南方（Nanfang Yu）实验室近日在《自然》（Nature）上发表的一项工作，给出了一个可能改变游戏规则的答案：用全息超表面（holographic metasurface）生成光镊阵列，实现了锶原子的单原子俘获，并在实验中组装出包含数百个单原子的二维阵列；同时在纯光学表征中演示了一个包含 36 万个光学陷阱的阵列。

这项研究的核心技术并不是光镊本身。光镊，也就是用高度聚焦的激光束来捕获和操控微观粒子，早在 1997 年就让朱棣文等科学家获得了诺贝尔物理学奖。

过去十年间，光镊阵列技术突飞猛进，成为中性原子量子计算的主流方案之一。QuEra、Atom Computing、Pasqal 等公司都在押注这条技术路线，哈佛、MIT、加州理工等顶尖实验室也在这一领域深耕。

就在 2025 年 9 月，加州理工的 Manuel Endres 团队刚刚创下了用液晶空间光调制器（liquid-crystal spatial light modulator，SLM）生成的光镊阵列捕获 6,100 个铯原子量子比特的纪录。但无论是空间光调制器还是声光偏转器（acousto-optic deflector，AOD），都面临一个根本性的限制：像素尺寸太大，调控能力有限。

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