经过激光冷却和磁光阱捕获后，原子已经慢了下来，并形成一团冷原子云。

但量子计算需要的不是一团原子，而是把单原子装载到位置明确、可以独立寻址和操控的阵列中。

光镊的价值，不只是捕获原子，而是把单原子转化为可寻址、可编程的计算资源。

光镊不是夹子，是光“挖”出的势阱

光镊通常使用远离原子共振频率的激光。在常见的红失谐方案中，聚焦光场会在焦点附近形成势能最低点，已经冷却的原子因而被限制在其中。强光场会改变原子的能级，使原子在光强最高的位置拥有更低的势能，于是更愿意停留在焦点附近。

从直觉上看，就像激光在空间中“挖”出一个微米尺度的小坑。已经被冷却的原子落入其中，偏离中心时会受到拉回作用，从而被限制在这个无形的势阱里。

这也解释了为什么激光冷却必须先发生，因为光镊的势阱很小，原子如果仍以很高速度飞行，就会直接越过它，根本来不及被捕获。

图1｜从MOT到光镊阵列

光镊阵列如何生成？

单个光镊只能提供一个位置。要构成量子处理器，还需要把一束激光复制、整形并聚焦成大规模阵列，同时保留移动、寻址和成像能力。

SLM更适合生成大规模、几何可编程的静态阵列；AOD响应更快，主要承担动态光镊和原子搬运；高NA物镜则同时决定光斑尺寸、视场、像差和单原子成像能力。三者共同构成光镊阵列的核心光学链路。

规模之外，关键是一致性

媒体常把“光阱数量”“捕获原子数量”和“可用量子比特数量”混在一起，但它们其实是三层不同指标。

2026年《Nature》的一项工作利用超表面生成了36万个光阱，并在较小规模阵列中实现了百余颗单锶原子的捕获；另一项发表于2025年的工作，则在11,998个光阱中平均装载6,139颗铯原子，平均填充率约为51.2%，同时展示了长相干时间、高成像存活率和相干运输能力。前者展示的是光场生成的扩展潜力，后者强调的则是原子装载、相干、成像、寿命与运输构成的系统能力。

光场生成走向芯片化

光镊阵列的一个重要工程方向，是把原本依赖SLM和多级自由空间光路完成的大规模静态光场生成，部分固化到平面光学芯片中。璇相科技推出的超表面光镊芯片，可由单束激光生成百万级光镊位点，并已进入中性原子平台开展实机验证。

这类器件暂时不能替代动态重排、单点寻址和运行时校准，但它展示了一条清晰路径：用芯片承担大规模静态光场生成，用AOD、SLM及反馈系统完成动态控制和校准。

图2 | 璇相科技超表面原子光镊阵列芯片艺术渲染图

图片来源：璇相科技/上海市科学技术委员会