金钊 李芮 公卫江 祁阳 张寿 苏石磊

1) (东北大学理学院物理系, 沈阳 110819)

2) (东北大学材料科学与工程学院, 轧制技术与连轧自动化国家重点实验室, 沈阳 110819)

3) (延边大学理学院物理系, 延吉 133002)

4) (郑州大学物理工程学院, 郑州 450001)

里德伯原子由于具有较长的能级寿命和易于操控的特点已成为卓越的信息载体之一.近年来, 关于里德伯原子性质的研究得到逐步的发展和完善, 特别是基于里德伯原子间范德瓦耳斯力诱导的单能级里德伯阻塞和反阻塞效应.然而, 随着原子间距离的改变, 里德伯相互作用将导致更加复杂的动力学行为.本文主要研究在原子间距小于其特征长度的情况下, 如何根据构建的里德伯反阻塞及双反阻塞机制一步实现两量子比特控制相位门和交换门, 在此范围内的原子间相互作用将涉及多个能级的布居交换.数值模拟表明: 里德伯阻塞与双反阻塞机制的解析和数值结果能够达到高度一致, 理想情况下控制相位门和交换门的平均保真度分别为99.35%和99.67%, 此结果对于抵抗高激发里德伯态的自发辐射具有一定的鲁棒性.希望本文的研究能够为里德伯原子系统中实现大规模容错量子计算提供必要的理论支持与实验依据.

1 引 言

量子信息科学是利用量子相干和关联特性进行量子计算和信息处理的一门新兴学科[1], 它推动着量子物理的研究不断革新, 同时也开启了未来全球信息化变革的机遇之门.量子信息的……