ATLAS: 传输损耗下无缺陷中性原子量子阵列的高效原子重排

中性原子量子计算机将量子比特编码在光晶格中单独捕获的原子排列中。实现无缺陷的原子构型对于高保真度量子门和可扩展的量子纠错至关重要，但随机加载和重排过程中的原子损失阻碍了可靠的大规模组装。本工作提出了ATLAS，一种开源的原子传输算法，能够高效地将随机加载的$W \times W$晶格转换为无缺陷的$L \times L$子阵列，同时考虑实际物理约束，包括有限加速度、传输时间和每次移动的损失概率。在规划阶段，在无损失虚拟阵列上计算最优的并行移动批次；在执行阶段，在概率性原子损失下重放这些移动，以最大化保留原子的期望数量。蒙特卡洛模拟覆盖了晶格尺寸$W=10$–$100$、加载概率$p_{\mathrm{occ}}=0.5$–$0.9$和损失率$p_{\mathrm{loss}}=0$–$0.05$，结果表明在六次迭代内填充率超过99%，在低损失率下原子保留率超过90%。该算法实现了亚线性移动规模（$\propto M^{0.55}$）和目标维度线性增长的初始尺寸需求，在鲁棒性和可扩展性方面优于先前方法，为实现更大规模的中性原子量子阵列提供了实用路径。