Unruh-DeWitt 量子计算机的设计约束

Unruh-DeWitt 粒子探测器模型已成功展示量子比特与量子场之间具有非零信道容量的量子信息信道。这些探测器模型为具有近完美信道容量的可实验实现 Unruh-DeWitt 量子计算机提供了必要框架。我们提出具有门控耦合到 Luttinger 液体的自旋量子比特，作为 Unruh-DeWitt 探测器及支撑其在此与其他环境中可行性的通用设计约束的实验室设置。我们还给出若干实验场景，包括石墨烯带、HgTe 量子阱量子自旋霍尔相中的边缘态，以及近期在过渡金属二硫属化物中发现的量子反常霍尔相。理论上，通过玻色化，我们展示 Unruh-DeWitt 探测器可执行量子计算，并能在通过 Luttinger 液体于量子比特间建立完美量子通信信道。我们的结果指向全连接固态量子计算机之路，以及通过凝聚态物理对量子场中量子信息开展实验研究。