在量子器件中高效制备薛定谔猫态、分形子与非阿贝尔拓扑序
量子物理
2022-01-07 v2 量子气体
强关联电子
原子物理
摘要
长程纠缠量子态——如猫态与拓扑序——是量子计量与量子信息的关键，但它们无法由任何可扩展的酉过程制备。有趣的是，将测量作为额外要素使用可规避此类不可能定理。然而，已知的高效方案仅针对有限类的长程纠缠态，且通过门与测量的序列在现有量子器件上实现时受限于高开销。本文解决了这些问题，提出如何利用现有实验平台可扩展地制备广泛的长程纠缠态。我们的两步过程在里德伯原子阵列中有理想实现，仅需在本征原子相互作用下演化，随后测量单个子晶格（例如使用两种原子种类）。值得注意的是，该协议可制备保真度每站点超过 的一维 Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）“猫”态与二维环面码，以及保真度 的三维分形子态。鉴于近期展示三维里德伯原子阵列的实验，这为分形子序的首次实验实现铺平了道路。尽管上述例子基于高效制备与测量团簇态，我们也提出一种多步过程，以在里德伯原子阵列与其他量子器件中创造 与 非阿贝尔拓扑序——为通用拓扑量子计算提供了一条路径。
引用
@article{arxiv.2112.03061,
title = {Efficiently preparing Schr\"odinger's cat, fractons and non-Abelian topological order in quantum devices},
author = {Ruben Verresen and Nathanan Tantivasadakarn and Ashvin Vishwanath},
journal= {arXiv preprint arXiv:2112.03061},
year = {2022}
}
备注
6 pages + appendix; v2: included the preparation of D4 non-Abelian topological order