具有长基态-里德伯相干时间的中性原子量子比特纠缠

我们报道了一对相距 6~$\mu$m 的 Cs 原子的基态纠缠协议结果，该协议结合里德伯阻塞机制与双光子拉曼跃迁，制备出 $\vert\Psi^+\rangle=(\vert 10\rangle+\vert 01\rangle)/\sqrt{2}$ Bell 态，经损耗修正的保真度为 0.81(5)，等同于光镊囚禁原子所展示的最佳保真度，但无需可动态调节的原子间距。量子比特态相干性对量子信息应用也至关重要，我们利用拉姆齐光谱表征了基态与基态-里德伯退相位速率。我们展示了量子比特能级的横向退相位时间 $T_2^*=10(1)$~ms 与 $T_2'=0.14(1)$~s，并实现了长的基态-里德伯相干时间 $T_2^*=17(2)~\mu$s，这正是实现高保真多量子比特门序列所必需的——其中控制原子保持在里德伯态，同时对相邻目标量子比特施加局域操作。