高保真里德伯量子模拟器中的擦除转换

最小化并理解误差对于量子科学至关重要，无论是在噪声中等规模量子（NISQ）设备中，还是对于迈向容错量子计算的追求。里德伯阵列已成为这一背景下的重要平台，具有令人印象深刻的系统规模，并且有方案表明，通过以单原子分辨率探测泄漏误差（一种擦除误差转换形式）可显著改善纠错阈值。然而，里德伯原子阵列中的双量子比特纠缠保真度一直落后于竞争对手，并且这类擦除转换尚待在基于物质的量子比特中普遍实现。在此，我们展示了利用里德伯量子模拟器实现擦除转换和高保真贝尔态生成。我们通过碱土原子的快速成像实现擦除转换，该过程使处于亚稳态的原子不受扰动，并产生独立于最终量子比特读出的额外信息。当剔除观测到擦除误差的数据时，我们实现的贝尔态生成保真度下界为 ${\geq} 0.9971^{+10}_{-13}$，在修正剩余态制备误差后提升至 ${\geq}0.9985^{+7}_{-12}$。我们进一步在用于跨量子相变的准绝热制备长程秩序的量子模拟实验中展示了擦除转换，其中我们明确区分了制备误差与里德伯衰变误差的擦除转换。我们通过评估擦除与最终读出之间以及擦除彼此之间的关联，揭示了这些误差对模拟结果原本隐藏的影响。我们的工作证明了里德伯基纠缠达到 ${\sim} 0.999$ 量级保真度的能力，更高保真度仅是技术改进的问题，并展示了擦除转换如何在 NISQ 设备中被利用。