离子原子光学超晶格中快速碰撞 $\sqrt{\mathrm{SWAP}}$ 门

光学超晶格中的碰撞门最近实现了高保真度，但其操作时间通常受限于隧穿。我们提出并分析了一种替代方案，用于实现两个费米子原子在光学超晶格中 $\sqrt{\mathrm{SWAP}}$ 门的快速路径，基于对短程和长程晶格深度的优化时间依赖控制。该门通过在两个势阱之间暂时释放原子至准谐势阱中实现。以合适的接触相互作用强度为条件，受控碰撞积累实现 $\sqrt{\mathrm{SWAP}}$ 所需的交换相位并产生纠缠。我们采用连续、时间依赖的薛定谔方程仿真，超越两个势阱的费米-Hubbard 描述，并对其进行实验实现的隧穿基于协议的基准测试，再现了观察到的单粒子隧穿和自旋交换动力学。对于可实现的晶格深度，我们发现该提议的门在约 $21 \, \mu \mathrm{s}$ 时运行，快于基于隧穿的实现方式一个数量级，同时实现保真度 $\gtrsim 99\%$。我们进一步分析了对晶格深度变化的灵敏度，表明复合序列可提高鲁棒性。我们的结果为可扩展的中性原子量子计算中的快速、碰撞介导的纠缠门建立了有前景的构建模块。