基于共振偶极-偶极相互作用的 Rydberg 原子快速纠缠门

数字中性原子量子计算机的出现依赖于开发快速且稳健的高保真量子操作协议。在本工作中，我们引入了一种新型方案，用于使用四个原子水平实现纠缠门：一个基态量子比特和两个 Rydberg 态。激光场将量子比特耦合到其中一个 Rydberg 态之一，而微波场驱动两个 Rydberg 态之间的跃迁，从而实现不同原子之间的共振偶极-偶极相互作用。我们表明，该方案可在不 requiring 光学相位调制的情况下实现受控-Z 门，仅依赖于具有时变相位和�幅的微波场。我们展示了此类门比基于 van der Waals 相互作用的当代 Rydberg 门更快且更不敏感于 Rydberg 衰变。此外，我们系统地稳定了该方案以抵抗原子间距离波动，并分析了其在真实 setup 中（使用钠或铯原子）的性能。我们的结果开辟了利用微波驱动的偶极相互作用进行中性原子量子计算的新途径。