利用光学超晶格快速初始化高保真量子寄存器

我们提出了一种快速生成可寻址量子比特量子寄存器的方法，该寄存器由存储在光学晶格中的超冷原子组成。从半填充晶格开始，我们通过绝热地开启超晶格势来移除每隔一个的晶格势垒，这导致在具有单位填充的Mott绝缘体状态下形成长波长晶格。由此产生的晶格具有更大的周期性，使得通过外部激光对原子进行单独寻址成为可能。我们开发了一个类似Bose-Hubbard的模型，用于描述在通过添加超晶格势使晶格周期加倍时，冷原子在晶格中的动力学。从半填充到相称填充晶格转变的动力学，我们借助时间演化块消减算法进行了数值分析，并使用Kibble-Zurek理论进行了解析分析。我们表明，整个过程（即创建半填充晶格和随后使晶格周期加倍）的时间尺度，对于大晶格周期而言，显著快于将超流体绝热直接量子冻结成Mott绝缘体。因此，我们的方法在快速时间尺度上提供了一个高保真的可寻址量子比特量子寄存器。