基于多原子门的中性原子快速测量

测量时间代表了限制中性原子量子计算机运行速度的关键瓶颈，因为它不能像其他量子操作那样通过并行化来加速。我们提出了一种基于新型快速多原子 Rydberg 门的中性原子快速测量协议，该协议显著减少了测量积分时间并提高了测量保真度。我们的方法使用 $N$ 个 ancilla 原子的多量子寄存器 within 一个单一 Rydberg 阻塞区域来测量单个 data 量子比特。这实现了 $N$ 倍的光子发射收集增益，同时降低了测量对损耗的敏感性。该方案要求在 data 量子比特和 ancilla 之间实现谱分离，可通过双物种体系结构或针对性光位移来实现。除此之外，该方案实施简单：它仅依赖于全局脉冲、全局光子收集，避免了原子搬运和数值优化脉冲。对 Cs--Rb 平台的仿真显示，在仅使用 5 个 ancilla ($N=5$) 时，可在 $6\ \mu\text{s}$ 内实现小于 $10^{-3}$ 的测量误差。