基于里德伯阻塞的两比特门中基态-里德伯相干性的影响

对于中性原子量子比特，两比特门通常通过里德伯阻塞效应实现，这暗示了除常规量子比特寄存器态外里德伯能级的特殊地位。在此，我们开展实验与理论研究以揭示控制量子比特原子的基态-里德伯相干性如何影响两比特受控-Z（$C_Z$）门的过程，例如Phys. Rev. Lett. \textbf{85}, 2208 (2000)中最初提出的常用基态-里德伯$\pi$-间隙-$\pi$脉冲序列。我们测量了$\pi$-间隙-$\pi$脉冲后控制量子比特原子的退相干，并与从基态-里德伯跃迁的Ramsey条纹提取的典型退相干时间$\tau_{gr}$直接比较。特别地，我们观察到经受此类脉冲序列的控制量子比特原子经历的过程本质上类似于基态-里德伯Ramsey干涉。此外，我们建立了一个直接的理论模型，将经受$C_Z$门$\pi$-间隙-$\pi$脉冲序列的控制量子比特的退相干过程与$\tau_{gr}$联系起来，并分析了退相干效应的典型起源。最后，我们讨论了由基态-里德伯相干性性质所限导致的$C_Z$门保真度损失，以及利用新门协议提升保真度的前景。