超越最低阶的集体激发的光移位不平衡诱导阻塞

当前聚焦于中性原子的量子计算提案大多基于使用单原子作为量子比特（qubits），并利用腔诱导耦合或偶极-偶极相互作用进行双比特操作。另一种方法是使用原子系综作为量子比特。然而，当原子系综被激发时，例如通过匹配到二能级跃迁（或 Raman 跃迁）的激光束，随着越来越多光子被吸收，它会导致许多态的级联^1。为了将系综用作量子比特，有必要打断该级联，并将激发限制为仅吸收（和发射）单个光子。在此，我们展示如何通过利用 Raman 跃迁中的光移位不平衡（LSI）所产生的一种新型阻塞机制来实现这一点。我们首先描述一个简单例子，用单原子中的多能级结构阐明光移位不平衡诱导阻塞（LSIIB）的概念，并用数值模拟验证解析预言。然后我们推广该模型以展示如何通过在系综激发中使用 LSI 实现阻塞。具体而言，我们展示 LSIIB 过程如何使人们将系综视为一个两能级原子，其在两个集体量子态之间经历完全确定性的 Rabi 振荡，同时抑制更高阶集体态的激发。