在中立原子阵列中使用 omg 架构实现电路中操作

我们在 48 位点中立原子阵列中实现了电路中操作，这得益于对 ${}^{171}$Yb 中存在的 $\textit{omg}$（光-亚稳-基态量子比特）架构进行控制的新方法。我们展示了基于激光对基态、亚稳态和光量子比特的控制，平均单量子比特保真度分别为 $F_{g} = 99.968(3)$、$F_{m} = 99.12(4)$ 和 $F_{o} = 99.804(8)$。通过基态与亚稳态之间的态敏感搁置，我们实现了对 $^{171}$Yb 的非破坏性态探测，并通过全局控制或局部前馈操作在基态重新初始化。我们利用对光钟跃迁的局部寻址来执行电路中操作，包括以基态冷却形式进行的测量、自旋重置和动量重置。在表征基态量子比特上的电路中测量时，我们观测到辅助量子比特的原始误差为 $1.8(6)\%$，数据量子比特为 $4.5(1.0)\%$，其中前者（后者）未对 $1.0(2)\%$（$2.0(2)\%$）的制备与测量误差进行修正；我们观测到电路中重置操作具有类似性能。所报道的 $\textit{omg}$ 架构与电路中操作的实现为量子信息科学中的许多任务打开了大门，包括量子纠错、纠缠生成和计量学。