光学臂捕获的中性原子作为扩展陷阱离子量子计算机的信使量子比特
量子物理
2025-01-09 v1
摘要
我们提出了将中性原子和陷阱离子量子比特组合在一个可扩展模块化架构中的方案，利用光学臂中的单个中性原子实现陷阱离子量子寄存器之间的原子互连。这些互连是确定性的，因而可按需进行。具体协议如下：将一个被光学臂捕获的中性原子量子比特带到一个作为大型量子计算机模块的离子链附近，在两者之间执行纠缠门。随后将该中性原子迅速移动到同一模块化离子阱中另一个靠近的离子链，与该链中的一个离子纠缠，从而实现两个独立离子链之间的纠缠。光学臂对中性原子的脉冲势不会对被捕获的离子产生可测量的影响，而射频离子阱对中性原子则没有影响。基于现实的臂 trap 参数，中性原子可在数十微秒内跨越毫米尺度距离，从而实现每秒超过 10^3 次的远程纠缠生成率，即便在假设原子-离子量子门速度较慢的情况下，也可能达到每秒 10^4 次，这是当前光子互连技术的两数量级提升。
引用
@article{arxiv.2501.04223,
title = {Neutral Atoms in Optical Tweezers as Messenger Qubits for Scaling up a Trapped Ion Quantum Computer},
author = {Svetlana Kotochigova and Subhadeep Gupta and Boris Blinov},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.04223},
year = {2025}
}