基于里德伯原子的少量子比特CNOT门最优模型

少量子比特量子逻辑门作为构建通用多量子比特门的基本单元，已广泛应用于量子计算与量子信息。然而，传统的少量子比特门构造通常采用多脉冲协议，在门执行过程中不可避免地受到严重的本征误差影响。本文报道了一种关于通用二量子比特与三量子比特CNOT门的最优模型，该门由易于获取的范德瓦尔斯相互作用介导的里德伯态激发实现。该门依赖于通过遗传算法实现振幅与相位调制脉冲的全局优化，从而能够以更少的光脉冲促进门操作。与传统的多脉冲分段方案相比，我们的门可通过同时激发原子至里德伯态来实现，节省了在不同空间位置进行多脉冲切换的时间。数值模拟表明，在排除里德伯相互作用涨落的情况下，对于相距7.10 μm的两个量子比特，单脉冲二（三）量子比特CNOT门有望以99.23%（90.39%）的保真度实现。我们的工作有望在中性的原子量子技术研究中实现快速便捷的量子多比特计算。