以阵列 metastable helium-3 原子为代表的量子科学
量子物理
2026-01-13 v1 量子气体
原子物理
摘要
原子在可编程光羽毯阵列中的运动为中性原子量子科学带来许多新的机遇。这些包括用于资源高效实现费米子和玻色子模式的原子间和原子内运动，以及用于高效编译任意电路的羽毯运输。然而，利用原子运动为所有三种目的以及其他目的所需的原子惯性限制了其应用。我们为在可编程光羽毯阵列中使用费米子 metastable helium-3（He）原子——最轻可捕获的原子种类——提供了全面的体系结构蓝图。这包括对原子结构的具体分析以及 Rydberg 中介相互作用。我们表明，He 原子之间的羽毯跳跃速度可比锂-6 之前的演示快 3 倍以上。我们还展示了一种全新的工具箱，用于在羽毯陷阱势能中直接编码和操作 qubit，这是 He 轻质量所特有的。最后，我们提供了几个新的机遇示例，利用 He 原子阵列的羽毯运输和原子间羽毯跳跃进行费米子量子模拟和计算。这些工具为改进中性原子量子科学的资源效率提供了新方法，可能还能使量子化学模拟和格子规范理论的量子模拟得以在不使用 Born-Oppenheimer 近似的情况下实现。
引用
@article{arxiv.2601.06763,
title = {Quantum science with arrays of metastable helium-3 atoms},
author = {Zheyuan Li and Rupsa De and Rishi Sivakumar and William Huie and Hao-Tian Wei and Justin D. Piel and Chris H. Greene and Kaden R. A. Hazzard and Zoe Z. Yan and Jacob P. Covey},
journal= {arXiv preprint arXiv:2601.06763},
year = {2026}
}