原子钟态的超快时间尺度贝里相位门

极快的量子比特操控可大幅缩减量子计算时长，并有望解决众多物理系统中的有限时间退相干问题。在此，我们提出并实验演示了原子钟态量子比特的皮秒时间尺度操控，采用由一对啁啾激光脉冲实现的贝里相位门。传统微波或拉曼跃迁方法无法使原子量子比特操控快于超精细自由演化周期，而我们的超快贝里相位门方案实现了快速的钟态操作。我们还实现了对激光参数噪声的操作鲁棒性，因为几何相位仅由绝热演化路径决定，不受任何动力学细节影响。实验利用两束线偏振啁啾超快光脉冲，与光镊偶极阱阵列中的五个单铷原子相互作用，演示了所提超快钟态门及其操作鲁棒性。