近日,安徽大學(xué)物理與光電工程學(xué)院王棟教授團(tuán)隊與合作者在里德堡量子計算領(lǐng)域取得重要進(jìn)展,相關(guān)研究成果以“Quantum computation via Floquet tailored Rydberg interactions”為題發(fā)表在量子信息領(lǐng)域頂級期刊《npj Quantum Information》(DOI:10.1038/s41534-025-01068-z)。該論文第一作者為安徽大學(xué)2023級碩士研究生吳俊,通訊作者為安徽大學(xué)王棟教授、宋學(xué)科副教授,鄭州大學(xué)蘇石磊副教授、吳金雷副研究員,安徽大學(xué)為第一單位。
隨著多體中性原子囚禁、操控等實驗技術(shù)的提升,以及其兼具超精細(xì)能級、長壽命和強相互作用等優(yōu)點,使得中性原子平臺已成為實現(xiàn)量子計算最具競爭力的平臺之一。在這一平臺中,利用Floquet頻率調(diào)制(FFM)將為實現(xiàn)高精度量子操控及探索新奇物理現(xiàn)象提供一種獨特的研究工具。并且,F(xiàn)FM為通過調(diào)節(jié)調(diào)制參數(shù)實現(xiàn)彈性量子門提供了有效手段,并能在量子系統(tǒng)中誘導(dǎo)復(fù)雜的動力學(xué)行為。
圖 量子門的保真度變化
該工作提出了一種基于FFM操控里德堡原子系統(tǒng)動力學(xué)來實現(xiàn)任意可控相位門的方法。基于銣原子的最新實驗參數(shù),數(shù)值模擬結(jié)果顯示該控制相位門表現(xiàn)出優(yōu)異性能。此外,該方法可結(jié)合高斯軟量子控制技術(shù),進(jìn)一步提高相位門的保真度和魯棒性。作為應(yīng)用示例,該方法成功應(yīng)用于Grover-Long算法實現(xiàn)高效目標(biāo)態(tài)搜索,單目標(biāo)解和兩目標(biāo)解保真度分別可達(dá)0.9975和0.9879,并可維持Grover-Long算法在多次迭代過程中的相干性。將FFM與先進(jìn)的里德堡原子控制技術(shù)相結(jié)合,將為開發(fā)高效、容錯的量子計算平臺開辟新途徑,推動復(fù)雜量子算法的實現(xiàn)及在相干系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)新奇的量子現(xiàn)象。
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