量子科技中心_量科网

三量子比特门在量子计算中具有显著优势，能够实现量子算法的紧凑型实现和多方纠缠态的高效生成。然而，由于串扰、复杂控制需求以及参数化或可调耦合器的开销，实现高保真度的此类门仍面临挑战。该工作提出并分析了利用巨型原子——在波导多个空间分离点耦合的人工原子——来实现快速、高保真度三量子比特门的方法。通过利用巨型原子架构固有的干涉效应，该团队证明无需复杂脉冲整形或额外硬件，仅通过简单频率调谐即可实现原生三量子比特门，如受控CZ交换门（CCZS）和双iSWAP门（DIV）。该研究在实际退相干条件下评估了门性能，结果表明在超导电路现有实验参数下可实现超过99.5%的保真度。作为应用，该工作提出了一种可扩展方案，以最小门深度制备三量子比特和五量子比特GHZ态，在300纳秒时间尺度内实现高态保真度。这些研究成果将巨型原子系统定位为近 term量子计算机和量子模拟器中纠缠态制备和低深度量子电路设计的有前景平台。