结构化波导中巨原子实现的可控Z门

巨型原子是指与波导在多个空间分离点耦合的量子发射体,这种结构通过干涉效应从根本上改变了光与物质的相互作用。其中最具突破性的现象是“无退相干相互作用”(DFI)的涌现,它使得巨型原子之间能通过波导实现无辐射损耗的相干激发交换。利用DFI特性,无需额外资源即可实现双量子比特门操作,这使巨型原子成为可扩展通用量子模拟器的理想平台。然而现有研究主要集中于连续马尔可夫波导体系,在非马尔可夫效应显著的结构化波导中,目前仅实现了iSWAP门操作。 为填补这一空白,该研究团队提出并分析了一种在结构化波导中用巨型原子实现受控Z门(CZ门)的方案。研究首先表明:虽然最小化的两点耦合方案支持DFI,但其强烈的非马尔可夫效应会显著降低门保真度。为此,研究人员设计了具有第三耦合点的扩展结构,该构型能有效抑制非马尔可夫效应,在考虑典型实验误差的情况下可实现保真度高达97.7%的CZ门操作。这项工作将结构化波导中巨型原子的可用门操作扩展到iSWAP和CZ门全集,推动该系统成为在非马尔可夫环境中实现通用量子模拟器的重要途径。

作者单位: VIP可见
页数/图表: 登录可见
提交arXiv: 2026-03-27 12:09

量科快讯