通过全局动力学约束实现长程和多体相互作用

长程和多体相互作用在量子模拟和量子计算中至关重要。然而,利用基本的成对相互作用来实现这些效应仍然是一个突出的挑战。该团队提出了一种基于Bose-Hubbard系统的实验方案,该系统具有周期性驱动的现场能量和全局范围的密度-密度相互作用,这种设置可以通过光学晶格中的冷原子与腔介导的相互作用轻松实现。通过优化选择的驱动参数,可以诱导全局动力学约束,其中隧穿速率会根据所有偶数和奇数位点之间的粒子数不平衡而选择性抑制。这种机制,结合局部隧穿速率的灵活可调性,为量子计算中的一系列全局控制门提供了高效的实现方案。该工作以N量子比特Toffoli门为例,展示了该方案,绕过了对两体门分解的需求,并详细阐述了多体纠缠态的高效制备方法。

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