中性原子量子比特阵列中快速、连续且连贯的原子替换

中性原子量子处理器是实现可扩展量子计算的有前景平台。实施深层量子电路的一个主要障碍是原子损耗管理,其占所有错误的重要部分。当前方法要么无法在电路运行中途替换丢失原子(因此仅限于固定、浅层电路),要么所需的替换时间比门操作和测量操作长一个数量级以上。该工作展示了利用亚稳态171镱量子比特实现快速、持续的原子替换。通过在计算区域附近设置连续加载的原子储备池,实现了每秒高达500次的按需原子镊子提取。若包含单原子制备、非破坏性成像和初始化步骤,新量子比特阵列的制备速率可达到每秒30次。尤为关键的是,由于亚稳态量子比特与冷却/成像光完全隔离,现有量子比特在重载过程中完全不受干扰。该研究为实施不限深度的快速量子电路奠定了完整基础,消除了中性原子实现容错量子计算的最后障碍。

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