ATLAS:传输损耗下无缺陷中性原子量子阵列的高效原子重排技术

中性原子量子计算机将量子比特编码在光学晶格中单独囚禁的原子内。要实现高保真量子门操作和可扩展的误差校正,无缺陷的原子排布至关重要,但随机装载和重排过程中的原子损失阻碍了可靠的大规模组装。该研究团队提出开源原子输运算法ATLAS,它能高效地将随机装载的W×W晶格转换为无缺陷的L×L子阵列,同时考虑实际物理约束,包括有限加速度、转移时间和单次移动损失概率。在规划阶段,算法会在无损虚拟阵列上计算最优的并行移动批次;执行阶段则会在概率性原子损失下重放这些移动,以最大化保留原子的期望数量。针对晶格尺寸W=10–100、装载概率pocc=0.5–0.9和损失率ploss=0–0.05的蒙特卡洛模拟显示,该算法在六次迭代内可实现99%以上的填充率,在低损耗条件下保持90%以上的原子留存率。其移动次数呈现亚线性缩放(∝M0.55),初始尺寸需求与目标维度呈线性增长,在鲁棒性和可扩展性上超越现有方法——为构建更大规模的中性原子量子阵列提供了可行路径。

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作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2025-11-20 12:32

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