光学超晶格中费米子原子的快速碰撞SWAP门

光学超晶格中的碰撞门近期已实现创纪录的保真度,但其运行时间通常受限于隧穿效应。本研究提出并分析了一种基于长短晶格深度优化时域调控的快速SWAP门实现新路径,适用于光学超晶格中两个费米子原子。该方案通过将原子瞬态释放至两格点间准谐波势阱中,在恰当选择接触相互作用强度时,受控碰撞可累积SWAP所需的交换相位并产生纠缠。研究采用超越双格点费米-哈伯德模型的连续时变薛定谔方程模拟,与实验实现的隧穿方案进行比对,成功复现了观测到的单粒子隧穿与自旋交换动力学。对于实验可达的晶格深度,该团队发现所提出的门操作时间约21微秒,较隧穿方案快一个数量级以上,同时保真度≥99%。进一步分析表明,复合序列可增强对晶格深度波动的鲁棒性。这些成果确立了超晶格中快速碰撞介导纠缠门作为可扩展中性原子量子计算的有前景基础模块。
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提交arXiv: 2025-12-27 11:58

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