Robust quantum gates on neutral atoms with cavity-assisted photon-scattering
我们提出了一个利用单光子催化的中性原子实现量子计算的方案。条件量子门，包括一个$N$ -原子Toffoli门和远程原子上的非局域门，通过腔辅助光子散射的方式，是强大的随机变化的原子-光子耦合率，并不需要本地化的Lamb-Dicke制度。在我们的方案中，占主导地位的噪声是自动检测每个门操作，导致信号错误，不妨碍有效的量子计算，即使错误概率接近单位。
2005-05-09 quant-ph
Control of entanglement and two-qubit quantum gates with atoms crossing a detuned optical cavity
提出了一种利用失谐光腔和垂直于腔轴的激光束产生两个（λ型）四能级原子之间有效相互作用的纠缠态的方案。它示出了如何通过操纵它们的速度和（初始）原子之间的距离，两个原子通过腔的纠缠度可以控制。此外，在原子-腔-激光系统的框架内，提出了三种实现双量子比特门的可行方案，即i-交换门、受控Z门和受控非门。对于所有这些方案，我们分析和讨论的原子速度和原子间的距离，这些门实现最可靠。
2009-05-29 quant-ph
Probabilistic Quantum Gates between Remote Atoms through Interference of Optical Frequency Qubits
我们提出了一种通过光频量子比特的干涉实现远程原子量子比特的概率量子门的方案。该方法不需要局域化的原子的Lamb-Dicke限制，是不敏感的干涉仪相位不稳定性。这种概率门可以用于可扩展的量子计算。
2006-03-31 quant-ph
Unselective ground-state blockade of Rydberg atoms for implementing quantum gates
在Rydberg反封锁（RAB）的背景下，提出了一种Rydberg原子的动力学机制--非选择性基态封锁（UGSB），即当两个原子处于同一基态时，它们的演化受到抑制. UGSB用于在一个步骤中实现SWAP门，而无需单独寻址原子。针对常见的问题，在基于RAB的门，包括原子衰变，多普勒退相，和原子间耦合强度的波动，我们修改RAB条件，以实现动态SWAP门的鲁棒性是远远大于在传统的RAB制度的非绝热完整的。此外，在所提出的SWAP门的基础上，我们进一步研究了结合Rydberg阻塞和RAB的三原子Fredkin门的实现。本文的工作有助于在实验中实现强耦合原子的RAB门。
2021-07-21 quant-ph
Resilient quantum gates on periodically driven Rydberg atoms
量子门的容错实现是实现量子计算的前提之一。里德伯原子平台是实现量子计算最有希望的候选平台之一。我们提出在里德伯原子上实现一个受控的$Z$门，其中一个调幅场被用来诱导里德伯反封锁。通过调节振幅调制场可以大大增强门对里德伯-里德伯相互作用涨落的鲁棒性。此外，我们在靶原子上引入Landau-Zener-Stückelberg跃迁，以提高门对门时间偏差和脉冲幅度漂移的恢复能力。在合理的实验参数下，可以实现由原子衰变、原子间偶极-偶极力和多普勒效应引起的低保真度误差。最后，我们将门方案推广到多量子比特的情况下，弹性多量子比特相位门可以在一个步骤中获得，随着量子比特数量的增加，门时间不变。
2021-01-07 quant-ph
Continuous-variable controlled-Z gate using an atomic ensemble
连续变量受控Z门是一种用于通用连续变量量子计算的典型双模门。它被认为是最基本的连续变量量子门之一。本文提出了一种利用原子系综实现两光束间连续变量受控Z门的方案。通过简单地发送在两个正交方向上传播的两个光束两次通过自旋压缩原子介质来执行门。如果输入原子态是无限压缩的，它的保真度可以达到1。考虑到由于原子退相干和光损耗的噪声效应，我们表明，在目前可用的技术中，该方案的观测精度仍然相当高。
2011-05-31 quant-ph
High-fidelity Rydberg quantum gate via a two-atom dark state
我们提出了一个中性原子的双量子比特门，其中一个逻辑状态分量的几何形状遵循由激光耦合到里德伯态和两个里德伯激发原子之间的强共振偶极-偶极交换相互作用形成的两个原子的暗态。我们的门表现出最佳的缩放的固有错误概率$E \propto (Bτ)^{-1}$与原子间的相互作用强度$B$和里德堡态寿命$τ$。此外，门是弹性的相互作用强度的变化，即使是有限的双里德伯激发的概率，门不激发原子的运动和经验没有退相干由于内部平移纠缠。
2017-10-10 quant-ph
Controlled phase quantum gate on off-resonant interaction of photon with three-level atom in single-mode resonator
提出了利用单模QED腔中光子与三能级原子的非共振相互作用实现受控相位量子门的光学方案。该方案的可能的物理实现进行了讨论。
2017-12-12 quant-ph
Refined quantum gates for $Λ$-type atom-photon hybrid systems
高效率的量子信息处理等价于使用最少的量子资源和最简单的操作，通过逻辑量子比特门。基于单光子与$Λ$型三能级原子-腔系统相互作用的反射几何，提出了在混合系统上实现受控非门（CNOT）、Fredkin门和Toffoli门的改进方案.我们的门的第一个控制量子比特被编码在一个飞行的光子上，其余的量子比特被编码在光腔中的原子上。此外，这些量子门还可以推广到多量子比特CNOT、Fredkin和Toffoli门的优化合成，其光学元件数为O（n），无需辅助光子或原子。此外，最简单的单量子位操作仅应用于光子，这使得这些逻辑门在实验上可以用当前技术实现。
2022-10-19 quant-ph
Towards an experimentally feasible controlled-phase gate on two blockaded Rydberg atoms
我们研究了在空间分离的偶极阱中的一对里德伯原子上的受控Z门的实现，其中两个原子到里德伯能级的联合激发被强烈抑制（里德伯阻断）。我们遵循Jaksch等人的绝热门方案。[1]，其中使用激光相干激发原子对，并将其应用于Gaëtan等人概述的实验装置。[2]。我们应用优化的实验参数，以提高门的保真度，并考虑几个实验的限制门的成功的影响。
2014-04-02 quant-ph
Effective Rabi dynamics of Rydberg atoms and robust high-fidelity quantum gates with a resonant amplitude-modulation field
在两个里德伯原子上加一个共振振幅调制场，我们提出了一种里德伯反封锁（RAB）机制，在该机制中，原子的集体基态和激发态之间产生拉比振荡。控制Z门可以通过拉比循环产生。此外，通过修改参数关系，解决了RAB门的几个常见问题。整形脉冲增强了门的保真度和门对控制误差的鲁棒性。放宽了对Rydberg-Rydberg相互作用强度控制精度的要求。此外，原子激发被抑制，因此门对原子衰变的鲁棒性增强。
2020-03-05 quant-ph
Conditional implementation of a quantum phase gate with distant atoms trapped in different optical cavities
我们提出了一个利用囚禁在不同光腔中的远距离原子有条件实现量子相位门的方案。本方案利用光腔中衰减的偏振光子的量子干涉，在两个相距较远的原子之间有条件地产生所需的量子相位门，而不是原子之间的直接相互作用。该方案只需要线性光学元件和双重符合探测，对量子噪声不敏感。该方案可直接用于制备多个远距离原子的任意量子态。
2004-01-09 quant-ph
Theoretical analysis of the implementation of a quantum phase gate with neutral atoms on atom chips
我们提出了一个详细的，现实的分析的建议的实施的量子相位门的基础上原子的振动状态，专门用于中性铷原子的原子芯片。我们展示了如何创建一个双势阱与原子芯片上的静态电流，使用与目前的技术实现的所有相关参数值。两个阱之间的势垒可以通过改变电流来修改，以便实现以原子外部自由度编码的量子比特状态的量子相位门。通过数值模拟分析了该门的性能，运算时间约为10 ms，性能保真度在99.9%以上。为了存储操作之间的状态，量子比特状态可以通过拉曼跃迁有效地转移到两个超精细状态，其中其退相干被强烈抑制。此外，我们讨论的限制所施加的接近表面的栅极保真度。
2006-03-15 quant-ph
Prospects for fast Rydberg gates on an atom chip
原子芯片是一个有前途的候选人，为量子信息处理提供了一个通用的一组门可以实现高保真度的可扩展架构。实现普适性的困难部分是纠缠的双量子比特门。我们考虑一个里德堡相位门的两个原子被困在一个芯片上，并采用最优控制理论找到最短的门，仍然产生一个合理的门误差。我们的参数对应于尚未达到里德堡封锁制度的情况。我们讨论了自发发射的作用和来自芯片表面的噪声对处于里德伯态的原子的影响。
2011-04-14 quant-ph
Programmable all-to-all entangling gates for cavity-coupled atoms
School of Physics and Astronomy, University of Birmingham（伯明翰大学物理与天文学院）
本文设计了一种耦合到光子腔的中性原子间的高保真Mølmer Sørensen型纠缠门，可实现可编程全对全连接，消除原子物理移动需求，抑制运动误差，实验参数下保真度超0.99。
2026-10-16 quant-ph
Implementation of a CNOT gate in two Rydberg atoms by the nonholonomic control technique
我们提出了一个示范性的应用程序的非完整控制方法，一个真正的物理系统组成的两个冷铯原子。特别是，我们展示了如何实现一个CNOT量子门在这个系统中通过一个受控的斯塔克场。
2005-07-12 quant-ph
Quantum gates on asynchronous atomic excitations
本文提出了一种在光学腔中实现二能级原子异步激发的通用量子门系统。CSign型的纠缠算子是在没有分束器的情况下实现的，近似地，基于具有单激励和双激励的腔体中的拉比振荡的周期的不可逆性。
2020-06-01 quant-ph
Three-Way Entanglement and Three-Qubit Phase Gate Based on a Coherent Six-Level Atomic System
分析了电磁诱导透明结构下六能级原子系统的非线性光学响应。在这种具有较大交叉相位调制效应的系统中产生的巨大的五阶非线性可以产生有效的三路纠缠，并且可以用于实现三量子比特量子相位门。我们证明了这种相位门可以转换为Toffoli门，从而促进了在量子信息和计算中的实际应用。
2006-02-26 quant-ph
Tunable quantum gate between a superconducting atom and a propagating microwave photon
我们提出了一个在超导原子和传播的微波光子之间的双量子比特量子逻辑门。原子量子比特在其最低的两个级别上编码，光子量子比特在其载波频率上编码。门操作在光子反射时确定性地完成，并且通过驱动场的{ \it in situ}控制来实现各种双量子位门（SWAP、$\sqrt{\rm SWAP}$和Identity）。所提出的门适用于超导原子网络的构建，这使得非相邻原子之间的门操作成为可能。
2016-10-07 cond-mat.supr-con quant-ph
Quantum gates with neutral atoms: Controlling collisional interactions in time dependent traps
我们从理论上研究了通过控制原子碰撞开关微观势来实现基本双量子位量子门的具体方案。特别是，我们计算的保真度的门操作的配置，其中两个原子之间的势垒被瞬间删除，并在一定的时间后恢复。可能的实施方式可以基于由磁场和电场产生的微陷阱，或者由激光诱导的电势。
1999-05-20 quant-ph
Polarization phase gate with a tripod atomic system
我们分析了一个四能级原子系统被驱动到三脚架位形时的非线性光学响应。在这样的系统中发生的大的交叉克尔非线性被证明产生$π$阶的非线性相移。在磁光阱中的冷原子气体中可以观察到这种显著的位移，在那里它可能被用来实现偏振量子相位门。这种门的实验可行性在这里详细检查。
2004-03-15 quant-ph
Time-Optimal Two- and Three-Qubit Gates for Rydberg Atoms
我们确定时间最佳的激光脉冲，以实现控制Z门和它的三个量子比特的推广，C $_2$ Z门，在封锁制度的里德伯原子。使用数值和半解析量子最优控制技术的组合来优化脉冲，该技术仅用几个变参数就能产生平滑的Ansätze。对于CZ门，时间最优实现对应于不需要原子的单位点可寻址性的全局激光脉冲，简化了门的实验实现。我们采用量子最优控制技术来减轻由于里德堡态的有限寿命和有限的封锁强度而产生的错误，而其他几种类型的错误影响的门直接减轻短的门持续时间。对于所考虑的误差源，我们实现了理论的门兼容的误差校正CZ和C $_2$ Z门使用合理的实验参数。
2022-05-08 quant-ph
Photon-Mediated Quantum Gate between Two Trapped Neutral Atoms in an Optical Cavity
量子逻辑门是量子计算机的基本构建块。它们集成到量子网络中需要强的量子比特耦合到网络通道，这可以在腔量子电动力学中用中性原子和光子实现。在这里，我们证明了由飞行光子介导的长程相互作用在光子被反射的光学腔内的两个静止原子之间执行门。这一步在$2\,\mathrm{μs}$中执行门控。我们通过产生保真度为76（2）%的Bell态，展示了两个原子之间的纠缠操作。门也作为CNOT操作。我们证明了74.1（1.6）%的重叠观察到的和理想的门输出，由80.2（0.8）%的状态准备保真度的限制。由于原子被有效地连接到光子通道，我们的门为多量子位节点的量子网络和基于中继器的长距离量子网络中的纠缠分布铺平了道路。
2018-01-18 quant-ph
Gate fidelity, dephasing, and "magic" trapping of optically trapped neutral atom
门操作的保真度和被囚禁在光偶极阱中的中性原子的相干时间是应用的优点。囚禁原子的运动是影响门保真度和相干时间的关键因素之一。在分析这种影响时，将该运动视为经典振子。这里我们把原子的运动看作量子振荡器。在分析量子门的保真度和退相干时，考虑了原子振动态的布居数。我们表明，相干旋转门的保真度是显着的热囚禁原子的温度限制。我们还证明了如果微分频移稳定且振动态不发生变化，则由于原子热运动引起的两个超精细态之间的退相可以自然地再相位化。还讨论了陷阱激光强度起伏引起的退相干。通过将原子冷却到振动基态和/或使用蓝失谐陷阱，可以显著提高门保真度和相干时间。更重要的是，我们提出了一个“魔术”的捕获条件，准备原子进入特定的振动状态。
2022-08-01 quant-ph
Performance of quantum phase gates with cold trapped atoms
我们研究了在微阱中用冷中性原子实现的量子相位门的性能，当采用非谐陷阱时，有限温度的影响也被考虑在内。发现非谐性和温度都对量子门的性能造成限制。我们提出了一个定量分析的问题，并表明，相位门具有高品质的性能，目前或在不久的将来在实验室中实现的实验值。
2003-12-08 quant-ph
Demonstration of a neutral atom controlled-NOT quantum gate
我们提出了第一个示范的CNOT门使用中性原子。我们实现的CNOT使用的Rydberg封锁之间的相互作用的中性原子之间的光阱分离>8 μ \rm m。我们使用两种不同的门协议测量了F=0.73和0.72的CNOT量子数，并通过测量宇称振荡表明，该门可以用来产生在纠缠阈值处具有保真度的两原子态。我们预计，里德堡相互作用的长程性质将是有吸引力的未来扩展这项工作的多量子位系统。
2009-11-24 quant-ph
Nondestructive interaction-free atom-photon controlled-NOT gate
我们提出了一个概率（理想情况下50%）的非破坏性相互作用的原子-光子控制非门，其中非破坏性意味着所有四个传出的目标光子模式的门是可用的和前馈。单个原子由受激拉曼绝热通道跃迁控制，光子由具有两个出射端口的环形谐振腔控制。现实的估计，我们得到的离子被限制在保罗陷阱周围的谐振器安装显示，可以实现强的原子-光子耦合。它还示出了如何可以用于控制原子态的叠加的谐振腔。
2007-08-17 quant-ph
Multi-qubit Rydberg gates between distant atoms
Institute of Electronic Structure and Laser and Center for Quantum Science and Technologies, FORTH（电子结构与激光研究所与量子科学与技术中心，FORTH）；Department of Physics, University of Crete（克里特大学物理系）；A. Alikhanyan National Science Laboratory (YerPhI)（阿·阿里哈尼扬国家科学实验室（耶尔皮））
该研究提出了一种通过Rydberg态实现多量子比特门的高效协议，并扩展至远距离原子量子比特间量子门的实现。
2026-01-26 quant-ph
Scalable Neutral Atom Quantum Computer with Interaction on Demand: Proposal for Selective Application of Two-Qubit Gate
我们提出了一个可扩展的中性原子量子计算机，通过选择性的双量子比特门操作按需相互作用。原子被近场菲涅耳衍射光的晶格捕获，使得每个陷阱捕获单个原子。单量子比特门操作是通过施加到单个原子上的门控激光束来实现的。任意一对原子之间的双量子比特门操作是通过将这些原子发送到状态相关的光晶格并使它们碰撞来实现的，使得特定的双量子比特状态获得动力学相位。我们给出了相应的数值评估这些过程中，我们估计的上界的两个量子位门的操作时间和相应的门保真度。我们的建议是可行的冷原子气体，MEMS，纳米光刻，和光学的各个领域的现有技术。
2011-09-14 cond-mat.quant-gas quant-ph
Neutral-atom quantum computation using multi-qubit geometric gates via adiabatic passage
本文提出基于双STIRAP的中性原子多量子比特绝热几何相位门方案，无需对目标原子施加额外激光即可扩展，门时间约0.6 μs时保真度达98%-99%，并通过Grover搜索模拟验证了其容错量子计算的可行性与可扩展性。
2025-11-06 quant-ph
Multipartite controlled-NOT gates using molecules and Rydberg atoms
Northeast Normal University（东北师范大学）；Imperial College London（帝国理工学院）；The University of Nottingham（诺丁汉大学）；Yanbian University（延边大学）
本文提出了一种基于非传统里德堡泵浦机制的混合系统，实现高保真度的受控不门，通过分子和里德堡原子的内部结构与强偶极子-偶极子相互作用，实现了二到一和一到二的门配置，展示了高保真度的量子信息处理平台。
2026-03-31 quant-ph
Two-atom quantum gate in hybrid cavity optomechanics
利用介观器件追踪量子系统的动力学是当前的一个重要课题。在这里，我们展示了介观机械振荡器如何控制耦合双原子系统的动力学并产生双量子位SWAP门。我们从理论上研究了一个普通的原子-光机混合系统，其中两个完全相同的原子处于$Λ$组态，被困在腔中，腔模介导原子和机械振子之间的相互作用。通过绝热消除的有损通道，这反过来又产生了一个有效的哈密顿量，这是负责由振荡器的机械运动控制的两个原子SWAP门。成功实施的建议的有效性进行评估，使用目前可用的实验参数。
2016-08-05 quant-ph
Virtual-photon-induced quantum phase gates for two distant atoms trapped in separate cavities
我们提出了一个方案，实现量子门的两个原子被困在遥远的腔连接的光纤。两个分布式量子比特之间的有效长距离耦合是在没有通过光纤的光子的激发和传输的情况下实现的。由于腔模和光纤模从不填充，原子也不经历跃迁，因此当环境中的热光子可以忽略不计时，门操作对退相干效应不敏感。该方案为量子信息处理器的网络化和实现分布式、可扩展的量子计算开辟了广阔的前景。
2012-03-02 quant-ph
High Fidelity Single-qubit Gates of a Single Neutral Atom in the Magic-Intensity Optical Dipole Trap
我们演示了在单个中性原子中的高保真单量子比特门操作。原子被囚禁在最近发明的具有更稳定磁场的魔强光偶极阱（MI-ODT）中。MI-ODT有效地减轻了光位移的不利影响，从而充分提高了单量子位门的性能。门电路采用微波驱动，采用随机基准测试方法对门电路的保真度进行了表征。我们得到了一个平均错误的$3.0(7)\times10^{-5}$，这是远远低于错误阈值（$10^{-4}$）的容错的Clifford门。这种误差主要由量子比特的退相引起，实验测量了与Clifford门相关的相干时间。这项工作是构建可扩展量子计算机的重要一步，其中中性原子被困在MI-ODT阵列中。
2017-12-18 quant-ph
Universal gates based on targeted phase shifts in a 3D neutral atom array
虽然量子比特和量子门的质量一直在稳步提高，但量子比特的可用数量增长相当缓慢。为了解决量子计算中的这一重要问题，我们已经展示了基于目标相移的任意单量子比特门，这种方法可以应用于原子、离子或其他类原子系统。这些门对解决光束缺陷高度不敏感，并且几乎没有串扰，允许量子比特数量的急剧增加。我们对由光晶格创建的40%完整的$5\times 5\times 5$ 3D阵列中的48个单独目标位点进行了串联选通。使用随机基准测试，我们证明了平均栅极保真度为0.9962（16），平均串扰保真度为0.9979（2）。
2016-01-14 quant-ph
Hybrid atom-photon entangling gates via Gaussian soft control
提出基于高斯软控制的超导共面波导谐振器原子-微波光子受控Z门方案，通过高斯调制辅助场增强强耦合并提升门对参数偏差和能级移动的鲁棒性。
2024-06-14 physics.atom-ph quant-ph
Universal quantum gates for photon-atom hybrid systems assisted by bad cavities
我们提出了两种确定性方案，分别在光子-原子和光子-原子-原子混合量子系统中构造CNOT门和Toffoli门。它们是通过腔辅助光子散射实现的，并且工作在具有坏腔的中间耦合区，这缓解了它们在实验上实现的困难。此外，坏腔对于快速量子操作和读出信息是可行的。与以前的工作相比，我们的方案不需要任何辅助量子比特和测量。此外，这些门的原理图设置很简单，特别是对于我们的Toffoli门，因为每次只有四分之一波包用于光子与每个原子的相互作用。这些原子-腔系统具有较长的相干时间，适合于光子与系统之间的多时间操作，可以作为长距离量子通信的量子节点。计算结果表明，在目前的实验条件下，我们设计的两种通用混合量子门的平均量子效率和平均量子效率都很高。
2017-01-01 quant-ph
Phase gate and readout with an atom/molecule hybrid platform
我们提出了一个结合原子/分子系统的量子计算，它利用高度发达的技术来控制原子和最近的实验进展操纵超冷分子。我们表明，两个原子的不同种类在一个给定的网站，{ \it例如}，在光晶格中，可以用于量子比特编码、初始化和读出，其中一个原子携带量子比特，另一个启用门。特别地，我们描述了如何通过将一对原子转移到具有大偶极矩的极性分子的基振转态，并允许两个分子通过它们的偶极-偶极相互作用相互作用来实现双量子比特相位门。我们还讨论了如何相干地将一个分子转换成一对原子的逆过程可以用作分子量子计算机的读出工具。
2009-08-31 quant-ph
Multi-Target Rydberg Gates via Spatial Blockade Engineering
提出基于空间阻塞工程的单物种中性原子平台多目标里德伯CZ门方案，利用定制原子间距与GPU加速脉冲合成，实现高保真度CZZ与CZZZ门，显著降低量子纠错校验子提取的资源开销。
2025-04-28 quant-ph
One-step implementation of Toffoli gate for neutral atoms based on unconventional Rydberg pumping
与通用量子计算的思想相比，直接合成多量子位逻辑门可以大大提高量子信息处理任务的效率。在这里，我们提出了一个有效的方案来实现一个三量子比特的受控非（Toffoli）门的中性原子的非常规里德堡泵浦的基础上。通过调节驱动场拉比频率的强度，可以在一步内实现Toffoli门，并且对Rydberg-Rydberg相互作用的涨落不敏感。考虑到不同的原子排列，我们可以在相同的操作时间$\sim 7~μs$获得高保真度的Toffoli门。此外，我们的方案可以进一步扩展到四量子比特的情况下，不改变操作时间。
2020-10-30 quant-ph
Mediating gates between polar molecules using microwave-dressed Rydberg atoms
University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学）；QuSoft；Joint Center for Quantum Information and Computer Science, NIST/University of Maryland（美国国家标准与技术研究院/马里兰大学量子信息与计算联合中心）；Joint Quantum Institute, NIST/University of Maryland（美国国家标准与技术研究院/马里兰大学联合量子研究所）
提出用微波缀饰里德伯原子介导极性分子间快速纠缠门，抵消偶极作用并最小化范德瓦尔斯作用，实现修正iSWAP门，比直接分子门快两个数量级，并通过检测原子状态将部分错误转为可纠正的擦除错误。
2026-09-25 quant-ph
Quantum theory of a polarization phase-gate in an atomic tripod configuration
我们提出了偏振相位门的量子理论，它可以在超冷铷原子驱动成三脚架配置的样品中实现。该方案的主要优点在于其相对简单和固有的对称性。结果表明，可以得到$π$阶的条件相移。
2004-07-23 quant-ph
Fast universal two-qubit gate for neutral fermionic atoms in optical tweezers
光学微阱中的超冷中性原子阵列是一种很有前途的量子计算平台。该平台的主要瓶颈之一是相邻原子之间的弱耦合强度，这限制了双量子比特门的速度。在这里，我们提出了一种方法来执行快速通用平方根交换门与费米子原子。门的基本思想是将原子释放到位于两个原子之间的谐波势中。通过适当地剪裁相互作用参数，原子之间的碰撞过程产生纠缠，并产生所需的门。我们分析地证明了在宽原子波包的极限下，门的保真度接近于1。我们用数值方法证明，在典型的实验参数下，我们的门可以在微秒级的时间尺度上工作，并达到高于0.998的保真度。此外，门持续时间是独立的原子之间的初始距离。具有这些特征的门是中性原子量子计算中全对全连接和容错的重要里程碑。
2020-08-22 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Deterministic Universal Logical Gates for Finite-Energy GKP Qubits in Trapped Neutral Atoms
Indian Institute of Technology Roorkee（印度理工学院罗基尔分校）
该研究提出了囚禁中性原子中有限能量GKP量子比特的通用逻辑门集，采用魔阱条件实现无测量的逻辑控制，基于⁸⁸Sr原子的实验显示门保真度达0.985以上，为相关量子控制提供了可行途径。
2026-09-01 quant-ph
Ion-mediated interaction and controlled phase gate operation between two atomic qubits
本文提出离子-原子混合量子系统模型，利用里德伯激发实现离子介导的远距离原子间相互作用，并演示了保真度97%的双量子比特受控相位门。
2024-12-09 quant-ph
Entangling power of holonomic gates in atom-cavity systems
我们的目标是利用非绝热量子完整理论，在由$N$全同原子组成的系统中，为构造$Λ$型原子间的几何诱导纠缠提供一种新的途径.利用量子Zeno效应，我们引入了一个三脚架型相互作用哈密顿量，它允许任意的几何纠缠功率。这将是解决实现通用非绝热完整纠缠双量子比特门的可行性的实质性一步。
2018-03-01 quant-ph
High fidelity entanglement of neutral atoms via a Rydberg-mediated single-modulated-pulse controlled-PHASE gate
中性原子平台已成为研究量子信息和量子模拟的理想平台，人们在此平台上对原子间的纠缠过程进行了大量的研究。对于这一领域的发展，通过里德伯封锁的双量子比特控制相位门是最基本的元素之一。最近的理论研究表明，在门协议中引入非平凡波形调制的优点，预计将在下一阶段提高其性能。本文报道了利用Rb原子双光子跃迁的非共振调制驱动（ORMD）实现双量子比特受控相位（$C_Z$）门的实验结果。它依赖于具有仔细计算的平滑波形的单个调制驱动脉冲，以获得双量子位门所需的适当相位累积。将该$C_Z$门与全局微波脉冲相结合，产生了原始保真度为0.945（6）的两原子纠缠。考虑到态制备和测量（SPAM）误差，我们提取出纠缠操作保真度为0.980（7）。我们的工作特点是在单个脉冲内完成$C_Z$门操作，避免了里德堡布居的搁置，从而为在中性原子平台上实现高保真双量子比特门提供了另一条有希望的途径。
2021-09-06 quant-ph
Frequency-up conversion and quantum swap gate in an optical cavity with atomic cloud
提出了一种实现腔内光场上变频和双量子比特量子交换门的方案。在该方案中，一个V型原子系综在它们的基态中共同介导两个腔模之间的相互作用。在一定条件下，腔场自由度与原子自由度解耦，两个腔模之间的有效耦合强度随$\sqrt{N}$（$N$为原子数）的增加而增加.数值模拟表明，在原子自发发射和腔模衰减的影响下，量子交换门仍然具有较高的保真度。
2008-01-05 quant-ph
Ion-atom two-qubit quantum gate based on phonon blockade
School of Physical Sciences, Indian Association for the Cultivation of Science（印度科学培养协会物理科学学院）
本文理论证明了利用里德伯激发和声子阻塞实现离子和原子两量子比特CNOT门，并分析了门保真度及混合系统在量子计算和网络中的潜力。
2026-05-23 quant-ph
Robust atom-photon gate for quantum information processing
提出一种由腔和马赫-曾德尔干涉仪构成、以双重简并能级介导原子-光作用的飞行光子-原子双量子比特门，误差分析表明其更鲁棒且保真度更高。
2024-04-19 physics.atom-ph quant-ph
Single-shot conditional displacement gate between a trapped atom and traveling light
Faculty of Science and Engineering, Waseda University（早稻田大学理工学部）；RIKEN Center for Quantum Computing (RQC)（理化学研究所量子计算中心）；Corporate Laboratory, Toshiba Corporation（东芝公司企业实验室）；Centre for Quantum Technologies, National University of Singapore（新加坡国立大学量子技术中心）；Department of Materials Science and Engineering, National University of Singapore（新加坡国立大学材料科学与工程系）
本文提出利用光学腔实现单次条件位移门，通过原子与光子的协同驱动实现混合系统通用控制，同时推导了包含腔体损耗和原子衰减的简洁门模型。
2025-10-09 physics.atom-ph quant-ph
Toffoli and C$^\text{n}$NOT (n$>2$) gates in a neutral-atom platform using Rydberg coupling and dark state resonances
本文提出在中性原子光镊平台利用里德堡强相互作用和暗态共振实现高保真Toffoli门，并借助里德堡反阻塞机制扩展实现多控制比特C$^\ ext{n}$NOT门，为量子计算中的多量子比特受控操作提供新途径。
2025-07-03 quant-ph
Geometric quantum gates via dark paths in Rydberg atoms
该研究利用里德伯原子暗路径与失谐驱动补偿相互作用，构建对系统误差和外部噪声均鲁棒、且可扩展的通用非绝热和乐 N 量子比特门。
2024-01-28 quant-ph
Long-range quantum gate via Rydberg states of atoms in a thermal microwave cavity
我们提出了一种在有限温度下微波腔中空间分离的原子对之间实现通用量子门的方法。该门的结果从可逆的激光激发原子的里德伯态相互作用，通过交换虚光子通过一个共同的腔模式。两原子基态和双激发里德堡态之间不同跃迁路径的量子干涉使得跃迁振幅和共振对微波腔“量子总线”中的激发很大程度上不敏感，因此微波腔“量子总线”可以处于光子数态的任何叠加或混合。我们的方案实现超远程相互作用和纠缠也适用于介观原子系综在里德伯封锁制度，是可扩展的许多系综被困在一个厘米大小的微波谐振器。
2015-09-11 quant-ph
