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
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
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
Implementing a neutral-atom controlled-phase gate with a single Rydberg pulse
人们可以通过利用里德堡封锁来实现快速的两量子比特纠缠门。虽然已经提出了各种理论方案，但由于实验的限制，实验人员还没有能够证明高保真度的双原子门。我们提出了一种新的方案，它只使用一个单一的里德堡脉冲照射两个原子，中性原子控制相位门的建设。与现有的方案相比，我们的方法更容易实现，既不需要单独寻址原子，也不需要绝热过程。利用基于实际实验场景估计的参数，可以实现高于0.99的门保真度。
2016-02-24 quant-ph
Optimizing the fast Rydberg quantum gate
快速相位门方案由Jaksch等人在Phys.Rev.Lett. 85，2208（2000）。在这个系统中，退相干的一个潜在来源来自运动加热，如果原子的基态和里德伯态在不同的光晶格势中运动，就会发生运动加热。我们建议通过选择晶格光子频率ω使基态和里德伯态具有相同的频率依赖极化率α（ω）来最小化这种影响。结果是Rb的情况下。
2002-12-13 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
Robustness of high-fidelity Rydberg gates with single-site addressability
控制相位门（CPHASE）原则上可以通过利用里德伯阻塞来实现与被捕获的中性原子。然而，使用这种里德堡门实现量子计算所需的超高保真度会受到脉冲幅度和定时的实验不准确性以及导致里德堡能级波动的杂散场的影响。我们在这里报告的分析和数值脉冲序列的里德伯CPHASE门，专门检查门的保真度相对于这种实验扰动的鲁棒性的比较研究。分析脉冲序列的同时和受激拉曼绝热通道（STIRAP）被发现在最好的适度稳健下，这些扰动。相比之下，最优控制理论被认为允许生成在预定义的公差窗口内固有鲁棒性的数字脉冲。由此产生的数字脉冲形状显示简单的调制模式和它们的频谱包含除了基本共振里德伯门频率只有一个额外的频率。这种低复杂度的脉冲在实验上应该是可行的，允许在现实的实验条件下可以实现99.90 - 99.99%的门级精度。
2014-01-08 quant-ph
Efficient quantum repeater based on deterministic Rydberg gates
我们提出了一个有效的量子中继器结构与介观原子系综，里德伯封锁用于确定性的本地纠缠产生，纠缠交换和纠缠纯化。与传统的基于原子系综的量子中继器相比，在确定性里德伯门的帮助下，纠缠分发速率提高了两个数量级。这种新的量子中继器方案具有鲁棒性和快速性，从而为实际的长距离量子通信开辟了一条新的途径。
2010-03-09 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
Simulated quantum process tomography of quantum gates with Rydberg superatoms
我们数值模拟了单量子比特和双量子比特量子门的量子层析成像，量子比特由包含随机原子数的介观系综表示。这种在里德伯封锁区的强相互作用原子的集合被称为里德伯超原子。里德伯阻断机制中的受激拉曼绝热通道（STIRAP）用于系综中的确定性里德伯激发，这是在原子系综的集体态中存储量子信息和实现两量子比特门所需的。STIRAP脉冲的优化形状用于实现高保真度的布居转移。我们的模拟证实了单量子比特和双量子比特门与里德堡超原子的有效性和高保真度。
2016-05-04 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
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-photon gate via the interaction between two collective Rydberg excitations
基于原子系综中两个定态集体里德伯激发之间的强相互作用，提出了一种确定性的双光子受控相位门方案。相互作用的距离依赖性导致了集体激发的动量位移和它们之间不必要的纠缠。我们表明，这些影响可以克服交换空间中的集体激发和优化的几何形状，从而在光子-光子门具有高保真度和效率。
2014-07-28 quant-ph
Floquet geometric entangling gates in ground-state manifolds of Rydberg atoms
提出利用Floquet理论在Rydberg原子基态流形中构建容错两比特纠缠门，通过周期性调制Rabi频率实现高保真度与高鲁棒性，且比Rydberg态编码更具实用性。
2024-07-03 quant-ph
Photonic Controlled-Phase Gates Through Rydberg Blockade in Optical Cavities
提出了一种利用原子系综里德伯阻塞实现高保真光子控制相位门的新方案。门操作是通过首先将光子脉冲存储在系综中，然后从腔散射第二脉冲来获得的，导致相位变化取决于第一脉冲是否包含单个光子。我们表明，里德堡封锁和光学腔的结合有效地增强了强里德堡相互作用产生的光学非线性，从而降低了对光子量子门的要求。由此产生的门可以用中等精细度的腔来实现，这允许对光子中编码的量子信息进行高效处理。作为一个特殊的例子，我们展示了如何使用门来提高基于原子系综的量子中继器的通信速率。
2015-09-15 quant-ph
Multiple-qubit Rydberg quantum logic gate via dressed-states scheme
结合Vitanov脉冲和基于修饰态的绝热性捷径（STA）的优点，提出了一种在里德伯原子中实现多量子比特量子态转移和量子逻辑门的方案.该方案通过STA技术减少里德堡激发态的布居数，从而实现对自发发射的鲁棒性。同时，通过使用良好设计的脉冲，可以最小化控制误差。此外，该方案中采用的缀饰态方法使量子态转移的开启和关闭更加平滑，保真度更高，而且比传统的绝热性捷径方法更快。利用Rydberg反封锁（RAB）效应，在一般的参数选择条件下，可以构造多比特Toffoli门。
2021-03-07 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
Construction of robust Rydberg controlled-phase gates
提出了一种利用里德伯原子中的一个控制量子比特和多个目标量子比特，利用Lewis-Riesenfeld（LR）不变量方法构造鲁棒多量子比特任意相位受控相位门（CPG）的方案.该方案不受绝热条件的限制，同时保持了对绝热演化控制参数变化的鲁棒性。与绝热情形相比，我们的方案不需要很强的里德伯相互作用强度。以两量子比特$π$ CPG的构造为例，我们的方案比非绝热方案对控制参数变化的鲁棒性更好，比绝热方案更快。
2019-04-29 quant-ph
Single-Operation Rydberg Phase Gates via Dynamic Population Suppression
DEVCOM Army Research Laboratory（DEVCOM陆军研究实验室）；Department of Physics, Stevens Institute of Technology（史蒂文斯理工学院物理系）；Departamento de Química Física, Universidad Complutense（康普鲁顿大学物理化学系）
该研究提出了一种基于动态人口抑制的Rydberg相门技术，实现了任意阻塞强度下的高保真纠缠相门，为量子计算提供了新的实现路径。
2025-12-23 quant-ph
Fast Native Three-Qubit Gates and Fault-Tolerant Quantum Error Correction with Trapped Rydberg Ions
Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心）；RWTH Aachen University（亚琛工业大学）；The University of Nottingham（诺丁汉大学）；Universität Tübingen（蒂宾根大学）
利用微波调制的瑞利德堡离子实现快速高保真三量子比特门，并展示其在容错量子纠错中的应用。
2025-12-18 quant-ph
Rydberg atom parity gate based on dark state resonances
School of Physical Sciences, Indian Association for the Cultivation of Science（印度科学文化促进协会物理科学学院）
基于暗态共振的瑞利德原子奇偶门通过优化参数和减少电路深度，提高量子计算和模拟的保真度与效率。
2026-01-10 quant-ph
Fast Rydberg gates without dipole blockade via quantum control
我们提出一个控制里德伯激发的中性原子间相互作用的方案，以实现快速高保真量子门。不像偶极封锁机制已经在文献中发现，我们驱动共振的原子与状态相关的激发里德堡能级，我们利用由此产生的偶极-偶极相互作用，诱导受控的原子运动的陷阱，在最近的离子阱量子计算建议中讨论的类似方式。这导致原子获得所需的门相位，这是一个动态和几何贡献的组合。该计划的保真度进行了研究，包括小的非谐性和温度的影响，合理实现的实验参数与有前途的结果。
2005-11-12 quant-ph
Overcoming Stark-Shift Constraints in Phase-Controlled Rydberg Two-Qubit Gates
Universidad Complutense de Madrid（马德里康普顿斯大学）；DEVCOM Army Research Laboratory（德弗科姆陆军研究实验室）；Seoul National University（首尔国立大学）
该研究通过控制脉冲相位和振幅，实现高保真度的双量子位相位门，并提出两种稳健的控制方案以提高实验效果。
2026-01-04 quant-ph
One-step achievement of robust multipartite Greenberger-Horne-Zeilinger state and controlled-phase gate via Rydberg interaction
我们提出了一个在三个中性里德伯原子之间产生三重Greenberger-Horne-Zeilinger态的方案。通过调节双光子失谐量与里德伯相互作用强度$U_{ij}(r)$之间的关系，利用三阶微扰理论得到了三个$^{87}$ Rb原子的超精细基态$|F=2,M=2\rangle$与里德伯态$|rrr\rangle$之间的有效Raman耦合.该方法还能够实现三量子位受控相位门，其中每个量子位编码为超精细基态$|F=1,M=1\rangle$和$|F=2,M=2\rangle$。作为推广，我们利用高阶微扰理论将我们的方案推广到多体GHZ态和量子门的情形。
2013-12-22 quant-ph
Fast entangling gates for Rydberg atoms via resonant dipole-dipole interaction
本文提出一种利用每个原子四个能级和微波驱动共振偶极-偶极相互作用的里德伯原子纠缠门方案，实现无需光学相位调制的受控-Z门，比现有范德瓦尔斯门更快且对里德伯衰变更不敏感，并验证了其对距离波动的鲁棒性。
2025-07-21 quant-ph
High-fidelity and robust controlled-Z gates implemented with Rydberg atoms via echoing rapid adiabatic passage
本文提出一种基于里德伯原子的回波快速绝热跃迁方案，实现高保真度（>0.9995）的CZ门，并可扩展至多比特门，具有强鲁棒性。
2024-08-29 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
New-type geometric gates in atomic arrays without Rydberg blockade
提出一种无需 Rydberg blockade 的 controlled-phase 门新方案，结合非绝热 holonomic 控制与非常规几何控制，具有抗噪、快速且节省物理资源的优势。
2024-12-26 quant-ph
Quantum gates and multi-particle entanglement by Rydberg excitation blockade and adiabatic passage
我们提出利用受激绝热过程将原子从基态转移到里德伯激发态。几微米远的原子经历里德伯态之间的偶极-偶极相互作用，这种相互作用足够强，可以改变原子共振，抑制多个原子的激发。我们发现，在这种相互作用的存在下，两个原子之间的绝热通道导致强大的最大纠缠态的创建和两位量子门。对于许多原子，激发阻断导致集体自旋和Jaynes-Cummings类哈密顿量的有效实施，我们表明，绝热通过可以用来产生集体Jx=0本征态和Greenberger-Horne-Zeilinger态的几十个原子。
2008-02-25 quant-ph
A Photon-Photon Quantum Gate Based on Rydberg Interactions
中性原子的里德伯态之间的相互作用很强，而且是长程的，这使得它在量子技术的背景下很有吸引力。最近，这个想法的第一个应用已经在量子计算和量子模拟领域的报道。此外，电磁感应透明允许将这些里德伯相互作用映射到光。在这里，我们利用这种映射和光子之间的相互作用来实现光子-光子量子门，展示了Rydberg系统作为量子通信和量子网络平台的潜力。我们测量了具有70（8）%的保真度和63.7（4.5）%的纠缠门保真度的受控非真值表，两者都是在检测到控制光子和目标光子后选择的。这里达到的控制水平是探索光子的新多体状态或未来在量子通信和量子网络中的应用的令人鼓舞的一步。
2019-07-19 quant-ph
Two-qubit gates using adiabatic passage of the Stark-tuned Förster resonances in Rydberg atoms
基于斯塔克调谐Förster共振里德堡态双绝热过程中的确定性相位积累，提出了超冷中性原子的受控Z门和受控非门方案.详细分析了二能级量子系统中双绝热过程中的确定性相位积累效应。讨论了矩形光强分布非线性啁啾脉冲的绝热快速通过。从Förster共振的能量失谐的非线性时间依赖性被用来实现里德伯态之间的人口转移的高保真度。以铯原子里德伯原子中$90S+96S\to 90P+95P$斯塔克调谐的Förster共振为例，研究了双量子比特门的保真度.
2016-12-02 quant-ph
Rydberg-interaction gates via adiabatic passage and phase control of driving fields
在本文中，我们提出了两个理论方案，通过工程的相位敏感暗态的两个原子受到里德伯-里德伯相互作用的实现量子相位门。结合传统的绝热技术和目前发展的相位控制方法，提出了一种可行的几何相位门的实现方案，其中条件相移（Berry相位）是通过周期性地和周期性地改变驱动场的参数来实现的。在这里，我们发现，几何相位获取的方式有关的相对相位调制。在第二种方案中，系统哈密顿量以非循环的方式被动态地改变，使得所获得的条件相位不是Berry相位。对实验的可行性和退相干效应进行了详细的分析。该方案为绝热操纵具有定制相位调制的相互作用里德伯系统提供了新的视角。
2018-03-14 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
Mesoscopic Rydberg Gate based on Electromagnetically Induced Transparency
我们从理论上证明了一个并行的C-NOT门，它允许纠缠一个介观原子系综与一个单一的控制原子在一个单一的步骤，高保真度和微秒的时间尺度。我们的方案依赖于里德伯原子之间强的长程相互作用来触发电磁诱导透明（EIT）。通过这种方法，我们可以鲁棒地实现所有系综原子在两个逻辑状态之间的条件转移，这取决于控制原子的状态。我们提出了一种多体干涉仪，它通过测量控制原子来比较两个多体量子态。
2009-07-10 quant-ph
A Hybrid Rydberg Quantum Gate for Quantum Network
量子信息的高保真存储、分发和处理需要具有不同物理特性的量子比特。因此，连接不同类型量子位的混合量子门对于实现复杂量子网络结构是必不可少的。提出了一种基于里德伯原子的物理量子CZ门，用于混合处理偏振编码单光子光学量子比特和“薛定谔猫”微波量子比特。通过推导量子比特场的输入-输出关系，详细分析了在微波腔损耗、原子态自发辐射和非绝热效应等各种噪声信道的影响下保真度的下降。通过分析可能的实验参数设置，讨论了该协议在当前技术中的可行性和挑战。
2021-05-01 quant-ph
Rydberg-atom-based scheme of nonadiabatic geometric quantum computation
非绝热几何量子计算提供了一种实现快速、鲁棒的量子门的方法。它已经在各种物理系统中实现，如囚禁离子、核磁共振和超导电路。另一个适合于实现非绝热几何量子计算的系统可以是里德伯原子，因为它们的内部状态具有非常长的相干时间，并且里德伯介导的相互作用有助于实现两个量子比特门。本文提出了一种基于里德伯原子的非绝热几何量子计算方案，它结合了非绝热几何门的鲁棒性和里德伯原子的优点.
2017-11-14 quant-ph
Quantum computing architecture with Rydberg gates in trapped ions
提出利用Rydberg态高电极化率实现线性晶体中任意离子对的全连接纠缠门方案，通过态相关频移和电波形实现微秒级操作，并可与可扩展处理器架构结合重新配置量子比特寄存器。
2024-11-29 quant-ph
Proposal for practical Rydberg quantum gates using a native two-photon excitation
本文提出基于平滑高斯脉冲优化的原生双光子里德堡两量子比特受控非门方案，可降低态衰减与热运动影响，在实验缺陷下实现超过0.992的保守保真度下限。
2023-06-07 quant-ph
Optimized Geometric Quantum Computation with mesoscopic ensemble of Rydberg Atoms
提出了一种非绝热非阿贝尔几何量子操作方案，利用介观里德伯原子实现普适量子计算。单个控制原子通过里德伯态之间的长程相互作用纠缠目标原子的介观系综。我们从理论上证明了在理想情况下，单量子比特和双量子比特量子门都可以达到99.9%左右或以上的高量子效率。此外，针对里德伯原子和系综中Rabi频率涨落（Rabi误差）的实验问题，我们将基于动力学不变量的零系统误差灵敏度（ZSS）最优控制理论应用于该方案.数值模拟结果表明，即使在拉比频率达到10%的波动时，单系综量子比特门的平均保真度也可以达到99.98%，双量子比特门的平均保真度可以达到99.94%。我们还发现，优化方案还可以减少高阶微扰项在推导系综原子哈密顿量时所带来的误差。为了解决Rydberg系综中基态和Rydberg能级之间的退相干误差的实验问题，我们引入了Rydberg和基态之间的色散耦合机制，并在此基础上对Rydberg态进行了消相干处理.数值模拟结果表明，量子门得到了增强。该方案将强里德伯原子相互作用、非绝热几何量子计算、动力学不变量和最优控制理论相结合，为利用介观原子系综构造快速、鲁棒的量子门提供了一条新的途径.我们的研究有助于正在进行的努力，在发展量子信息处理与里德伯原子被困在光晶格或镊子阵列。
2020-09-08 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
Single-Photon Switch based on Rydberg Blockade
全光开关是一种通过电子信号处理使选通光脉冲改变目标光脉冲的传输而不绕道的技术。我们将其带到量子区域，其中入射的门光脉冲平均仅包含一个光子。门脉冲被存储为超冷原子气体中的里德堡激发，使用电磁感应透明。里德伯阻断抑制了随后的目标脉冲的传输。最后，可以取回存储的门光子。一个被取回的光子预示着成功的存储。相应的后选择子系综显示0.05的消光。单光子开关提供了从量子通信到量子信息处理的许多有趣的前景。
2014-01-16 quant-ph
Decoupling of the STIRAP and Microwave-Dressing paths in Trapped Rydberg Ion Gates
Center for Quantum Technologies, Department of Physics, Sofia University（索非亚大学量子技术中心物理系）；Georgi Nadjakov Institute of Solid State Physics, Bulgarian Academy of Sciences（保加利亚科学院格奥尔基·纳德贾科夫固体物理研究所）；Department of Physics, Stockholm University（斯德哥尔摩大学物理系）
本文提出一种解耦STIRAP与微波修饰路径的方法，提升Rydberg离子门的保真度，实验参数下达到99.93%，并实现非绝热加速至400ns。
2026-04-15 quant-ph
High-Fidelity Inter-Species Rydberg Gates with Two-Photon Driving
The Ohio State University（俄亥俄州立大学）
本研究针对双物种中性原子系统中双光子激发引起的激光串扰问题，建立模型并设计门方案，在$^{85}$Rb/$^{87}$Rb系统中实现超过99.8%的保真度，并指出通过改进激发可进一步提升。
2026-10-08 quant-ph
Suppression of high-frequency components in off-resonant modulated driving protocols for Rydberg blockade gate
针对失谐调制驱动的Rydberg阻塞门，本文提出滤除基函数高频分量并结合数值优化设计波形的系统方法，提升了门的保真度、速度与鲁棒性。
2023-06-06 quant-ph
Experimental demonstration of switching entangled photons based on the Rydberg blockade effect
里德伯激发态原子间的长程相互作用使介质具有很大的光学非线性。在这里，我们展示了一个光开关上操作的一个纠缠光子对下的里德伯电磁诱导透明配置的单个光子。在里德伯封锁效应的存在下，我们打开门场使原子介质不透明，从而通过自发四波混合过程吸收从另一个原子系综发射的单光子。与没有门场的情况相比，发送到开关的光子中有50%以上被阻挡，最终实现了有效的单光子开关。在一个门脉冲中，每个有效封锁球平均有1-2个门光子。这种对单个纠缠光子的开关效应依赖于主量子数和门场的光子数。我们的实验进展在量子信息过程中特别是在控制里德伯原子与纠缠光子对的相互作用方面具有重要意义。
2020-10-31 quant-ph
Error-Robust Quantum Signal Processing using Rydberg Atoms
里德伯原子阵列是近年来量子模拟和量子信息处理的最有前途的平台之一。然而，与其他实验平台的情况一样，里德伯原子阵列在实现量子算法方面的长期成功关键取决于它们对门引起的错误的鲁棒性。在这里，我们表明，对于一个理想化的偏置误差模型的基础上里德伯原子动力学，QSP协议的实现可以错误鲁棒性，在这个意义上，门引起的错误概率的渐近缩放比门的复杂性慢。此外，使用文献中报道的实验参数，我们表明，QSP迭代多达一百门可以实现恒定的错误概率。为了展示我们的方法，我们提供了一个具体的蓝图，实现基于量子点的近最优哈密顿模拟的里德伯原子平台上。我们的协议大大提高了规模和开销的门引起的错误相比，那些协议，实现了四阶产品公式。
2022-12-06 quant-ph
Single Photon Transistor Mediated by Inter-State Rydberg Interaction
本文报道了在超冷原子系综中，通过将源光子和门光子映射到具有不同主量子数的强相互作用里德堡激发态，实现了一种全光晶体管。我们获得了一个记录开关对比度为40%的相干门输入与平均光子数为1，并证明了源传输的衰减超过10个光子与一个单一的门光子。我们使用我们的光学晶体管演示了对单个里德伯原子的无损检测，保真度为0.72（4）。
2014-04-24 quant-ph
Analysis of a controlled phase gate using circular Rydberg states
我们提出并分析了利用具有最大轨道角动量的圆形里德堡态实现双量子比特量子门。本征量子门误差受到有限的里德伯寿命和有限的里德伯阻塞位移的限制。圆形状态比低轨道角动量状态具有更长的辐射寿命，因此是高保真度门操作的候选者。我们分析了两个圆态里德伯原子的偶极-偶极相互作用，并通过量子过程层析的数值模拟，研究了里德伯阻塞控制相位门的内禀保真度。我们的分析表明，本征门误差可以小于$9 \times10^{-6}$的圆形Cs原子在低温环境中。
2013-10-30 physics.atom-ph 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
Rabi-error and Blockade-error-resilient All-Geometric Rydberg Quantum Gates
本文提出一种在控制原子和目标原子上分别采用非绝热与绝热几何操作的全几何 Rydberg 量子门方案，显著提升对 Rabi 误差和阻塞误差的鲁棒性，并数值验证其可行性。
2023-02-07 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
Toffoli gate based on a three-body fine-structure-state-changing Förster resonance in Rydberg atoms
基于Rydberg原子中三体精细结构态变的Forster共振，实现了一种保真度超过99%的三量子比特Toffoli门。
2024-06-03 quant-ph
Single temporal-pulse-modulated parameterized controlled-phase gate for Rydberg atoms
我们提出了一个绝热方案，通过对称的双光子激发过程，利用$^{87}$ Rb中的第二共振线$6P$，利用基态和中间态的单时间调制耦合，实现了一个具有连续$θ$的控制相位门CZ $_θ$.依赖于不同的绝热路径，CZ $_θ$门的相位因子$θ$可以通过校准时间脉冲的形状而单独在逻辑量子位状态$|11\rangle$上累积，其中在脉冲的开始和结束处不需要严格的零幅度。对于大范围的$θ$，在中间态和里德伯态的自发辐射存在下，我们可以在小于$1~μ$ s的时间内获得CZ $_θ$门对$99.7\%$的保真度.特别是对于$θ=π$，我们通过考虑各种实验缺陷，如多普勒频移，Rydberg-Rydberg相互作用强度的波动，不均匀的Rabi频率和驱动场的噪声等，对CZ门的性能进行了基准测试，并表明在校正测量误差后，预测的保真度能够保持在约$98.4\%$。该门协议提供了一种对脉冲幅度波动的鲁棒性和一种灵活的纠缠相位调节方式，这可能有助于中性原子系统的近期噪声中尺度量子（NISQ）计算和算法的实验实现。
2022-09-15 quant-ph
