我國首次實現保真度超過99.99%的原子量子態操控

據該所相關負責人介紹，詹明生研究員團隊利用魔幻光強技術構造了高品質的中性原子量子暫存器，並在該新型量子暫存器中實現了目前國際最高精度的全域性單位元量子邏輯閘。該操控精度超過了國際公認的容錯量子計算所要求的量子邏輯閘的保真度閾值（99.99%），即錯誤率低於0.01%。

據介紹，中性原子體系作為量子計算的候選體系之一，與超導、半導體等候選體系相比具有良好的可擴充套件性、較長的相干時間、可控的原子間相互作用等優勢。在此前的實驗研究中，國際上眾多研究組將鐳射成功地調製為光阱或者光阱陣列，對中性原子進行量子操控。但這些方案都會對原子量子位元能級產生較大的擾動，使得單量子邏輯閘操作保真度遠低於量子糾錯的保真度閾值。該問題也成為基於中性原子搭建實用型量子計算機的三大障礙之一。

詹明生研究員團隊此前通過對光和原子相互作用的研究，發展了魔幻光強原子囚禁技術，該技術能夠有效地降低光阱對原子能級的擾動。他們進一步地發揮該技術的優勢，巧妙地構建了一個由4x4的魔幻光阱陣列構成的量子暫存器。在該暫存器中，實現了平均保真度高達99.995%的全域性單位元量子邏輯閘。

據詹明生研究員介紹，該研究成果是該團隊發展的魔幻光強囚禁原子與量子態精密操控技術在高保真全域性單位元量子邏輯閘的成功應用。這項工作推動了中性原子量子計算的發展，為下一步構造可擴充套件的中性原子量子資訊處理技術奠定了基礎。

附： ofollow,noindex" target="_blank">論文連結