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World File Search System子阵列
三维Rydberg原子阵列中的量子自旋冰
量子自旋液体是物质的外来阶段，其低能物理学被描述为新兴仪表理论的解构相。通过最新的理论建议和一个实验，显示了z 2拓扑顺序的初步迹象[G. Semeghini等。，Science 374，1242（2021）]，Rydberg Atom阵列已成为实现量子自旋液体的有前途的平台。在这项工作中，我们提出了一种在三个空间维度中实现U（1）量子旋转液体的方法，这是由pyrochlore lattice rydberg rydberg原子阵列中的U（1）量规理论的解缩相描述的。我们研究了拟议的Rydberg系统的基态相图作为实验相关参数的函数。在我们的计算中，我们发现通过调整拉比频率，可以访问由“磁性”单极子的扩散和HIGGS转变驱动的限制 - 限制过渡，以及由出现量规理论的“电动”电荷驱动的。我们建议将解剖相和有序相区分的实验探针。这项工作是在基于Rydberg的量子模拟器上三个空间维度中访问限制性转换的建议。
里德伯镊子阵列中的超固体性
在本文中，我们预测在原子阵列中存在超固体相，其中所有原子都被激发到它们的里德堡态。我们专注于两个具有相反宇称的里德堡态的系统，其中两个态之间的轨道角动量 l 相差一，即∆ l = 1。在这里，原子对之间的共振偶极-偶极相互作用通常比色散范德华相互作用强得多，后者从二阶偶极-偶极相互作用产生到非共振对势。我们建议使用具有不同主量子数∆ n,0 的两个里德堡态，其中两个里德堡态之间的偶极矩阵元素急剧减小。这使我们能够进入相反的区域，其中范德华相互作用占主导地位并且预计存在超固体，正如我们使用大规模 QMC 模拟所证实的那样。我们研究了各种里德堡态 | nS 1 / 2 ⟩,|在不同的主量子数 n 和 n ′ 下，87 Rb 的 nP J ⟩ 和 | nD J ⟩ 。对于里德堡原子对 | nS 1 / 2 ⟩ 和 | n ′ PJ ⟩ ，对于典型的主量子数，共振偶极-偶极相互作用随 ∆ n 下降得太快。因此，t / V 要么太大，以致我们预期不会存在超固体相，要么太小，以致很难通过实验观察到。对于状态 | nD J ⟩ 和 | n ′ PJ ⟩ ，如果 n = n ′ − 1，我们预测有趣的参数区域。对于相关的主量子数，两个里德堡态在能量上相距不到 10 GHz，从而能够使用最先进的微波技术实现有效耦合。我们进一步通过磁量子数 m J 以及磁场 B 来微调相互作用。我们选择磁场垂直于原子平面，使得原子平面中原子之间的相互作用与相互作用原子对的方向无关。此外，偶极-偶极相互作用取决于磁场 B 的大小，因为它混合了两个里德堡态的精细结构能级，这会影响它们的偶极矩阵元素。额外的限制是 t 和 V 的相对符号，它取决于 m J 。我们仅当 t / V > 0 时才预期系统支持超固体相。最后，我们收敛到状态 | ⟩ = | 60 P 3 / 2 , mj = 3 / 2 ⟩ 和 | ⟩ = | 59 D 3 / 2 ，mj = 3 / 2 ⟩ ，场幅度B = 50 G。这些状态的另一个优势是D态原子对之间的范德华相互作用相对较弱。这使得原子阵列能够有效地激发到| ⟩状态，这是所提出的状态制备的重要组成部分。在正文的图2中，已经讨论了里德堡对| ⟩和| ⟩之间的相互作用包含一个共振非对角项∝1 / R 3 ，它会引起偶极交换并混合两个项，以及对角线贡献1 / R 6 。在短距离处，我们期望额外的贡献（例如非对角交换相互作用 ∝ 1 / R 6 ）会对此进行修改。这些项对于我们特定的里德堡对来说很小，但通常不为零。
可扩展的原子阵列用于硅中的基于自旋的量子计算机
半导体旋转量子尺将出色的量子性能与使用行业标准的金属氧化物 - 氧化物 - 氧化物 - 氧化物 - 氧化物 - 氧化量（MOS）工艺相结合的量子性能。这也适用于离子植入的供体旋转，这些供体的旋转进一步提供了特殊的连贯性时间和核旋转中的较大希尔伯特空间尺寸。在这里，我们演示并整合了多种策略来制造基于规模的供体量子计算机。，我们使用31 pf 2分子植物将放置确定性三倍，而在检测植入物方面达到99.99％的情况。通过植入较重的原子（例如123 SB和209 BI）来保留类似的结合，这些原子代表用于量子信息处理的高维Qudits，而SB 2分子可以确定性地形成紧密间隔的Qudits。我们使用纳米孔径使用渐进式植入，证明了具有300 nm间距的供体原子的常规阵列的确定性形成。这些方法涵盖了在硅中基于供体的量子计算机构建的技术要求。
核自旋和光钟量子比特的混合原子镊子阵列
虽然具有长相干时间的数据量子比特对于量子信息的存储至关重要，但辅助量子比特对于容错量子计算的量子纠错 (QEC) 至关重要。光镊阵列的最新发展，例如大规模量子比特阵列的制备和高保真门操作，为实现 QEC 协议提供了潜力，而下一个重要挑战之一是控制和检测辅助量子比特，同时尽量减少原子损失和串扰。在这里，我们介绍了由双同位素镱 (Yb) 原子阵列组成的混合系统的实现，其中我们可以利用费米子 171 Yb 的核自旋量子比特作为数据量子比特，利用玻色子 174 Yb 的光时钟量子比特作为辅助量子比特，具有无损量子比特读出能力。我们评估了量子比特之间的串扰对 174 Yb 成像光的核自旋量子比特相干性的影响。对于 174 Yb 的 Hahn 回波序列，使用 399 nm 探针和 556 nm 冷却光束，我们观察到在 20 ms 曝光下保留了 99.1 (1.8)% 的相干性，产生了 0.9992 的鉴别保真度和 0.988 的生存概率。使用 556 nm 探测光束的 Ramsey 序列对相干性的影响可以忽略不计，这表明未来低串扰测量可能会有所改善。这一结果凸显了混合 Yb 原子阵列在基于辅助量子比特的 QEC 协议的中路测量中的潜力。
小麦酵母菌效应分子阵列抑制植物免疫反应
图 1 Zymospetoria tritici 的各种效应物持续抑制 flg22 诱导的活性氧 (ROS) 爆发。候选效应物在本氏烟中用农杆菌瞬时表达。每片叶子的一半表达阴性对照 (sHF)，另一半表达效应物。渗入后 72 小时，用 flg22 处理叶子每一侧的叶盘。通过将表达效应物的叶盘的总发光度与阴性对照 (sHF) 进行比较，测量每次 ROS 爆发测定中所有叶盘的平均总相对发光 (RLU)。单独的实验进行了五次，每个图中有五个数据点表示。对于 Zt_2_242，有一个不符合要求的数据点。为了确认这是一个异常值，又进行了三次重复（即总共八个数据点）。与 sHF 对照相比，五种效应物被鉴定为 flg22 诱导的 ROS 爆发的显著抑制剂（Wilcoxon 检验：* p < 0.05，** p < 0.01）。
在可重新配置的光学镊子阵列
纠缠对于许多量子应用至关重要，包括量子信息处理，量子模拟和量子增强感应。由于其丰富的内部结构和相互作用，已经提出了分子作为量子科学的有前途的平台。确定性分子的确定性纠缠仍然是长期以来的实验挑战。我们证明了单独制备的分子的需求纠缠。使用通过使用可重构光学镊子阵列制备的分子对之间的电偶极相互作用，我们确定创建了分子的钟形对。我们的结果证明了量子应用所需的关键构建块，并且可能会推进使用捕获分子的量子增强基本物理测试。e
利用可编程中性原子阵列进行费米子量子处理
模拟多体费米子系统的特性是材料科学、量子化学和粒子物理学领域一项突出的计算挑战。尽管基于量子比特的量子计算机可能比传统设备更有效地解决这一问题，但编码非局部费米子统计数据会引入所需资源的开销，从而限制其在近期架构中的适用性。在这项工作中，我们提出了一种费米子量子处理器，其中费米子模型在费米子寄存器中局部编码，并使用费米子门以硬件高效的方式进行模拟。我们特别考虑了可编程镊子阵列中的费米子原子，并开发了不同的协议来实现非局部门，从而在硬件级别保证费米统计数据。我们使用这个门集以及里德堡介导的相互作用门，为数字和变分量子模拟算法找到有效的电路分解，这里以分子能量估计为例进行说明。最后，我们考虑一种组合费米子量子比特架构，其中利用原子的运动自由度和内部自由度来有效地实现量子相位估计以及模拟格点规范理论动力学。
用于……的腔耦合里德堡原子阵列平台
中性原子系统长期以来一直是复杂量子物理的试验台。最近，量子研究的焦点已从基础科学转向量子计算应用。尽管几种不同的硬件平台已在此方向的能力方面取得了长足进步，但每种平台在扩展系统规模方面都有各自的障碍：无论是物理上的量子比特数，还是时间上的退相干前的代码周期。具体而言，在中性原子系统中，缺乏以比原子退相干快得多的时间尺度无损读取原子状态的能力。通过将中性原子里德堡阵列的几何可重构性和设计的强相互作用与高精细度腔的强光耦合相结合，我们可以构建一种超越其他硬件系统许多限制的新量子架构。在本论文中，我们阐述了将里德堡原子阵列耦合到腔体的情况，讨论了原子物理与量子计算之间的联系，以及使光腔系统比其他当前量子计算机实现更具优势的基本物理原理。然后，我们描述了这种系统的设计、测试和实现。我们的系统同时适应里德堡激发、可重构光镊阵列、选择性原子态寻址和与光腔的强耦合。我们详细讨论了在超高真空中安装这种系统的风险和技术考虑，包括发现一种新的高反射率镜材料失效机制。最后，我们概述了未来的具体步骤，以展示我们系统中的原理验证表面码纠错，为使用中性原子进行容错量子计算铺平道路。
利用里德堡原子阵列进行最大独立集的量子优化
实现实际相关的、计算困难问题的量子加速是量子信息科学的核心挑战。使用两个空间维度中多达 289 个量子比特的 Rydberg 原子阵列，我们通过实验研究了解决最大独立集问题的量子算法。我们使用与 Rydberg 阻塞相关的硬件高效编码，实现闭环优化来测试几种变分算法，然后将它们应用于系统地探索具有可编程连接的一类图。我们发现问题难度由解决方案的退化和局部最小值的数量控制，并且我们通过实验将量子算法的性能与经典模拟退火进行了对比。在最难的图上，我们观察到在深电路范围内寻找精确解的超线性量子加速，并分析了其起源。C