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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。
脉冲场电离探测里德堡镁原子
为了实现这一目标，必须检测并选择性地处理不同的里德堡态。这是使用脉冲场电离实现的。本论文中描述的镁里德堡原子是使用双光子激发产生的。换句话说，285 nm 激光将电子从 3 s 2 1 S 0（基态）激发到 3s 3p 1 P 1 态。接下来，375 nm 将同一个电子激发到 3s ns 1 S 0 或 3s nd 1 D 2 态，这取决于选择规则。里德堡原子在磁光阱 (MOT) 中制备，通过电场脉冲电离并使用微通道板 (MCP) 检测。这使得选择性检测里德堡态成为可能。使用量子缺陷理论，将实验发现的状态分配给它们特定的状态。此外，为了实现选择性电离检测，还进行了飞行时间测量，并测量了不同状态的寿命。
硅平台上生长的 Cu2O 微晶中的里德堡激子
氧化亚铜 (Cu 2 O) 是一种具有大激子结合能的半导体，在光伏和太阳能水分解等应用中具有重要的技术重要性。它还是一种适用于量子光学的优越材料体系，能够观察到一些有趣的现象，例如里德堡激子作为高激发原子态的固态类似物。之前与激子特性相关的实验主要集中在天然块体晶体上，因为生长高质量合成样品存在很大困难。本文介绍了具有优异光学材料质量和极低点缺陷水平的 Cu 2 O 微晶体的生长。本文采用了一种可扩展的热氧化工艺，非常适合在硅上集成，片上波导耦合的 Cu 2 O 微晶体就证明了这一点。此外，还展示了位点控制的 Cu 2 O 微结构中的里德堡激子，这与量子光子学中的应用有关。这项工作为 Cu 2 O 在光电子学中的广泛应用以及新型器件技术的开发铺平了道路。
具有里德伯原子的少量子比特 CNOT 门的优化模型
少量子比特量子逻辑门作为构造通用多量子比特门的基本单元，在量子计算和量子信息领域得到广泛应用。然而，传统的少量子比特门构造通常采用多脉冲协议，这不可避免地会在门执行过程中出现严重的内在错误。本文报告了一种通用二和三量子比特CNOT门的最优模型，该模型通过激发到具有易实现的范德华相互作用的里德堡态来实现。该门依赖于全局优化，通过遗传算法实现幅度和相位调制脉冲，从而可以用更少的光脉冲实现门操作。与传统的多脉冲分段方案相比，我们的门可以通过同时将原子激发到里德堡态来实现，从而节省了在不同空间位置进行多脉冲切换的时间。我们的数值模拟表明，当排除里德堡相互作用的涨落时，可以实现单脉冲两（三）量子比特CNOT门，对于相距7.10μm的两个量子比特，保真度可达99.23%（90.39%）。我们的工作有望在中性原子量子技术研究中实现快速便捷的多量子比特量子计算。
使用不同的Rydberg最终状态实现多频道通信
rydberg原子可以用作数字和模拟信息传输的原子射频接收器。在本文中，在室温剖宫产原子蒸气电池中制备了梯子型电磁诱导的透明度系统。以12.52 GHz的频率和39.80 GHz的KA频段的微波电场用作两通道通信载体，以证明并发信息传输。模拟和数字通信。提出的系统的动态范围约为50 dB，通信带宽超过10 MHz。获得的结果证明了基于不同rydberg最终状态的两种或多波段通信系统的基本原理。
基于里德堡原子的量子计算和量子
里德堡原子拥有远离原子阳离子的高度激发价电子。[1,2] 与基态原子相比，它们表现出夸张的特性，例如非常大的电偶极矩，这可以促进与宏观外部场甚至来自附近粒子的微观电磁场的强烈相互作用。这些相互作用可以通过静态电场或磁场、激光或微波场来控制，使里德堡原子系统成为实现可控量子多体模拟器的理想选择。过去几十年来，在中性原子系统方面取得了令人瞩目的实验进展，包括超冷原子气体的制备[3,4]、单原子的高分辨率成像[5,6]、可重构光镊阵列中单个原子的捕获[7-9]，高激发里德堡态的迷人特性被令人信服地揭示出来，使其成为最受欢迎的中性原子量子信息处理 (QIP) 平台。大量 QIP 涉及量子计算和量子模拟，旨在解决传统计算机难以解决的复杂问题。为实现量子计算和量子模拟而寻求的物理候选物范围包括
在p s ...
此处r i j =（x i -x j） / a是原子之间的距离，在实验中通过调整晶格间距a来控制。r b称为封锁半径，我们将r b / a视为以下模拟中的自由参数，a =1。< / div>封锁机制对封锁半径内同时激发原子的惩罚，导致了强烈相互互动的量子哈密顿量，在当前和近期实验中可访问的多种晶格上产生了很多丰富的现象。在本文中，我们为哈密顿式等式开发了SSE QMC实施。（1）。本文的其余部分如下组织。sec。 2，我们简要概述了SSE框架。 sec。 3，我们的SSE框架适用于等式中的哈密顿人。 （1）概述了有限温度和基态模拟。 然后，我们在SEC中显示一个和二维的模拟结果。 4，并在第二节发表结论。 5。sec。2，我们简要概述了SSE框架。sec。 3，我们的SSE框架适用于等式中的哈密顿人。 （1）概述了有限温度和基态模拟。 然后，我们在SEC中显示一个和二维的模拟结果。 4，并在第二节发表结论。 5。sec。3，我们的SSE框架适用于等式中的哈密顿人。（1）概述了有限温度和基态模拟。然后，我们在SEC中显示一个和二维的模拟结果。4，并在第二节发表结论。5。
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
实验数字双胞胎：通过目标数据收集
本文报告了光量子位之间的量子 - 逻辑门实现的实验实现。该门的物理机制依赖于电磁诱导的透明度，而Rydberg在87 rb原子的超低集合中被困在中等辅助弓形谐振器中。在第一次，使用量子非线性系统实现的效率超过了线性光学量子计算中的最新效率。Qubits以各个光子自由度的极化程度实现。空间双轨设置将这些光子引导到谐振器或旁路导轨上，然后重组这两条路径。时间门协议由三个步骤组成。首先，作为rydberg激发，控制光子可逆地存储在原子集合中。在第二步中，在存储时间内从谐振器中反映目标光子。如果存在对照激发，Rydberg封锁会诱导条件π相移。在第三步中，检索控制光子。此门的平均效率为41。7（5）％和分组的过程实力为81（2）％。偏振式钟形状态的产生在78（3）％和82（2）％之间产生。显示了栅极向多个目标光子的延伸，从而产生了Greenberger-Horne-Zeilinger状态为3、4和5光子，并具有62个光子。3（4）％，54。6（1。4）％和54。8（5。3）％。
用于利用捕获离子或里德堡阵列进行量子计算的任意连通腔介导架构
我们提出了一种硬件架构和协议，用于连接光学腔内的许多局部量子处理器。该方案与捕获离子或里德堡阵列兼容，并通过在腔内进行单光子传输来分配纠缠，从而实现任意两个量子比特之间的传送门。即使对于中等质量的腔，Heralding 也能实现高保真度纠缠。对于由线性链中的捕获离子组成的处理器，具有实际参数的单个腔每隔几 μs 就能成功传输光子，将链间纠缠速率提高到现有方法的 2 个数量级以上，并消除了扩展捕获离子系统的主要瓶颈。对于一个现实场景，我们概述了如何在 200 μs 内实现 20 条离子链（总共包含 500 个量子比特）的任意对任意纠缠，保真度和速率仅受局部操作和离子读出的限制。对于由里德堡原子组成的处理器，我们的方法可以完全连接数千个中性原子。我们的架构所提供的连接性可使用多个重叠腔扩展到数万个量子比特，从而扩展嘈杂的中尺度量子时代算法和汉密尔顿模拟的能力，并实现更强大的高维纠错方案。