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World File Search System里德伯
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。
里德伯 (Rydberg) 上的加权图优化演示...
组合难题的优化已被确定为量子计算硬件的早期潜在应用[1]，人们在开发诸如量子退火算法（QAA）[2-5]或基于变分的方法（如量子近似优化算法）[6,7]等协议方面投入了大量精力。尽管做出了这些努力，但能够在这一领域展示出实际量子优势的硬件仍然难以捉摸[8-11]。基于单个光镊阵列的中性原子量子计算机[12-15]为量子计算提供了一个可扩展、多功能的平台，能够生成超过 1000 个量子比特的阵列[16-19]，并执行高保真度单[20]和双量子比特[21-23]门操作，从而能够实现小规模量子算法[24]。这可以扩展到利用动态量子比特重构实现逻辑量子比特操作 [ 25 ]。除了数字操作外，中性原子阵列还可以访问可编程自旋模型
使用绝热里德伯敷料实现中性原子纠缠
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双物种里德伯阵列
1. 实验平台 1 2. 中间电路读出 2 3. 里德堡激光器 3 4. 电场控制 6 5. 静电场的消除 6 6. 静电场对 F¨orster 相互作用的影响 7 7. C 6 和 C 3 系数的提取 8 8. F¨orster 物理的里德堡态选择 8 8.1. 里德堡相互作用景观 8 8.2. 数值研究 9 9. SPAM 校正 10 9.1. 将状态准备误差转化为原子损失 10 9.2. 将测量基映射到“亮，亮” 11 9.3. 读出缺陷 11 9.4. 减轻阻塞测量的 SP 误差 12 9.5. 眼图的 SPAM 校正 12 9.6. QND 测量的 SPAM 校正 12 10. 辅助测量的 QND 性 13 11. 主方程模拟 13 误差源 14 11.1. 阻塞强度 14 11.2. 原子态寿命 14 11.3. 原子损失 14 11.4. 里德堡检测 14 11.5. 失相机制 15 11.6. 双量子比特门的误差预算 15 11.7. 地面-里德堡模拟 16 12. 物种内对的集体驱动 17 13. 具有独立 Rabi 频率的同时驱动 17 14. 量子态转移 17
采用里德伯原子的量子技术
量子信息处理是一种复杂的现象，涉及量子计算和量子模拟，专注于解决各种难题，如模拟多体系统、大数分解和理解凝聚态系统，这些问题对于当今的经典计算机来说是不可能实现的。Wu 等人 (2021) 。超冷里德堡原子的控制和操纵为量子信息处理提供了一条有希望的途径 Saffman 等人 (2010) 。量子计算是通过量子门操作执行的。这种量子门操作的基本要求是开发可扩展和高保真度量子比特系统平台，该系统可以按照 DiVincenzo 标准高效地执行长算法操作 DiVincenzo (2000) 。具有高主量子数 n 的里德堡原子具有非凡的特性，例如按 n 4 缩放的长距离偶极-偶极相互作用和
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。
里德伯物理学：量子计算的原子方法
里德堡原子是处于主量子数 n 的高度激发态的原子，人们对其的研究已有一个多世纪 [1,2]。在过去二十年里，里德堡原子物理学，特别是在超低温下 [3-8]，由于其“夸张”的特性，为一系列激动人心的发现做出了贡献。高度激发的价电子与原子核之间的巨大距离以及随之而来的松散结合，导致了巨大的电极化率以及与周围原子的强长程偶极-偶极和范德华 (vdW) 相互作用。由于原子间的 vdW 相互作用取决于它们的极化率（对于几乎与氢相似的里德堡原子，其尺度为 n7），因此可以证明 vdW 力的尺度为 n11。因此，使用 n 在 50–100 范围内的里德堡原子可以将相互作用能量提高 17 到 20 个数量级 [9]。
里德伯原子模拟器和量子多体伤痕
哈佛大学的 Lukin 团队（Bernien 等人）利用里德堡原子阵列 4 实现了一个 51 量子比特的量子模拟器，避免了这些问题。利用里德堡原子的长寿命和强相互作用，以及巧妙的捕获技巧，他们能够创建一个模拟 Ising 型量子自旋模型的量子材料系统。他们观察到有序态的不同相，这些相破坏了各种离散对称性。此外，尽管这个系统不可积，但他们观察到似乎是非遍历的奇异多体动力学。这暗示了量子多体疤痕的观察。在他们的论文发表后，利兹大学的 Turner 等人发表了一篇理论论文，使用与 Lukin 团队所做的实验工作相同的系统，但使用 L = 32 作为系统大小。他们进一步将实验观察结果解释为由于光谱中的特殊本征态导致的弱遍历性破坏的结果。这类似于混沌非相互作用系统中的量子伤痕。5
弱耦合状态下的里德伯原子纠缠
量子纠缠是量子力学最奇特、最有趣的性质之一 [1]，它在理解量子多体系统的物理[2-4]以及支持各种量子应用（如量子计算[5]、量子传感[6]和量子通信[7]）方面发挥着重要作用。目前，人们对量子纠缠的产生、操纵和检测有着浓厚的兴趣，正在许多物理系统中进行研究，包括光子[8]、原子[9-12]、离子[13]，以及超导电路[14]和缺陷钻石[15]等固态系统。然而，在大多数系统中，即使是操作小型量子计算机，纠缠技巧也需要进一步改进。任意量子比特对的纠缠，尤其是不在附近的量子比特对的纠缠，对于具有良好连通性的可扩展量子系统尤为重要。尽管已经通过共模运动在囚禁离子中 [16,17] 和通过腔总线在超导电路中 [18] 实现了纠缠，但在大多数其他系统中还未能实现，包括与本文特别相关的里德堡原子系统。广泛使用的里德堡原子系统纠缠方案 [9-12] 是基于里德堡阻塞效应 [19] ，该效应禁止在阻塞半径 rb = ðC6 =ΩÞ1 =6 (由拉比频率Ω 和范德华相互作用强度 C6 定义) 内的原子之间发生双激发到里德堡能态。因此，在该方案 (参考文献 [19] 的模型 B) 中，所有且只有 rb 内的原子对同时纠缠，使这些纠缠成为短程纠缠 (d < rb)。在本文中，我们通过实验证明了弱耦合状态下的原子对纠缠（d>rb），这与文献 [19] 中的模型 A 密切相关。借助该模型，即使在存在较近的原子而不必纠缠的情况下，也可以在里德堡阻塞距离之外实现长距离原子纠缠。在弱耦合状态下，两个原子的双激发里德堡态相隔一个