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基于非常规里德堡泵浦实现中性原子的单步托佛利门操作

One-step implementation of Toffoli gate for neutral atoms based on unconventional Rydberg pumping.

作者信息

Yin Hong-Da, Li Xiao-Xuan, Wang Gang-Cheng, Shao Xiao-Qiang

出版信息

Opt Express. 2020 Nov 23;28(24):35576-35587. doi: 10.1364/OE.410158.

DOI:10.1364/OE.410158
PMID:33379670
Abstract

Compared with the idea of universal quantum computation, a direct synthesis of a multiqubit logic gate can greatly improve the efficiency of quantum information processing tasks. Here we propose an efficient scheme to implement a three-qubit controlled-not (Toffoli) gate of neutral atoms based on unconventional Rydberg pumping. By adjusting the strengths of Rabi frequencies of driving fields, the Toffoli gate can be achieved within one step, which is also insensitive to the fluctuation of the Rydberg-Rydberg interaction. Considering different atom alignments, we can obtain a high-fidelity Toffoli gate at the same operation time ∼7 μs. In addition, our scheme can be further extended to the four-qubit case without altering the operating time.

摘要

与通用量子计算的概念相比,多量子比特逻辑门的直接合成可以极大地提高量子信息处理任务的效率。在此,我们提出一种基于非常规里德堡泵浦实现中性原子三量子比特控制非门(托佛利门)的有效方案。通过调整驱动场的拉比频率强度,托佛利门可以在一步内实现,并且对里德堡 - 里德堡相互作用的波动不敏感。考虑不同的原子排列,我们可以在相同的操作时间约7微秒内获得高保真的托佛利门。此外,我们的方案可以在不改变操作时间的情况下进一步扩展到四量子比特的情况。

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引用本文的文献

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