近日，我所量子信息与量子模拟理论组在鲁棒的全几何量子门方面取得新进展，相关成果以Rabi- and Blockade-Error-Resilient All-Geometric Rydberg Quantum Gates为题，发表在国际知名物理类期刊《Physical Review Applied》上。论文第一作者为我所苏石磊副教授，通讯作者为闫磊磊研究员、刘宝杰博士和英国诺丁汉大学李伟斌教授。

高保真强鲁棒的量子门是实现量子计算的关键，同时，中性原子—里德堡原子因其可操控可扩展性已成为实现量子计算的有望平台。因此，在里德堡原子中构建量子门的方案受到人们广泛。但在德堡原子中构建的量子门不可避免地会受到激光拉比误差和阻塞误差的影响，因而增强量子门对这两种误差的鲁棒性成为了研究人员亟待解决的问题。文章提出了一种利用几何演化所设计的脉冲构建非平凡的两比特量子门方案。通过分别对控制原子和目标原子使用混合鲁棒非绝热和绝热几何演化，与传统的两比特阻塞门相比，该方案提高了两比特里德堡量子门对拉比控制误差和阻塞误差的鲁棒性。

图1用于构造CNOT门的控制（左）和目标（右）量子位的能级图。

此外，我们还采用当前先进的实验参数进行数值模拟，其结果证实了该方案对运动引起的退相、偶极-偶极相互作用和不完美激发引起的泄漏误差，这两种严重影响量子门保真度的误差的鲁棒性。

图2在不考虑考虑耗散情况下，基于该方案的受控NOT门（a）[(c)]和受控Hadamard门（b）[(d)]的保真度。

图3耗散为(a)和(b)的情况下，该方案的受控Z门的保真度。

耗散为(c)和(d)的情况下，传统封锁方案的受控Z门保真度。

文章链接：https://journals.aps.org/prapplied/abstract/10.1103/PhysRevApplied.19.044007

该工作得到了国家自然科学基金、广东省自然科学基金，河南省自然科学基金和河南省重大科技专项的支持。