近日，我院光电信息科学研究所量子信息与量子计算课题组在里德堡原子领域取得进展，相关结果发表在Physical Review A 101, 012347 (2020)。论文第一作者和通讯作者为我院教职工苏石磊，共同通讯作者为我院讲席教授冯芒研究员。

由于其寿命长、易操控、具有较强的偶极相互作用，里德堡原子成为实现量子计算备受青睐的物理体系之一。宇称门是实现量子态测量、量子计算、量子通信的一个基础模块。非破坏的宇称门在获取量子系统宇称信息的同时不会破坏系统信息，为下一步系统在量子计算和其他量子信息处理任务中的应用奠定基础。

经过查阅文献、组会讨论、跟国内相关专家交流等方式，我院量子信息与量子计算课题组提出了一种非破坏的里德堡原子宇称门方案。通过引入辅助相互作用，并合适的选择系统参数，理论上验证了非破坏的里德堡宇辰门的可行性。方案的原子能级图如图1所示，保真度与相关参数的关系如图2所示。

图1. 里德堡宇称门原子空间分布及能级图。(a), 原子空间分布；（b）系统比特能级及相互作用图示；（c）辅助原子能级及与激光耦合情况。

图2. 里德堡原子宇称门保真度与各参数波动的关系。

在此基础上，文章又研究了里德堡宇称门在量子纠缠蒸馏、量子隐形传态、无消相干子空间量子计算中的应用。方案对里德堡原子量子计算的实验具有指导意义，丰富了里德堡原子在量子计算和量子信息中的应用前景。

本文链接：https://journals.aps.org/pra/abstract/10.1103/PhysRevA.101.012347