QST编辑优选：同时抑制对称/非对称误差的新型离子阱纠缠门方案
文章介绍
Wenhao Zhang（张文昊）, Gaoxiang Tang（唐高翔）, Kecheng Liu（刘科成）, Xiao Yuan（袁骁）, Yangchao Shen（沈杨超）, Yukai Wu（吴宇恺） and Xiao-Ming Zhang（张笑鸣）
通讯作者：
- 沈杨超，北京大学
- 吴宇恺，清华大学
- 张笑鸣，华南师范大学/北京大学
研究背景：
离子阱量子系统是当前最具前景的量子计算平台之一，其量子门的保真度已在实验中演示了保真度达到量子纠错所需阈值的量子门。高精度双比特纠缠门是迈向容错量子计算的关键。作为最主流的双比特门方案之一，Mølmer-Sørensen(MS)门通过调制激光场来激发离子集体振动，并借助振动模式与内态耦合实现量子比特间的纠缠。然而，激光频率漂移或比特编码能级的扰动都会显著降低门保真度，尤其是其中一类重要的非对称误差，无法通过现有的错误缓解方法有效抑制。为此，本文在对不同类型误差进行系统建模的基础上，探索面向非对称误差的新型补偿机制，旨在提升MS门对该类误差的鲁棒性，从而进一步提高两比特门的整体保真度，为实现容错量子计算奠定基础。
研究内容：
目前主流的MS门方案中，通常使用红、蓝失谐激光激发边带跃迁，分别诱导声子数的降低和升高，并通过调制激光波形，使门操作后声子模式重新与离子内态解耦，同时降低操作对频率漂移的敏感度。已有研究表明，若激光波形在时间上保持对称性，则可抑制声子频率漂移产生的误差。然而，激光场或内态的频率漂移会使红蓝失谐激光的失谐量非对称变化，与前者误差性质截然不同。
作者介绍
吴宇恺 助理教授
清华大学
- 吴宇恺，清华大学交叉信息研究院助理教授，博士生导师。2015年获清华大学物理学士学位，2019年获美国密歇根大学物理博士学位，2019-2021年在清华大学交叉信息研究院从事博士后研究，入选“博士后国际交流计划引进项目”和清华大学首批“水木学者”计划，2021年任助理教授。主要从事量子计算、量子信息方向的理论研究，发表SCI论文50余篇，Web of Science他引1000余次。
张笑鸣 副研究员
华南师范大学
- 张笑鸣，现华南师范大学副研究员，从事量子计算、量子控制方面的理论研究，当前的研究重点为量子线路优化，量子模拟，以及基于离子阱的鲁棒量子门构建。他于2021年在香港城市大学获得博士学位，2021-2024年在北京大学从事博士后研究，获博雅博士后项目资助。主持博士后科学基金特别资助（站中）、国自然青年科学基金等国家级项目。在Physical Review Letters, npj Quantum Information, Quantum Science and Technology等权威期刊发表多篇论文。
期刊介绍
- 2024年影响因子：5.0 Citescore：10.9
- Quantum Science and Technology（QST）是一本多学科、高影响力的期刊，致力于出版涵盖所有量子技术科学和应用的高质量和重要的研究。QST涵盖应用数学、凝聚态物质、量子光学、原子物理和材料科学的各个领域，并涉及到化学、生物学、工程学、计算机科学和机器学习。除了定期的原创研究外，QST还出版专题综述和征集热点问题文章的特刊，从而对该领域最新和最有趣的研究进行概述。