在量子信息科学中，可扩展、高保真量子比特是的关键挑战之一。近年来，中性原子量子比特发展迅速，已经展示了可编程处理器，以及可扩展到数百个原子的量子模拟器。探索新的原子种类，如碱土原子，或组合多种种类，可以提供提高一致性、可调控和可扩展性的新途径。例如，对于量子纠错中的最终应用，有利的是实现具有结构化误差模型的量子位，例如偏置泡利误差，或将误差转换为可检测的擦除erasures。
今日，美国 普林斯顿大学（Princeton University） Shuo Ma, Genyue Liu, Pai Peng，Jeff D. Thompson等，在Nature上发文，利用中长寿命亚稳态的镱171Yb核自旋，演示了新的中性原子量子比特。长相干时间和快速激发到里德堡态，实现了一个和两个量子比特门分别具有0.9990(1) 和0.980(1)保真度。重要的是，所有门错误的大部分导致从量子位子空间衰变到基态。基于执行这些错误的快速、中间电路检测，还将其转换为擦除错误；在检测期间，在计算空间中，剩余量子位上的诱导错误概率小于10e-5。该项工作，建立了亚稳态171Yb，作为实现容错量子计算的有前景平台。
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图1:亚稳态171Yb量子位。
图2:具有中间电路擦除转换的单量子位门。
图3:时间最优的两量子位门。
图4:两量子位门的擦除转换。
Ma, S., Liu, G., Peng, P. et al. High-fidelity gates and mid-circuit erasure conversion in an atomic qubit. Nature 622, 279–284 (2023).https://doi.org/10.1038/s41586-023-06438-1https://www.nature.com/articles/s41586-023-06438-1声明：仅代表译者个人观点，小编水平有限，如有不当之处，请在下方留言指正！
对于量子科学来说，最小化和理解错误，是至关重要的，无论是在含噪中尺度量子noisy intermediate scale quantum (NISQ) 设备中，还是对于容错量子计算的探索。在这种情况下，里德堡阵列Rydberg arrays已经成为重要平台，具有令人印象深刻的系统大小，并建议如何通过检测单原子分辨率的泄漏错误（一种擦除错误转换形式），以显著提高纠错阈值。然而，在里德堡原子阵列中，两个量子比特纠缠保真度已经落后于竞争对手。对于一般物质量子比特，这种类型的擦除转换，还没有实现。
今日，美国 加州理工学院（California Institute of Technology）Pascal Scholl, Adam L. Shaw， Manuel Endres等，在Nature上发文，基于里德堡量子模拟器，演示了擦除转换和高保真贝尔Bell态产生。基于碱土原子的快速成像，删除了具有擦除误差的数据时，实现了贝尔态保真度提高到，当纠正剩余的状态准备错误时。进一步将擦除转换应用于量子模拟实验中，以准绝热制备跨越量子相变的长程有序，并揭示了这些误差对模拟结果的潜在影响。基于里德堡纠缠，在0.999范围内达到保真度的能力，更高的保真度是技术改进的问题，并展示了如何在含噪中尺度量子NISQ器件中，利用擦除转换。通过添加长寿命量子比特，这些量子技术，可以直接转换为量子纠错码。Erasure conversion in a high-fidelity Rydberg quantum simulator.
图1:高保真纠缠的擦除转换。
图2:预测10e−3级非保真。
图3:在量子模拟中的擦除转换。
图4:从擦除错误中学习。
Scholl, P., Shaw, A.L., Tsai, R.BS. et al. Erasure conversion in a high-fidelity Rydberg quantum simulator. Nature 622, 273–278 (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06516-4https://www.nature.com/articles/s41586-023-06516-4https://www.nature.com/articles/s41586-023-06516-4.pdf声明：仅代表译者个人观点，小编水平有限，如有不当之处，请在下方留言指正！
以可扩展方式执行具有低错误率的纠缠量子操作是量子信息处理的中心要素。最近，中性原子阵列已成为很有前景的量子计算平台，其特点是在灵活、动态可重新配置的架构中，从而对数百个量子比特和任意门到任意门的连接进行相干控制。主要的突出挑战是，在里德堡相互作用介导的纠缠操作中，减少错误。
今日，美国 哈佛大学（Harvard University）Simon J. Evered, Dolev Bluvstein, Marcin Kalinowski，Mikhail D. Lukin等，在Nature上发文，报道了在多达60个原子上，并行实现99.5%保真度的两个量子比特纠缠门，超过了纠错表面码阈值。基于最优控制的快速单脉冲门，原子暗态以减少散射，并改进里德堡激发和原子冷却。基于重复门应用的几种方法，对保真度进行了基准测试，描述了物理误差源，并概述了未来的改进。最后，该方法有望推广到设计涉及更多量子比特的纠缠门，通过实现低误差的三量子比特门，证明了这一点。在可扩展、高度连接的系统中，实现高保真操作，这些进步为量子算法、纠错电路和数字仿真的大规模实现，奠定了基础。High-fidelity parallel entangling gates on a neutral-atom quantum computer.
图1:在中性原子量子计算机上，并行实现高保真纠缠门。
图2:以贝尔Bell态为特征的高保真controlled phase，CZ门。
图3:CZ门的全局随机基准测试。
图4:实现快速CCZ门。
Evered, S.J., Bluvstein, D., Kalinowski, M. et al. High-fidelity parallel entangling gates on a neutral-atom quantum computer. Nature 622, 268–272 (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06481-yhttps://www.nature.com/articles/s41586-023-06481-yhttps://www.nature.com/articles/s41586-023-06481-y.pdf声明：仅代表译者个人观点，小编水平有限，如有不当之处，请在下方留言指正！
