纵身一跃，他们跳进曾避之不及的“陷阱”，却创下1.7万个原子对的量子门纪录

背景：量子计算与量子模拟的核心挑战在于如何在大规模量子比特阵列中实现高保真度的量子操作。光晶格中的超冷原子系统是理想的量子模拟平台，但传统基于碰撞相互作用的交换门方案受限于对双占态的回避，导致操作对噪声极其敏感，难以扩展到大规模系统。研究目的：苏黎世联邦理工学院Tilman Esslinger团队旨在突破这一瓶颈，通过巧妙利用双占态这一在以往实验中被视为“麻烦”的量子态，开发一种对噪声不敏感的量子门方案，以实现大规模量子比特阵列的稳定操作。结论：研究团队采用“拓扑泵浦”技术，通过绝热调控光晶格势场，引导原子主动穿越双占态，利用在此过程中积累的几何相位，实现了对超过17000对原子比特的高保真交换门操作。交换平均保真度达99.5%，剔除损耗后校正保真度高达99.91%，远超量子纠错码的纠错阈值。该方法对高达5%的隧穿噪声具有极强的抗性，展示了基于几何相位的量子门在容错量子计算中的巨大潜力。