論文の概要: Constructing Arbitrary Coherent Rearrangements in Optical Lattices

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.04210v1
• Date: Wed, 04 Mar 2026 15:57:12 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-05 21:29:15.387598
• Title: Constructing Arbitrary Coherent Rearrangements in Optical Lattices
• Title（参考訳）: 光格子における任意コヒーレント配置の構成
• Authors: Alexander Roth, Liyang Qiu, Timon Hilker, Titus Franz, Philipp M. Preiss,
• Abstract要約: 光格子における超低温原子の運動自由度のコヒーレント制御は、巨大な粒子を持つプログラム可能な量子力学への有望な経路を提供する。 単一粒子運動状態における任意のユニタリ変換に対応する超低温原子のコヒーレントな再配置を実現するためのスキームを提案し,解析する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 36.94429692322632
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Coherent control of motional degrees of freedom of ultracold atoms in optical lattices offers a promising route towards programmable quantum dynamics with massive particles. We propose and analyze a scheme for implementing coherent rearrangement of ultracold atoms, corresponding to arbitrary unitary transformations on single-particle motional states. Exploiting an analogy between dynamics in optical superlattices and discrete linear optics, we employ the Clements scheme to systematically construct any global $N$-dimensional single-particle unitary from tunneling and phase shifts in arrays of double wells. Tunneling is controlled globally, while local operations are achieved through site-resolved potential shifts. We numerically investigate the susceptibility of the scheme to intensity noise and addressing crosstalk. We identify key subroutines enabled by this unitary construction, including the Discrete Fourier Transform and the implementation of non-native Hamiltonians. Extending the scheme to two dimensions enables all-to-all atomic rearrangement with a circuit depth that scales sublinearly with the atom number, providing a high-density and highly scalable approach to atom rearrangement.
• Abstract（参考訳）: 光格子における超低温原子の運動自由度のコヒーレント制御は、巨大な粒子を持つプログラム可能な量子力学への有望な経路を提供する。 単一粒子運動状態上の任意のユニタリ変換に対応する超低温原子のコヒーレントな再配置を実現するためのスキームを提案し,解析する。 光学超格子と離散線型光学の動力学の類似性を明らかにするため、Clementsスキームを用いて、トンネルや二重井戸の配列の位相シフトから、グローバルな$N$次元の単一粒子ユニタリを体系的に構築する。 トンネルはグローバルに制御され、局所的な操作はサイト解決の可能性シフトによって達成される。 本研究では,クロストークの高強度化と対処に対するスキームの感受性を数値的に検討する。 我々は、離散フーリエ変換や非ネイティブハミルトニアンの実装など、このユニタリ構成によって可能となる重要なサブルーチンを同定する。 このスキームを2次元に拡張することで、原子番号と直交する回路深度で全対全原子再配置が可能となり、原子再配置に対する高密度で高度にスケーラブルなアプローチを提供する。

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