論文の概要: Demonstration of the trapped-ion quantum-CCD computer architecture
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2003.01293v4
- Date: Fri, 9 Apr 2021 01:54:20 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-31 07:48:17.839899
- Title: Demonstration of the trapped-ion quantum-CCD computer architecture
- Title（参考訳）: トラップイオン量子CCDコンピュータアーキテクチャの実証
- Authors: J. M. Pino, J. M. Dreiling, C. Figgatt, J. P. Gaebler, S. A. Moses, M.
S. Allman, C. H. Baldwin, M. Foss-Feig, D. Hayes, K. Mayer, C. Ryan-Anderson,
and B. Neyenhuis
- Abstract要約: 本稿では,QCCDアーキテクチャに必要なすべての要素を,プログラム可能なトラップイオン量子コンピュータに統合することについて報告する。
4と6の量子ビット回路を用いて、プロセッサのシステムレベルの性能は、テレポートされたCNOTゲートの忠実さによって与えられる。
我々の研究は、これらの量子ビットを中心に構築されたQCCDアーキテクチャが高性能な量子コンピュータを提供することを示している。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The trapped-ion QCCD (quantum charge-coupled device) architecture proposal
lays out a blueprint for a universal quantum computer. The design begins with
electrodes patterned on a two-dimensional surface configured to trap multiple
arrays of ions (or ion crystals). Communication within the ion crystal network
allows for the machine to be scaled while keeping the number of ions in each
crystal to a small number, thereby preserving the low error rates demonstrated
in trapped-ion experiments. By proposing to communicate quantum information by
moving the ions through space to interact with other distant ions, the
architecture creates a quantum computer endowed with full-connectivity.
However, engineering this fully-connected computer introduces a host of
difficulties that have precluded the architecture from being fully realized in
the twenty years since its proposal. Using a Honeywell cryogenic surface trap,
we report on the integration of all necessary ingredients of the QCCD
architecture into a programmable trapped-ion quantum computer. Using four and
six qubit circuits, the system level performance of the processor is quantified
by the fidelity of a teleported CNOT gate utilizing mid-circuit measurement and
a quantum volume measurement of $2^6=64$. By demonstrating that the low error
rates achievable in small ion crystals can be successfully integrated with a
scalable trap design, parallel optical delivery, and fast ion transport, the
QCCD architecture is shown to be a viable path toward large quantum computers.
Atomic ions provide perfectly identical, high-fidelity qubits. Our work shows
that the QCCD architecture built around these qubits will provide high
performance quantum computers, likely enabling important near-term
demonstrations such as quantum error correction and quantum advantage.
- Abstract（参考訳）: トラップイオンQCCD(量子電荷結合デバイス)アーキテクチャの提案は、普遍量子コンピュータの青写真を作成する。
設計は、複数のイオン(またはイオン結晶)をトラップする2次元表面に電極がパターン化されることから始まる。
イオン結晶ネットワーク内の通信により、各結晶中のイオン数を少ない数に保ちながら、機械をスケールできるため、閉じ込められたイオン実験で示された低いエラー率を維持することができる。
空間を移動して他の遠いイオンと相互作用することで量子情報を伝えることで、アーキテクチャは完全な接続性を持つ量子コンピュータを生成する。
しかし、この完全に接続されたコンピュータのエンジニアリングは、提案から20年でアーキテクチャが完全に実現されることを妨げている多くの困難をもたらす。
本報告では,ハネウェル低温表面トラップを用いて,QCCDアーキテクチャに必要なすべての成分をプログラム可能なトラップイオン量子コンピュータに統合する。
4量子ビット回路と6量子ビット回路を用いて、中間回路計測と2^6=64$の量子体積測定を利用したCNOTゲートの忠実度でプロセッサのシステムレベル性能を定量化する。
小型イオン結晶で実現可能な低エラーレートをスケーラブルなトラップ設計、並列光伝送、高速イオン輸送とうまく統合できることを実証することで、qccdアーキテクチャは大規模量子コンピュータに向けた有効な経路であることが示されている。
原子イオンは完全な同一の高忠実性量子ビットを提供する。
我々の研究は、これらの量子ビットを中心に構築されたQCCDアーキテクチャが高性能な量子コンピュータを提供することを示している。
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