論文の概要: Experimental Realization of Nonadiabatic Holonomic Single-Qubit Quantum Gates\\ with Optimal Control in a Trapped Ion

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2006.04609v2
• Date: Mon, 30 Nov 2020 07:27:56 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-16 07:09:28.258758
• Title: Experimental Realization of Nonadiabatic Holonomic Single-Qubit Quantum Gates\\ with Optimal Control in a Trapped Ion
• Title（参考訳）: トラップイオンの最適制御による非断熱型ホロノミック単一量子ゲートの実験的実現
• Authors: Ming-Zhong Ai, Sai Li, Zhibo Hou, Ran He, Zhong-Hua Qian, Zheng-Yuan Xue, Jin-Ming Cui, Yun-Feng Huang, Chuan-Feng Li, Guang-Can Guo
• Abstract要約: 我々は,Ybイオンを捕捉した非断熱型ホロノミック単一量子ゲートの最適制御を実験的に実証した。 従来の幾何学的ゲートや従来の動的ゲートと比較すると,制御振幅誤差に対してより頑健である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 38.217839102257365
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum computation with quantum gates induced by geometric phases is regarded as a promising strategy in fault tolerant quantum computation, due to its robustness against operational noises. However, because of the parametric restriction of previous schemes, the main robust advantage of holonomic quantum gates is smeared. Here, we experimentally demonstrate a solution scheme, demonstrating nonadiabatic holonomic single qubit quantum gates with optimal control in a trapped Yb ion based on three level systems with resonant drives, which also hold the advantages of fast evolution and convenient implementation. Compared with corresponding previous geometric gates and conventional dynamic gates, the superiority of our scheme is that it is more robust against control amplitude errors, which is confirmed by the measured gate infidelity through both quantum process tomography and random benchmarking methods. In addition, we also outline that nontrivial two qubit holonomic gates can also be realized within current experimental technologies. Therefore, our experiment validates the feasibility for this robust and fast holonomic quantum computation strategy.
• Abstract（参考訳）: 幾何位相によって誘導される量子ゲートを用いた量子計算は、運転騒音に対する堅牢性から、フォールトトレラント量子計算において有望な戦略とみなされる。 しかしながら、以前のスキームのパラメトリックな制限のため、ホロノミック量子ゲートの主な強固な利点は塗りつぶされている。 本稿では,共振駆動を持つ3レベルシステムに基づくybイオンを捕捉した非断熱ホロノミック単一量子ゲートの最適制御を実証し,高速進化と簡便な実装の利点をも有する解法を実験的に実証する。 従来の幾何ゲートや従来の動的ゲートと比較して、制御振幅誤差に対してより頑健であり、量子プロセストモグラフィーとランダムベンチマーク法の両方で測定されたゲート不忠実性によって確認される。 また,非自明な2量子ビットホロノミックゲートが現在の実験技術で実現可能であることも概説する。 そこで本実験は,この頑健かつ高速なホロノミック量子計算戦略の実現可能性を検証する。

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