論文の概要: Multi-GHz repetition rate, multi-watt average power, ultraviolet laser pulses for fast trapped-ion entanglement operations

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2007.03404v2
• Date: Fri, 4 Dec 2020 09:16:58 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-11 02:00:41.903287
• Title: Multi-GHz repetition rate, multi-watt average power, ultraviolet laser pulses for fast trapped-ion entanglement operations
• Title（参考訳）: 高速捕捉イオン絡み込み動作のためのマルチGHz繰り返し、マルチワット平均電力、紫外レーザーパルス
• Authors: M. I. Hussain, D. Heinrich, M. Guevara-Bertsch, E.Torrontegui, J. J. Garc{\i}a-Ripoll, C. F. Roos, and R. Blatt
• Abstract要約: 高速エンタングリングゲートプロトコルでは、パルスレーザーがゲート速度を桁違いに向上させる必要がある。 我々は周波数コムに基づく超高速エンタングリングゲート源を設計した。 ゲート時間はトラップ期間よりも早く、エラーが10-4$に近づく。
• 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 conventional approach to perform two-qubit gate operations in trapped ions relies on exciting the ions on motional sidebands with laser light, which is an inherently slow process. One way to implement a fast entangling gate protocol requires a suitable pulsed laser to increase the gate speed by orders of magnitude. However, the realization of such a fast entangling gate operation presents a big technical challenge, as such the required laser source is not available off-the-shelf. For this, we have engineered an ultrafast entangling gate source based on a frequency comb. The source generates bursts of several hundred mode-locked pulses with pulse energy $\sim$800 pJ at 5 GHz repetition rate at 393.3 nm and complies with all requirements for implementing a fast two-qubit gate operation. Using a single, chirped ultraviolet pulse, we demonstrate a rapid adiabatic passage in a Ca$^+$ ion. To verify the applicability and projected performance of the laser system for inducing entangling gates we run simulations based on our source parameters. The gate time can be faster than a trap period with an error approaching $10^{-4}$.
• Abstract（参考訳）: 閉じ込められたイオンで2量子ゲート操作を行う従来のアプローチは、本質的に遅いプロセスであるレーザー光による運動側バンド上のイオンの励起に依存している。 高速エンタングリングゲートプロトコルを実装する1つの方法は、ゲート速度を桁違いに増やすのに適切なパルスレーザーを必要とする。 しかし、このような高速エンタングリングゲート動作の実現は、必要となるレーザー源が市販されていないため、大きな技術的課題となる。 そこで我々は,周波数コムに基づく超高速絡み込みゲート源を開発した。 ソースは、パルスエネルギー$\sim$800 pJを393.3 nmで5GHz繰り返して数百モードロックパルスのバーストを生成し、高速な2ビットゲート演算を実装するための全ての要求を満たす。 単一チャープ紫外線パルスを用いて,ca$^+$イオン中の急速断熱通路を示す。 絡み合うゲートを誘導するレーザーシステムの適用性と予測性能を検証するために, 音源パラメータに基づいてシミュレーションを行う。 ゲートタイムはトラップ期間よりも速く、エラーは10^{-4}$になる。

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