論文の概要: Fast universal two-qubit gate for neutral fermionic atoms in optical tweezers

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2008.09819v1
• Date: Sat, 22 Aug 2020 12:01:31 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-05 05:57:53.952417
• Title: Fast universal two-qubit gate for neutral fermionic atoms in optical tweezers
• Title（参考訳）: 光ツイーザ中中性フェルミオン原子に対する高速普遍2量子ゲート
• Authors: Jonathan Nemirovsky and Yoav Sagi
• Abstract要約: フェミオン原子を用いた高速な広義平方根SWAPゲートの実現法を提案する。 我々は、広い原子波束の限界において、ゲートの忠実度が統一に近づくことを解析的に証明した。 このような特徴を持つゲートは、中性原子を用いた量子計算における全接続性とフォールトトレランスの重要なマイルストーンである。
• 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: An array of ultracold neutral atoms held in optical micro-traps is a promising platform for quantum computation. One of the major bottlenecks of this platform is the weak coupling strength between adjacent atoms, which limits the speed of two-qubit gates. Here, we present a method to perform a fast universal square-root-SWAP gate with fermionic atoms. The basic idea of the gate is to release the atoms into a harmonic potential positioned in between the two atoms. By properly tailoring the interaction parameter, the collision process between the atoms generates entanglement and yields the desired gate. We prove analytically that in the limit of broad atomic wave-packets, the fidelity of the gate approaches unity. We demonstrate numerically that with typical experimental parameters, our gate can operate on a microsecond timescale and achieves a fidelity higher than 0.998. Moreover, the gate duration is independent of the initial distance between the atoms. A gate with such features is an important milestone towards all-to-all connectivity and fault tolerance in quantum computation with neutral atoms.
• Abstract（参考訳）: 光マイクロトラップに保持される超低温中性原子の配列は、量子計算にとって有望なプラットフォームである。 このプラットフォームの大きなボトルネックの1つは、2量子ビットゲートの速度を制限する隣接する原子間の弱い結合強度である。 本稿では,フェルミオン原子を用いた高速な広義平方根SWAPゲートの実現法を提案する。 ゲートの基本的な考え方は、2つの原子の間に位置する調和ポテンシャルに原子を放出することである。 相互作用パラメータを適切に調整することにより、原子間の衝突過程が絡み合いを生成し、所望のゲートを生成する。 解析により、広い原子波束の限界において、ゲートの忠実度が一意に近づくことが証明される。 典型的な実験パラメータでは,我々のゲートはマイクロ秒の時間スケールで動作可能であり,0.998以上の忠実度を実現することができる。 さらに、ゲートの持続時間は原子間の初期距離に依存しない。 このような特徴を持つゲートは、中性原子を用いた量子計算における全接続性とフォールトトレランスの重要なマイルストーンである。

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