論文の概要: Optimized Geometric Quantum Computation with mesoscopic ensemble of Rydberg Atoms

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2009.03718v1
• Date: Tue, 8 Sep 2020 13:11:22 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-03 05:16:15.124258
• Title: Optimized Geometric Quantum Computation with mesoscopic ensemble of Rydberg Atoms
• Title（参考訳）: rydberg原子のメゾスコピックアンサンブルによる最適化幾何量子計算
• Authors: Chen-Yue Guo, L.-L. Yan, Shou Zhang, Shi-Lei Su, Weibin Li
• Abstract要約: Rydberg 原子を用いた普遍量子計算を実現するための非断熱的非アベリア幾何量子演算法を提案する。 理論的には、単一量子ビットと2量子ビットの量子ゲートの両方が理想的な状況において99.9%以上の高忠実性を達成することができる。 シミュレーションにより, ゲートレーザのラビ周波数が10%変動しても, 単一アンサンブル量子ゲートでは99.98%, 2量子ゲートでは99.94%となる可能性が示唆された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.3124513975412255
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We propose a nonadiabatic non-Abelian geometric quantum operation scheme to realize universal quantum computation with mesoscopic Rydberg atoms. A single control atom entangles a mesoscopic ensemble of target atoms through long-range interactions between Rydberg states. We demonstrate theoretically that both the single qubit and two-qubit quantum gates can achieve high fidelities around or above 99.9% in ideal situations. Besides, to address the experimental issue of Rabi frequency fluctuation (Rabi error) in Rydberg atom and ensemble, we apply the dynamical-invariant-based zero systematic-error sensitivity (ZSS) optimal control theory to the proposed scheme. Our numerical simulations show that the average fidelity could be 99.98% for single ensemble qubit gate and 99.94% for two-qubit gate even when the Rabi frequency of the gate laser acquires 10% fluctuations. We also find that the optimized scheme can also reduce errors caused by higher-order perturbation terms in deriving the Hamiltonian of the ensemble atoms. To address the experimental issue of decoherence error between the ground state and Rydberg levels in Rydberg ensemble, we introduce a dispersive coupling regime between Rydberg and ground levels, based on which the Rydberg state is adiabatically discarded. The numerical simulation demonstrate that the quantum gate is enhanced. By combining strong Rydberg atom interactions, nonadiabatic geometric quantum computation, dynamical invariant and optimal control theory together, our scheme shows a new route to construct fast and robust quantum gates with mesoscopic atomic ensembles. Our study contributes to the ongoing effort in developing quantum information processing with Rydberg atoms trapped in optical lattices or tweezer arrays.
• Abstract（参考訳）: メソスコピックRydberg原子を用いた普遍量子計算を実現するための非断熱的非アベリア幾何量子演算法を提案する。 単一制御原子は、ライドバーグ状態間の長距離相互作用を通じて標的原子のメソスコピックアンサンブルを絡む。 理論上、単一量子ビットと2量子ビットの量子ゲートの両方が理想的状況において99.9%前後で高いフィディティーを達成できることを実証する。 さらに,Rydberg原子とアンサンブルにおけるRabi周波数変動(Rabi誤差)の実験問題に対処するために,動的不変量に基づくゼロシステマティックエラー感度(ZSS)最適制御理論を提案手法に適用する。 シミュレーションにより, ゲートレーザのラビ周波数が10%変動しても, 単一アンサンブル量子ゲートでは99.98%, 2量子ゲートでは99.94%となる可能性が示唆された。 また、最適化されたスキームは、アンサンブル原子のハミルトニアンを導出する高次摂動項による誤差を低減できる。 Rydberg アンサンブルにおける基底状態とRydberg 準位間のデコヒーレンス誤差の実験的問題に対処するために,Rydberg 準位と基底レベルとの分散結合機構を導入する。 数値シミュレーションは量子ゲートが拡張されていることを示す。 強rydberg原子相互作用,非断熱幾何量子計算,動的不変量および最適制御理論を組み合わせることにより,メゾスコピック原子アンサンブルを用いた高速でロバストな量子ゲートを構築する新しい経路を示す。 本研究は、ライドバーグ原子を光学格子またはツイーザーアレイに閉じ込めた量子情報処理の開発に継続する取り組みに寄与する。

関連論文リスト

• Realizing fracton order from long-range quantum entanglement in programmable Rydberg atom arrays [45.19832622389592]
  量子情報のストアングには、量子デコヒーレンスと戦う必要があるため、時間の経過とともに情報が失われる。 誤り耐性の量子メモリを実現するために、局所的なノイズ源が別の状態に変化できないように設計された退化状態の量子重ね合わせに情報を格納したい。 このプラットフォームは、真のエラー耐性量子メモリの目標に向けて、特定の種類のエラーを検出し、修正することを可能にする。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-07-08T12:46:08Z)
• Quantum error detection with noise-resilient parity-controlled gate in two-dimensional Rydberg atom arrays [0.4473518548010192]
  量子エラー検出は量子ビットパリティの正確な測定に依存する。 本稿では,2次元リドバーグ原子配列内の量子誤差を検出するためのレジリエントパリティ制御ゲートを提案する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-05-29T23:13:57Z)
• Floquet geometric entangling gates in ground-state manifolds of Rydberg atoms [0.49157446832511503]
  我々は、量子エンタングゲートを構築するために、リドベルク原子におけるフロケ理論の新たな応用を提案する。 レイドベルク封鎖の時代には、エラー耐性の2量子エンタングゲートを実装できる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-05-01T12:15:48Z)
• Quantum Gate Optimization for Rydberg Architectures in the Weak-Coupling Limit [55.05109484230879]
  我々は,Rydberg tweezerシステムにおける2ビットゲートの機械学習支援設計を実演する。 我々は,高忠実度CNOTゲートを実装した最適パルス列を生成する。 単一量子ビット演算の局所的な制御は、原子列上で量子計算を行うのに十分であることを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-06-14T18:24:51Z)
• Robust control and optimal Rydberg states for neutral atom two-qubit gates [0.0]
  Rydberg状態を利用した中性原子プラットフォーム上での実験制御の偏差に対する2量子ゲートのロバスト性について検討する。 Rydberg状態への結合強度の有意な偏差が存在する場合、ベル状態の忠実度を$F > 0.999$に維持する頑健なCZゲートを構築する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-12-20T10:53:24Z)
• Electron cloud design for Rydberg multi-qubit gates [0.0]
  本稿では、Rydberg電子の基底状態原子からのフェルミ散乱を用いた光学格子における量子処理を提案する。 相互作用は、単独のRydberg原子の電子雲を工学的に制御する。 新しいスキームの特徴は、量子最適化と誤り訂正アルゴリズムの実装に特に関心がある。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-11-02T13:17:10Z)
• Hardware-Efficient, Fault-Tolerant Quantum Computation with Rydberg Atoms [55.41644538483948]
  我々は中性原子量子コンピュータにおいてエラー源の完全な特徴付けを行う。 計算部分空間外の状態への原子量子ビットの崩壊に伴う最も重要なエラーに対処する,新しい,明らかに効率的な手法を開発した。 我々のプロトコルは、アルカリ原子とアルカリ原子の両方にエンコードされた量子ビットを持つ最先端の中性原子プラットフォームを用いて、近い将来に実装できる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-05-27T23:29:53Z)
• Preparing random states and benchmarking with many-body quantum chaos [48.044162981804526]
  時間に依存しないハミルトン力学の下で自然にランダム状態アンサンブルの出現を予測し、実験的に観察する方法を示す。 観測されたランダムアンサンブルは射影測定から現れ、より大きな量子系のサブシステムの間に構築された普遍的相関に密接に関連している。 我々の研究は、量子力学におけるランダム性を理解するための意味を持ち、より広い文脈でのこの概念の適用を可能にする。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-03-05T08:32:43Z)
• Resilient quantum gates on periodically driven Rydberg atoms [10.602950162554212]
  ライドバーグ原子のプラットフォームは、量子計算を達成するための最も有望な候補の1つである。 本稿では,Rydberg の反ブロッキングを誘導するために振幅変調場を用いる Rydberg 原子上の制御-$Z$ ゲートを提案する。 ゲートスキームをマルチキュービットケースに一般化し、キュービット数が増加するにつれて、異なるゲート時間でレジリエントなマルチキュービット位相ゲートを1ステップで得ることができる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-01-07T02:13:18Z)
• Universal quantum computation and quantum error correction with ultracold atomic mixtures [47.187609203210705]
  長距離エンタングゲートを用いた普遍量子計算のためのプラットフォームとして、2種の超低温原子種を混合して提案する。 1つの原子種は、情報の基本単位を形成する可変長の局所化された集合スピンを実現する。 本稿では,ゴッテマン・キタエフ・プレスキル符号の有限次元バージョンについて論じ,集合スピンに符号化された量子情報を保護する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-10-29T20:17:14Z)
• High-Fidelity Entanglement and Detection of Alkaline-Earth Rydberg Atoms [48.093689931392866]
  制御された2ビットの絡み合いの発生は、これまでアルカリ種に限られてきた。 本研究では, 個々のアルカリ-アースRydberg原子の2価電子構造を利用した新しいアプローチを示す。 我々は、Rydberg状態検出、単一原子ラビ演算、および以前に公表された値を超える2原子エンタングルメントの忠実性を見出した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-01-13T18:42:42Z)

関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。

指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。