論文の概要: Single-site Rydberg addressing in 3D atomic arrays for quantum computing
with neutral atoms
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2102.00341v1
- Date: Sun, 31 Jan 2021 00:09:47 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-13 05:06:27.295743
- Title: Single-site Rydberg addressing in 3D atomic arrays for quantum computing
with neutral atoms
- Title（参考訳）: 中性原子を用いた量子計算のための3次元原子配列の単一サイトrydbergアドレス
- Authors: Xiao-Feng Shi
- Abstract要約: 我々は、Rydberg状態に3次元原子配列の深い1量子ビットを選択的に励起する方法を示す。
これにより、Rydbergブロックに基づいた大規模中性原子情報プロセッサを設計できる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.394728504061752
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Neutral atom arrays are promising for large-scale quantum computing
especially because it is possible to prepare large-scale qubit arrays. An
unsolved issue is how to selectively excite one qubit deep in a 3D atomic array
to Rydberg states. In this work, we show two methods for this purpose. The
first method relies on a well-known result: in a dipole transition between two
quantum states driven by two off-resonant fields of equal strength but opposite
detunings $\pm\Delta$, the transition is characterized by two counter-rotating
Rabi frequencies $\Omega e^{\pm i\Delta t}$~[or $\pm\Omega e^{\pm i\Delta t}$
if the two fields have a $\pi$-phase difference]. This pair of detuned fields
lead to a time-dependent Rabi frequency $2\Omega \cos(\Delta t)$~[or $2i\Omega
\sin(\Delta t)$], so that a full transition between the two levels is
recovered. We show that when the two detuned fields are sent in different
directions, one atom in a 3D optical lattice can be selectively addressed for
Rydberg excitation, and when its state is restored, the state of any nontarget
atoms irradiated in the light path is also restored. Moreover, we find that the
Rydberg excitation by this method can significantly suppress the fundamental
blockade error of a Rydberg gate, paving the way for a high-fidelity entangling
gate with commonly used quasi-rectangular pulse that is easily obtained by
pulse pickers. Along the way, we find a second method for single-site Rydberg
addressing in 3D, where a selected target atom can be excited to Rydberg state
while preserving the state of any nontarget atom due to a spin echo sequence.
The capability to selectively address a target atom in 3D atomic arrays for
Rydberg excitation makes it possible to design large-scale neutral-atom
information processor based on Rydberg blockade.
- Abstract（参考訳）: 中性原子配列は、特に大規模な量子ビット配列を準備できるため、大規模量子コンピューティングに有望である。
未解決の問題は、3d原子配列内の1キュービットをrydberg状態へ選択的に励起する方法である。
本研究では,この目的のために2つの方法を示す。
最初の方法はよく知られた結果に依存している: 同じ強度の2つのオフ共振場によって駆動される2つの量子状態間の双極子遷移において、この遷移は、2つの逆回転するrabi周波数である$\omega e^{\pm i\delta t}$~[または$\pm\omega e^{\pm i\delta t}$ によって特徴づけられる。
この2つの磁場は時間依存のラビ周波数2.Omega \cos(\Delta t)$~[または2.i\Omega \sin(\Delta t)$]につながり、2つのレベル間の完全な遷移が回復される。
この2つの磁場が異なる方向に送られたとき、3次元光学格子内の1つの原子を選択的にRydberg励起に対処でき、その状態が復元されると、光路に照射された任意の非ターゲット原子の状態も復元されることを示す。
さらに、この方法により、Rydbergの励起は、パルスピッカーにより容易に得られる準矩形パルスを用いた高忠実エンタングルゲートへの道を開くことにより、Rydbergゲートの基本閉塞誤差を著しく抑制できることがわかった。
その過程で、スピンエコー列による任意の非ターゲット原子の状態を維持しながら、選択されたターゲット原子をrydberg状態へ励起できる3dの単一サイトrydbergアドレスの2番目の方法を見つける。
Rydbergの励起のために3次元原子配列のターゲット原子を選択的に処理する能力により、Rydbergブロックに基づく大規模中性原子情報プロセッサを設計することができる。
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