論文の概要: Quantum Computing with Circular Rydberg Atoms

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2103.12744v1
• Date: Tue, 23 Mar 2021 18:00:00 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-07 01:56:21.340442
• Title: Quantum Computing with Circular Rydberg Atoms
• Title（参考訳）: 円Rydberg原子を用いた量子コンピューティング
• Authors: Sam R. Cohen, Jeff D. Thompson
• Abstract要約: 我々は、光学トラップにおける長寿命な円形Rydberg状態を用いたRydberg原子配列に対する新しいアプローチを提案する。 数百個の円状リドベルク原子と2量子ゲート誤差の配列を10〜5ドル程度で現在の技術で実現できると予測する。
• 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: Rydberg atom arrays are a leading platform for quantum computing and simulation, combining strong interactions with highly coherent operations and flexible geometries. However, the achievable fidelities are limited by the finite lifetime of the Rydberg states, as well as technical imperfections such as atomic motion. In this work, we propose a novel approach to Rydberg atom arrays using long-lived circular Rydberg states in optical traps. Based on the extremely long lifetime of these states, exceeding seconds in cryogenic microwave cavities that suppress radiative transitions, and gate protocols that are robust to finite atomic temperature, we project that arrays of hundreds of circular Rydberg atoms with two-qubit gate errors around $10^{-5}$ can be realized using current technology. This approach combines several key elements, including a quantum nondemolition detection technique for circular Rydberg states, local manipulation using the ponderomotive potential of focused optical beams, a gate protocol using multiple circular levels to encode qubits, and robust dynamical decoupling sequences to suppress unwanted interactions and errors from atomic motion. This represents a significant improvement on the current state-of-the-art in quantum computing and simulation with neutral atoms.
• Abstract（参考訳）: Rydberg atom arrays は量子コンピューティングとシミュレーションの先駆的なプラットフォームであり、強い相互作用と高いコヒーレントな演算と柔軟なジオメトリーを組み合わせたものである。 しかし、達成可能な忠実度は、リドベルク状態の有限寿命と原子運動のような技術的不完全性によって制限される。 本稿では,光トラップにおける長寿命円形リドバーグ状態を用いたリドバーグ原子配列の新しいアプローチを提案する。 これらの状態の非常に長い寿命と、放射性遷移を抑制する極低温マイクロ波キャビティ、有限原子温度に頑健なゲートプロトコルの数秒を超えることに基づいて、現在の技術を用いて、数百個の円形リドバーグ原子の配列に10〜5ドル程度の2ビットゲート誤差が生じることを予測した。 このアプローチでは、円リドバーグ状態の量子非退化検出技術、集束光ビームの重心的ポテンシャルを用いた局所操作、量子ビットをエンコードするために複数の円形レベルを用いるゲートプロトコル、不必要な相互作用や原子運動からのエラーを抑制するロバストな動的デカップリングシーケンスなど、いくつかの重要な要素を組み合わせる。 これは、量子コンピューティングと中性原子によるシミュレーションにおける現在の最先端の進歩を示している。

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