論文の概要: Realizing coherently convertible dual-type qubits with the same ion
species
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2106.14906v1
- Date: Mon, 28 Jun 2021 18:00:08 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-24 21:53:18.596483
- Title: Realizing coherently convertible dual-type qubits with the same ion
species
- Title（参考訳）: 同一イオン種を持つコヒーレント可換双対型量子ビットの実現
- Authors: H.-X. Yang, J.-Y. Ma, Y.-K. Wu, Y. Wang, M.-M. Cao, W.-X. Guo, Y.-Y.
Huang, L. Feng, Z.-C. Zhou, and L.-M. Duan
- Abstract要約: 同じイオン種を用いた2つのコヒーレント変換可能な量子ビット型を実装した。
量子ビットを171Yb+イオンの2対のクロック状態に符号化し、狭帯域レーザーを用いた2種類の高速かつ高忠実な変換を実現する。
我々の研究は、将来の大規模量子コンピューティングとネットワークのために、同じイオン種を持つコヒーレントに変換可能なデュアルタイプの量子ビットを使用することの可能性と利点を示します。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.2097227075698253
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Trapped ions constitute one of the most promising systems for implementing
quantum computing and networking. For large-scale ion-trap-based quantum
computers and networks, it is critical to have two types of qubits, one for
computation and storage, while the other for auxiliary operations like runtime
qubit detection, sympathetic cooling, and repetitive entanglement generation
through photon links. Dual-type qubits have previously been realized in hybrid
systems using two ion species, which, however, introduces significant
experimental challenges for laser setup, gate operations as well as the control
of the fraction and positioning of each qubit type within an ion crystal. Here
we solve these problems by implementing two coherently-convertible qubit types
using the same ion species. We encode the qubits into two pairs of clock states
of the 171Yb+ ions, and achieve fast and high-fidelity conversion between the
two types using narrow-band lasers. We further demonstrate that operations on
one qubit type, including sympathetic laser cooling, gates and qubit detection,
have crosstalk errors less than 0.03% on the other type, well below the error
threshold for fault-tolerant quantum computing. Our work showcases the
feasibility and advantages of using coherently convertible dual-type qubits
with the same ion species for future large-scale quantum computing and
networking.
- Abstract（参考訳）: トラップイオンは量子コンピューティングとネットワークを実装する上で最も有望なシステムの一つである。
大規模なイオントラップベースの量子コンピュータやネットワークでは、計算と記憶のための2種類の量子ビットと、実行時の量子ビット検出、交感神経冷却、光子リンクによる繰り返しの絡み合い生成といった補助操作が重要である。
2つのイオン種を用いたハイブリッドシステムでは、以前はデュアルタイプの量子ビットが実現されてきたが、これはレーザーセットアップ、ゲート操作、およびイオン結晶内の各量子ビット型の分数と位置の制御において重要な実験的課題をもたらす。
本稿では,同じイオン種を用いて2つのコヒーレント可換量子ビット型を実装することにより,これらの問題を解決する。
量子ビットを171Yb+イオンの2対のクロック状態に符号化し、狭帯域レーザーを用いた2種類の高速かつ高忠実な変換を実現する。
さらに, 共振レーザ冷却, ゲート, および量子ビット検出を含む1つの量子ビット型の動作は, 故障耐性量子コンピューティングの誤差しきい値以下で, 他のタイプのクロストーク誤差が0.03%未満であることを示す。
我々の研究は、将来の大規模量子コンピューティングとネットワークのために、同じイオン種を持つコヒーレントに変換可能なデュアルタイプの量子ビットを使用することの可能性と利点を示す。
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