論文の概要: How Correlated Adsorbate Dynamics on Realistic Substrates Can Give Rise
to 1/{\omega} Electric-Field Noise in Surface Ion Traps
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2107.01177v1
- Date: Fri, 2 Jul 2021 16:36:14 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-23 18:35:59.220891
- Title: How Correlated Adsorbate Dynamics on Realistic Substrates Can Give Rise
to 1/{\omega} Electric-Field Noise in Surface Ion Traps
- Title（参考訳）: 表面イオントラップの1/{\omega} 電界雑音に上昇する実効性基板の吸着ダイナミクス
- Authors: Benjamin Foulon, Keith G. Ray, Chang-Eun Kim, Yuan Liu, Brenda M.
Rubenstein, and Vincenzo Lordi
- Abstract要約: イオントラップはスケーラブルな量子コンピューティングを実装するための有望なアーキテクチャである。
過度の「異常な」加熱に悩まされ、その潜在能力が実現できない。
異常加熱の正確な起源は未解決の問題であるが、実験ではトラップ電極に吸着する可能性が示唆されている。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.9835860653161994
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Ion traps are promising architectures for implementing scalable quantum
computing, but they suffer from excessive "anomalous" heating that prevents
their full potential from being realized. This heating, which is orders of
magnitude larger than that expected from Johnson-Nyquist noise, results in ion
motion that leads to decoherence and reduced fidelity in quantum logic gates.
The exact origin of anomalous heating is an open question, but experiments
point to adsorbates on trap electrodes as a likely source. Many different
models of anomalous heating have been proposed, but these models have yet to
pinpoint the atomistic origin of the experimentally-observed $1/\omega$
electric field noise scaling observed in ion traps at frequencies between
0.1-10 MHz. In this work, we perform the first computational study of the ion
trap electric field noise produced by the motions of multiple monolayers of
adsorbates described by first principles potentials. In so doing, we show that
correlated adsorbate motions play a definitive role in producing $1/\omega$
noise and identify candidate collective adsorbate motions, including
translational and rotational motions of adsorbate patches and multilayer
exchanges, that give rise to $1/\omega$ scaling at the MHz frequencies
typically employed in ion traps. These results demonstrate that multi-adsorbate
systems, even simple ones, can give rise to a set of activated motions that can
produce the $1/\omega$ noise observed in ion traps and that collective, rather
than individual, adsorbate motions are much more likely to give rise to
low-frequency heating.
- Abstract（参考訳）: イオントラップは、スケーラブルな量子コンピューティングを実装する上で有望なアーキテクチャであるが、過度の"異常"加熱に悩まされ、その潜在能力の完全な実現を妨げている。
この加熱はジョンソン-ナイキストノイズから予想されるよりも桁違いに大きいため、量子論理ゲートの非一貫性と忠実度を低下させるイオン運動を引き起こす。
異常加熱の正確な起源は未解決の問題であるが、実験ではトラップ電極に吸着する可能性が示唆されている。
異常加熱の多くのモデルが提案されているが、これらのモデルは0.1-10mhzの周波数でイオントラップで観測される1/\omega$電界ノイズスケーリングの原子論的起源を突き止めていない。
本研究では,第一原理ポテンシャルによって記述された吸着剤の多層膜の運動によって生じるイオントラップ電界雑音の計算的研究を行う。
このようにして、相関吸着運動が1/\omega$ノイズの生成において決定的な役割を果たすことを示すとともに、一般的にイオントラップで使用されるMHz周波数での1/\omega$スケーリングを引き起こす吸着パッチと多層交換の変換および回転運動を含む、候補の集合吸着運動を特定する。
これらの結果は、複数の吸着系が、単純なものであっても、イオントラップで観測される1/\omega$のノイズを発生させる一連の活性化運動を生じさせ、個々の吸着運動よりも集団的に低周波加熱を引き起こす可能性が高いことを示している。
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