論文の概要: Microscopic treatment of instantaneous spectral diffusion and its effect
on quantum gate fidelities in rare-earth-ion-doped crystals
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2110.09884v2
- Date: Thu, 16 Dec 2021 18:07:24 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-11 02:12:05.393347
- Title: Microscopic treatment of instantaneous spectral diffusion and its effect
on quantum gate fidelities in rare-earth-ion-doped crystals
- Title（参考訳）: 希土類イオンドープ結晶の瞬時スペクトル拡散の微視的処理とその量子ゲートフィダリティへの影響
- Authors: Adam Kinos, Lars Rippe, Andreas Walther, Stefan Kr\"oll
- Abstract要約: 希土類イオンドープ結晶のゲート操作に対する瞬時スペクトル拡散(ISD)の影響は、量子コンピューティングの将来に対する重要な疑問である。
本稿では,この現象の性質を強調した微視的モデリングを行い,シングルキュービットゲート動作におけるICD誤差を解析する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.568041607842355
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The effect of instantaneous spectral diffusion (ISD) on gate operations in
rare-earth-ion-doped crystals is an important question to answer for the future
of rare-earth quantum computing. Here we present a microscopic modeling that
highlights the stochastic nature of the phenomenon, and use it to investigate
ISD errors on single-qubit gate operations. Furthermore, we present a method to
estimate the total error from many different error sources by only studying
subsystems containing one error source at a time. This allows us to estimate
the total ISD error from all non-qubit dopants in the vicinity of a qubit. We
conclude that optical pumping techniques must be used to empty the frequency
regions around the qubit transitions from absorption (transmission windows) in
order to suppress the ISD errors. Despite using such windows, there remains a
roughly $0.3\%$ risk that a qubit has an ISD error larger than the error from
other sources. In those cases, the qubit can be discarded and its frequency
channel can be reused by another qubit. However, in most cases the ISD errors
are significantly smaller than other errors, thus opening up the possibility to
perform noisy intermediate-scale quantum (NISQ) algorithms despite ISD being
present.
- Abstract（参考訳）: 希土類イオンドープ結晶のゲート操作に対する瞬時スペクトル拡散(ISD)の影響は、希土類量子コンピューティングの将来に対する重要な疑問である。
本稿では,この現象の確率的性質に着目した微視的モデリングを行い,単一キュービットゲート演算における isd 誤差について検討する。
さらに,1つのエラー源を含むサブシステムのみを調べることにより,複数の異なるエラー源からの総誤差を推定する手法を提案する。
これにより、キュービット近傍の全ての非キュービットドーパントから総ISD誤差を推定できる。
光ポンピング技術は、ICD誤差を抑制するために、吸収(透過窓)からキュービット遷移の周囲の周波数領域を空にする必要があると結論付けている。
このようなウィンドウを使っているにもかかわらず、キュービットが他のソースからのエラーよりも大きいISDエラーを持つリスクは、約0.3\%である。
これらの場合、qubitは破棄でき、その周波数チャネルは別のqubitによって再利用できる。
しかし、ほとんどの場合、isdの誤差は他の誤差よりもかなり小さいため、isdが存在するにもかかわらずノイズの多い中間スケール量子(nisq)アルゴリズムを実行することができる。
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