論文の概要: Coupling the motional quantum states of spatially distant ions using a
conducting wire
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2111.14957v1
- Date: Mon, 29 Nov 2021 21:06:12 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-06 09:17:56.864645
- Title: Coupling the motional quantum states of spatially distant ions using a
conducting wire
- Title（参考訳）: 導電線を用いた空間的距離イオンの運動量子状態のカップリング
- Authors: N. Van Horne and M. Mukherjee
- Abstract要約: イオン量子コンピューティングのスケールアップにおける課題のひとつに、別のトラップにおけるイオン量子ビットの対向化がある。
この理論的研究は、導電線を使ってイオンの運動量子状態を別々の平面トラップに結合することに焦点を当てている。
導電線を用いてイオン量子ビット間で量子情報を交換する障壁は見つからない。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
- Abstract: Interfacing ion qubits in separate traps is among the challenges towards
scaling up ion quantum computing. This theoretical study focuses on using a
conducting wire to couple the motional quantum states of ions in separate
planar traps. This approach of interfacing ion traps provides an alternative to
coupling distant qubits with lasers. We include the effects of
$1/f^{\tilde{\alpha}}$ (Anomalous) surface heating noise, using aggregate and
recent experimental findings as the basis for an analytical model of the
motional state decoherence time $t_{\mathrm{deco.}}$. Our optimized design for
the coupling system can be used to exchange quantum information with a time
$t_{\mathrm{ex.}}$ less than one tenth of the information decay time
$t_{\mathrm{deco.}}$. We derive a coefficient $\zeta$ which relates the
capacitances of each part of the coupling system and corrects an oversight
common to several previous works. Where possible, we calculate the classical
signal strength and classical noise strength, and use the criterion (classical)
signal-to-noise-ratio $\ge 10$ to further constrain design parameters. Ranges
for all parameters are discussed, and the ratio $t_{\mathrm{deco.}}
/t_{\mathrm{ex.}}$ and the signal-to-noise ratio for thermal noise are plotted
to assess specific parameter ranges for which transfer of quantum information
is possible. Although $1/f^{\tilde{\alpha}}$ surface noise significantly
constrains parameter ranges, we find no barriers to exchanging quantum
information between ion qubits in separate surface traps using a conducting
wire. Moreover, this should be possible using existing technologies and
materials, and singly-charged ions.
- Abstract（参考訳）: イオン量子ビットを別々のトラップに挟むことは、イオン量子コンピューティングをスケールアップするための課題の1つだ。
この理論的研究は、導電線を用いてイオンの運動量子状態を別々の平面トラップに結合することに焦点を当てている。
この対向イオントラップのアプローチは、レーザーと遠方量子ビットを結合させる代替となる。
骨材を用いた1/f^{\tilde{\alpha}}$ (Anomalous) 表面加熱ノイズの影響を, 運動状態デコヒーレンス時間$t_{\mathrm{decoの解析モデルとして, 最近の実験結果と比較した。
}}$.
結合系のための最適化された設計は、時間 $t_{\mathrm{ex で量子情報を交換することができる。
情報減衰時間の10分の1以下は、$t_{\mathrm{deco.} である。
}}$.
カップリングシステムの各部分の容量を関連付ける係数 $\zeta$ を導出し、いくつかの以前の作品に共通する見落としを補正する。
可能であれば、古典的信号強度と古典的雑音強度を計算し、設計パラメータをさらに制約するために基準(古典的)な信号対雑音比$\ge 10$を使用する。
すべてのパラメータのレンジについて論じ、その比率は $t_{\mathrm{deco である。
}} /t_{\mathrm{ex。
}}$および熱雑音に対する信号対雑音比をプロットし、量子情報の転送が可能な特定のパラメータ範囲を評価する。
1/f^{\tilde{\alpha}}$ 表面ノイズはパラメータの範囲を著しく制限するが、導電線を用いてイオン量子ビット間の量子情報を異なる表面トラップで交換する障壁は見当たらない。
また、既存の技術や材料、イオンを単独で帯電させることも可能である。
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