論文の概要: A quantum processor based on coherent transport of entangled atom arrays
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2112.03923v1
- Date: Tue, 7 Dec 2021 19:00:00 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-05 07:42:25.473567
- Title: A quantum processor based on coherent transport of entangled atom arrays
- Title（参考訳）: 絡み合った原子配列のコヒーレント輸送に基づく量子プロセッサ
- Authors: Dolev Bluvstein, Harry Levine, Giulia Semeghini, Tout T. Wang, Sepehr
Ebadi, Marcin Kalinowski, Alexander Keesling, Nishad Maskara, Hannes Pichler,
Markus Greiner, Vladan Vuletic, Mikhail D. Lukin
- Abstract要約: 量子プロセッサは動的で非局所的な接続を持ち、絡み合った量子ビットは高い並列性でコヒーレントに輸送されることを示す。
このアーキテクチャを用いて,クラスタ状態や7キュービットのSteane符号状態などの絡み合ったグラフ状態のプログラム生成を実現する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 44.62475518267084
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The ability to engineer parallel, programmable operations between desired
qubits within a quantum processor is central for building scalable quantum
information systems. In most state-of-the-art approaches, qubits interact
locally, constrained by the connectivity associated with their fixed spatial
layout. Here, we demonstrate a quantum processor with dynamic, nonlocal
connectivity, in which entangled qubits are coherently transported in a highly
parallel manner across two spatial dimensions, in between layers of single- and
two-qubit operations. Our approach makes use of neutral atom arrays trapped and
transported by optical tweezers; hyperfine states are used for robust quantum
information storage, and excitation into Rydberg states is used for
entanglement generation. We use this architecture to realize programmable
generation of entangled graph states such as cluster states and a 7-qubit
Steane code state. Furthermore, we shuttle entangled ancilla arrays to realize
a surface code with 19 qubits and a toric code state on a torus with 24 qubits.
Finally, we use this architecture to realize a hybrid analog-digital evolution
and employ it for measuring entanglement entropy in quantum simulations,
experimentally observing non-monotonic entanglement dynamics associated with
quantum many-body scars. Realizing a long-standing goal, these results pave the
way toward scalable quantum processing and enable new applications ranging from
simulation to metrology.
- Abstract（参考訳）: 量子プロセッサ内の所望の量子ビット間の並列でプログラム可能な操作を設計する能力は、スケーラブルな量子情報システムの構築の中心である。
ほとんどの最先端のアプローチでは、量子ビットは局所的に相互作用し、固定された空間配置に関連する接続によって制約される。
ここでは、動的で非局所的な接続性を持つ量子プロセッサについて、単一および2量子の操作層間の2つの空間次元を超並列に、絡み合った量子ビットをコヒーレントに輸送することを示した。
提案手法では,光ツイーザによって捕捉され輸送される中性原子配列を用い,高密度状態はロバストな量子情報記憶に利用し,Rydberg状態への励起は絡み合い生成に利用している。
このアーキテクチャを用いて,クラスタ状態や7キュービットのSteane符号状態などの絡み合ったグラフ状態のプログラム生成を実現する。
さらに,19キュービットの表面コードと24キュービットのトーラス上のトーリック符号状態を実現するために,アンシラ配列の絡み合いをシャトルする。
最後に、このアーキテクチャを用いてハイブリッドアナログデジタル進化を実現し、量子シミュレーションにおける絡み合いエントロピーを測定し、量子多体傷に伴う非単調な絡み合いダイナミクスを実験的に観察する。
長期的な目標を実現するため、これらの結果はスケーラブルな量子処理への道を開き、シミュレーションから気象学まで、新しいアプリケーションを可能にする。
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