論文の概要: Optimal model for fewer-qubit CNOT gates with Rydberg atoms

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2112.08747v1
• Date: Thu, 16 Dec 2021 09:54:52 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-04 09:38:48.891061
• Title: Optimal model for fewer-qubit CNOT gates with Rydberg atoms
• Title（参考訳）: Rydberg原子を用いた低量子CNOTゲートの最適モデル
• Authors: Rui Li, Shurui Li, Dongmin Yu, Jing Qian and Weiping Zhang
• Abstract要約: 本稿では,Rydberg状態への励起を介する2量子および3量子CNOTゲートの最適モデルについて報告する。 従来のマルチパルスのピースワイズスキームと比較して、我々のゲートは、Rydberg状態への原子の同時励起によって実現できる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.01045083320546
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Fewer-qubit quantum logic gate, serving as a basic unit for constructing universal multiqubit gates, has been widely applied in quantum computing and quantum information. However, traditional constructions for fewer-qubit gates often utilize a multi-pulse protocol which inevitably suffers from serious intrinsic errors during the gate execution. In this article, we report an optimal model about universal two- and three-qubit CNOT gates mediated by excitation to Rydberg states with easily-accessible van der Waals interactions. This gate depends on a global optimization to implement amplitude and phase modulated pulses via genetic algorithm, which can facilitate the gate operation with fewer optical pulses. Compared to conventional multi-pulse piecewise schemes, our gate can be realized by simultaneous excitation of atoms to the Rydberg states, saving the time for multi-pulse switching at different spatial locations. Our numerical simulations show that a single-pulse two(three)-qubit CNOT gate is possibly achieved with a fidelity of 99.23$\%$(90.39$\%$) for two qubits separated by 7.10 $\mu$m when the fluctuation of Rydberg interactions is excluded. Our work is promising for achieving fast and convenient multiqubit quantum computing in the study of neutral-atom quantum technology.
• Abstract（参考訳）: 低量子ビットの量子論理ゲートは、普遍的マルチ量子ビットゲートを構成する基本的な単位であり、量子コンピューティングや量子情報に広く適用されている。 しかし、低キュービットゲートの伝統的な構成は、ゲート実行中に深刻な本質的エラーを必然的に抱えるマルチパルスプロトコルを使用することが多い。 本稿では, 容易にアクセス可能なファンデルワールス相互作用を持つRydberg状態への励起を介する, 普遍的2量子および3量子CNOTゲートの最適モデルについて報告する。 このゲートは、遺伝的アルゴリズムによる振幅変調パルスと位相変調パルスを実装するための大域的最適化に依存している。 従来のマルチパルスピースワイズ方式と比較して、我々のゲートは、Rydberg状態への原子の同時励起により実現でき、異なる空間位置でのマルチパルススイッチングの時間を節約できる。 数値シミュレーションにより、リドバーグ相互作用のゆらぎが除外された場合、2つの量子ビットに対して99.23$\%$(90.39$\%$)の忠実度で1つのパルス2(3)量子ビットcnotゲートが達成されることが示されている。 我々の研究は、中性原子量子技術の研究において、高速で便利なマルチキュービット量子コンピューティングを実現することを約束している。

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