論文の概要: Single temporal-pulse-modulated parameterized controlled-phase gate for
Rydberg atoms
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2201.05994v2
- Date: Thu, 15 Sep 2022 00:04:29 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-01 00:51:20.056180
- Title: Single temporal-pulse-modulated parameterized controlled-phase gate for
Rydberg atoms
- Title（参考訳）: Rydberg原子の単一時間パルス変調パラメータ化制御相ゲート
- Authors: X. X. Li and X. Q. Shao and Weibin Li
- Abstract要約: 制御相ゲートCZ$_theta$を中性原子の連続$theta$で実装するための断熱プロトコルを提案する。
幅広い$theta$に対して、99.7%以上のCZ$_theta$ Gateを1mu$以下で得ることができる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.6114012813668934
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We propose an adiabatic protocol for implementing a controlled-phase gate
CZ$_{\theta}$ with continuous $\theta$ of neutral atoms through a symmetrical
two-photon excitation process via the second resonance line, $6P$ in $^{87}$Rb,
with a single-temporal-modulation-coupling of the ground state and intermediate
state. Relying on different adiabatic paths, the phase factor $\theta$ of
CZ$_{\theta}$ gate can be accumulated on the logic qubit state $|11\rangle$
alone by calibrating the shape of the temporal pulse where strict zero
amplitudes at the start and end of the pulse are not needed. For a wide range
of $\theta$, we can obtain the fidelity of CZ$_{\theta}$ gate over $99.7\%$ in
less than $1~\mu$s, in the presence of spontaneous emission from intermediate
and Rydberg states. And in particular for $\theta=\pi$, we benchmark the
performance of the CZ gate by taking into account various experimental
imperfections, such as Doppler shifts, fluctuation of Rydberg-Rydberg
interaction strength, inhomogeneous Rabi frequency, and noise of driving
fields, etc, and show that the predicted fidelity is able to maintain at about
$98.4\%$ after correcting the measurement error. This gate protocol provides a
robustness against the fluctuation of pulse amplitude and a flexible way for
adjusting the entangling phase, which may contribute to the experimental
implementation of near-term noisy intermediate-scale quantum (NISQ) computation
and algorithm with neutral-atom systems.
- Abstract（参考訳）: 制御相ゲートCZ$_{\theta}$を2次共振線による対称二光子励起プロセスにより連続$\theta$で、基底状態と中間状態の単一時間変調結合で6P$ in $^{87}$Rbで実装するための断熱プロトコルを提案する。
異なる断熱経路に依存すると、位相係数$\theta$ of cz$_{\theta}$ゲートは、パルスの開始時と終了時の厳密なゼロ振幅が不要な時間パルスの形状を校正することで、論理キュービット状態$|11\rangle$単独で累積することができる。
幅広い$\theta$ に対して、中間およびリュードベルク状態からの自然放出の存在下で、99.7 %$ 以上の CZ$_{\theta}$ gate の忠実度を 1~\mu$s 未満で得ることができる。
特に$\theta=\pi$の場合、ドップラーシフト、Rydberg-Rydberg相互作用強度の揺らぎ、不均一なRabi周波数、駆動場のノイズなど、様々な実験的な不完全性を考慮してCZゲートの性能をベンチマークし、測定誤差を補正した後、予測忠実度が約9,8.4 %で維持可能であることを示す。
このゲートプロトコルは、パルス振幅のゆらぎに対するロバスト性と、絡み合い位相を調整する柔軟な方法を提供し、ノイズの少ない中間スケール量子(nisq)計算と中性原子系によるアルゴリズムの実験的実装に寄与する可能性がある。
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