論文の概要: Ion Coulomb Crystals in Storage Rings for Quantum Information Science

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2203.06809v2
• Date: Tue, 15 Mar 2022 16:46:51 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-22 03:45:06.977795
• Title: Ion Coulomb Crystals in Storage Rings for Quantum Information Science
• Title（参考訳）: 量子情報科学のための貯蔵リング中のイオンクーロン結晶
• Authors: S. Brooks, K. Brown, F. M\'eot, A. Nomerotski, S. Peggs, M. Palmer, T. Roser, T. Shaftan, G. H. Hoffstaetter, S. Nagaitsev, J. Lykken, J. Jarvis, V. Lebedev, G. Stancari, A. Valishev, A. Taylor, A. Hurd, N. Moody, P. Muggli, A. Aslam, S. G. Biedron, T. Bolin, S. Sosa Guitron, C. Gonzalez-Zacarias, M. Larsson, R. Thomas, B. Huang, T. Robertazzi, J. Cary, B. M. Hegelich, B. B. Blinov, S. Milton
• Abstract要約: 量子情報科学は、コンピューティングを高性能で大規模なコンピューティングの新しい時代へと導くことを約束する。 今日の実用的な量子コンピューティングの際立った問題は、量子ビットの相互接続性を維持しながらシステムをスケールアップすることである。 円形の高周波四重極は大きな円形イオントラップとして機能し、より大規模な量子コンピューティングを可能にする。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.1421245849212703
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum information science is a growing field that promises to take computing into a new age of higher performance and larger scale computing as well as being capable of solving problems classical computers are incapable of solving. The outstanding issue in practical quantum computing today is scaling up the system while maintaining interconnectivity of the qubits and low error rates in qubit operations to be able to implement error correction and fault-tolerant operations. Trapped ion qubits offer long coherence times that allow error correction. However, error correction algorithms require large numbers of qubits to work properly. We can potentially create many thousands (or more) of qubits with long coherence states in a storage ring. For example, a circular radio-frequency quadrupole, which acts as a large circular ion trap and could enable larger scale quantum computing. Such a Storage Ring Quantum Computer (SRQC) would be a scalable and fault tolerant quantum information system, composed of qubits with very long coherence lifetimes. With computing demands potentially outpacing the supply of high-performance systems, quantum computing could bring innovation and scientific advances to particle physics and other DOE supported programs. Increased support of R$\&$D in large scale ion trap quantum computers would allow the timely exploration of this exciting new scalable quantum computer. The R$\&$D program could start immediately at existing facilities and would include the design and construction of a prototype SRQC. We invite feedback from and collaboration with the particle physics and quantum information science communities.
• Abstract（参考訳）: 量子情報科学(quantum information science)は、従来のコンピュータでは解決できない問題を解決する能力に加えて、高性能で大規模コンピューティングの新しい時代へのコンピューティングの投入を約束する分野だ。 現在の実用的な量子コンピューティングの際立った問題は、量子ビットの相互接続性を維持しつつ、量子ビット演算の低エラー率を維持しながら、エラー修正やフォールトトレラントな演算を実装できることである。 閉じ込められたイオン量子ビットは、エラー訂正を可能にする長いコヒーレンス時間を提供する。 しかし、エラー訂正アルゴリズムは大量のキュービットを適切に動作させる必要がある。 ストレージリングに長いコヒーレンス状態を持つ数千(あるいはそれ以上)のキュービットを作成できる可能性がある。 例えば、大きな円形イオントラップとして機能し、より大規模な量子コンピューティングを可能にする円形のラジオ周波数四重極。 このようなストレージリング量子コンピュータ(SRQC)は、非常に長いコヒーレンス寿命を持つ量子ビットからなるスケーラブルでフォールトトレラントな量子情報システムである。 コンピューティングの需要が高性能システムの供給を上回り、量子コンピューティングは粒子物理学やその他のDOE支援プログラムに革新と科学的進歩をもたらす可能性がある。 大規模イオントラップ量子コンピュータにおけるR$&Dのサポートの増加は、この新しいスケーラブルな量子コンピュータのタイムリーな探索を可能にするだろう。 R$&Dプログラムは既存の施設ですぐに開始され、SRQCの試作機の設計と製造が含まれていた。 我々は粒子物理学と量子情報科学コミュニティからのフィードバックと協力を歓迎する。

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