論文の概要: Multiqubit Toffoli gates and optimal geometry with Rydberg atoms

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2203.14302v2
• Date: Thu, 25 Aug 2022 07:39:59 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-20 16:59:41.722250
• Title: Multiqubit Toffoli gates and optimal geometry with Rydberg atoms
• Title（参考訳）: マルチキュービットトフォリゲートとライドバーグ原子を用いた最適幾何
• Authors: Dongmin Yu, Han Wang, Jin-ming Liu, Shi-Lei Su, Jing Qian and Weiping Zhang
• Abstract要約: 三次元球面アレイに原子を配置した多ビット遮蔽ゲートを実演する。 球面上の制御量子ビット分布を最適化する方法により、ゲート性能を大幅に改善する。 C$_6$NOT Rydberg ゲートは 0.992 の忠実度で作成可能であることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.593850607345678
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Due to its potential for implementing a scalable quantum computer, multiqubit Toffoli gate lies in the heart of quantum information processing. In this article, we demonstrate a multiqubit blockade gate with atoms arranged in a three-dimension spheroidal array. The gate performance is greatly improved by the method of optimizing control-qubit distributions on the spherical surface via evolutionary algorithm, which leads to an enhanced asymmetric Rydberg blockade. This spheroidal configuration, not only arises a well preservation for the dipole blockade energy between arbitrary control-target pairs, which keeps the asymmetric blockade error at a very low level; but also manifests an unprecedented robustness to the spatial position variations, leading to a negligible position error. Taking account of intrinsic errors and with typical experimental parameters, we numerically show that a C$_6$NOT Rydberg gate can be created with a fidelity of 0.992 which is only limited by the Rydberg state decays.Our protocol opens up a new platform of higher-dimensional atomic arrays for achieving multiqubit neutral-atom quantum computation.
• Abstract（参考訳）: スケーラブルな量子コンピュータを実装する可能性から、マルチキュービットの toffoli ゲートは量子情報処理の中心にある。 本稿では,3次元球面アレイに原子を配置した多ビット遮蔽ゲートを実演する。 ゲート性能は、進化的アルゴリズムにより球面上の制御量子ビット分布を最適化する方法により大幅に改善され、非対称なライドバーグ封鎖が強化される。 このスフェロイド配置は、任意の制御対象対間の双極子封鎖エネルギーを十分に保存するだけでなく、非対称ブロック誤差を非常に低いレベルで保持するだけでなく、空間的な位置変動に対して前例のない堅牢性を示し、無視可能な位置誤差をもたらす。 固有誤差と典型的な実験パラメータを考慮すると、C$_6$NOT Rydbergゲートは、Rydberg状態崩壊によってのみ制限される0.992の忠実度で作成可能であることを数値的に示し、我々のプロトコルは、マルチキュービット中性原子量子計算を達成するための高次元原子配列の新しいプラットフォームを開く。

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