論文の概要: Quantum computation in a hybrid array of molecules and Rydberg atoms

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2204.04276v2
• Date: Sun, 5 Jun 2022 19:58:16 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-17 21:08:51.179568
• Title: Quantum computation in a hybrid array of molecules and Rydberg atoms
• Title（参考訳）: 分子とライドバーグ原子のハイブリッド配列における量子計算
• Authors: Chi Zhang and M. R. Tarbutt
• Abstract要約: 我々は、Rydberg原子と相互作用する極性分子の配列が、スケーラブルな量子計算のための有望なハイブリッドシステムであることを示す。 量子情報は、分子の長寿命な超微細状態または回転状態に格納される。 この相互作用に基づく2ビットゲートは1mu$sであり、達成可能な忠実度は99.9%である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.425093155951875
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We show that an array of polar molecules interacting with Rydberg atoms is a promising hybrid system for scalable quantum computation. Quantum information is stored in long-lived hyperfine or rotational states of molecules which interact indirectly through resonant dipole-dipole interactions with Rydberg atoms. A two-qubit gate based on this interaction has a duration of 1 $\mu$s and an achievable fidelity of 99.9%. The gate has little sensitivity to the motional states of the particles -- the molecules can be in thermal states, the atoms do not need to be trapped during Rydberg excitation, the gate does not heat the molecules, and heating of the atoms has a negligible effect. Within a large, static array, the gate can be applied to arbitrary pairs of molecules separated by tens of micrometres, making the scheme highly scalable. The molecule-atom interaction can also be used for rapid qubit initialization and efficient, non-destructive qubit readout, without driving any molecular transitions. Single qubit gates are driven using microwave pulses alone, exploiting the strong electric dipole transitions between rotational states. Thus, all operations required for large scale quantum computation can be done without moving the molecules or exciting them out of their ground electronic states.
• Abstract（参考訳）: ライドバーグ原子と相互作用する極性分子の配列は、スケーラブルな量子計算に有望なハイブリッドシステムであることを示す。 量子情報は、リドベルク原子との共鳴双極子-双極子相互作用を通じて間接的に相互作用する分子の長寿命超微細状態または回転状態に格納される。 この相互作用に基づく2量子ゲートは1$\mu$sであり、達成可能な忠実度は99.9%である。 ゲートは粒子の運動状態に対する感度がほとんどなく、分子は熱状態にあり、Rydbergの励起中に原子を閉じ込める必要はなく、ゲートは分子を加熱せず、原子の加熱は無視できる効果を持つ。 大きな静的配列内では、ゲートは数十マイクロメートルで分離された任意の分子対に適用できるため、スキームは高度にスケーラブルである。 分子と原子の相互作用は、分子遷移を駆動することなく、急速クビット初期化と効率的で非破壊的なクビットの読み出しにも利用できる。 単一キュービットゲートはマイクロ波パルスだけで駆動され、回転状態間の強い電気双極子遷移を利用する。 したがって、大規模量子計算に必要な全ての操作は、分子を移動したり、基底電子状態からエキサイティングにすることなく行うことができる。

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