論文の概要: Ion Trap Long-Range XY Model for Quantum State Transfer and Optimal Spatial Search

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2206.13685v1
• Date: Tue, 28 Jun 2022 01:28:51 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-07 13:01:35.148859
• Title: Ion Trap Long-Range XY Model for Quantum State Transfer and Optimal Spatial Search
• Title（参考訳）: 量子状態移動と最適空間探索のためのイオントラップ長距離XYモデル
• Authors: Dylan Lewis, Leonardo Banchi, Yi Hong Teoh, Rajibul Islam, Sougato Bose
• Abstract要約: 線形イオントラップチェーンは量子計算とシミュレーションのための有望なプラットフォームである。 より低い$alpha$は、より長い範囲の相互作用をもたらし、量子コンピューティングのより高速な長距離ゲート操作を可能にする。 我々は、この効果を完全に修正する方法を示し、より低い$alpha$インタラクションをコヒーレントに実装できるようにする。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.5249805590164902
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Linear ion trap chains are a promising platform for quantum computation and simulation. The XY model with long-range interactions can be implemented with a single side-band Molmer-Sorensen scheme, giving interactions that decay as $1/r^\alpha$, where $\alpha$ parameterises the interaction range. Lower $\alpha$ leads to longer range interactions, allowing faster long-range gate operations for quantum computing. However, decreasing $\alpha$ causes an increased generation of coherent phonons and appears to dephase the effective XY interaction model. We characterise and show how to correct for this effect completely, allowing lower $\alpha$ interactions to be coherently implemented. Ion trap chains are thus shown to be a viable platform for spatial quantum search in optimal $O(\sqrt{N})$ time, for $N$ ions. Finally, we introduce a $O(\sqrt{N})$ quantum state transfer protocol, with a qubit encoding that maintains a high fidelity.
• Abstract（参考訳）: 線形イオントラップチェーンは量子計算とシミュレーションのための有望なプラットフォームである。 長距離相互作用を持つXYモデルは、シングルサイドバンドのモルマー・ソレンセンスキームで実装することができ、1/r^\alpha$で崩壊する相互作用を与え、$\alpha$は相互作用範囲をパラメータ化する。 より低い$\alpha$は、より長い範囲の相互作用をもたらし、量子コンピューティングのより高速な長距離ゲート演算を可能にする。 しかし、$\alpha$を下げるとコヒーレントフォノンの発生が増加し、効果的なXY相互作用モデルが崩壊するように見える。 我々は、この効果を完全に補正する方法を特徴付け、示すことにより、より低い$\alpha$相互作用をコヒーレントに実装することができる。 したがってイオントラップ鎖は、n$ ions に対して最適な $o(\sqrt{n})$ time における空間量子探索の有効なプラットフォームであることが示されている。 最後に、高い忠実性を維持する量子ビット符号化を備えた$O(\sqrt{N})$量子状態転送プロトコルを導入する。

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