論文の概要: Programmable N-body interactions with trapped ions
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2207.10550v1
- Date: Thu, 21 Jul 2022 15:49:52 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-04 05:22:05.815306
- Title: Programmable N-body interactions with trapped ions
- Title（参考訳）: トラップイオンによるプログラム可能なN体相互作用
- Authors: Or Katz, Marko Cetina, Christopher Monroe
- Abstract要約: トラップされた原子イオン量子ビットは量子計算とシミュレーションのための強力な量子プラットフォームである。
我々は,標準モルマー・ソレンセン対絡ゲートを拡張する機構を定式化し,解析する。
運動周波数の2倍のスピン依存光力が位相空間における集合イオン運動の座標変換を生成することを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Trapped atomic ion qubits or effective spins are a powerful quantum platform
for quantum computation and simulation, featuring densely connected and
efficiently programmable interactions between the spins. While native
interactions between trapped ion spins are typically pairwise, many quantum
algorithms and quantum spin models naturally feature couplings between
triplets, quartets or higher orders of spins. Here we formulate and analyze a
mechanism that extends the standard M\o{}lmer-S\o{}rensen pairwise entangling
gate and generates a controllable and programmable coupling between $N$ spins
of trapped ions. We show that spin-dependent optical forces applied at twice
the motional frequency generate a coordinate-transformation of the collective
ion motion in phase-space, rendering displacement forces that are nonlinear in
the spin operators. We formulate a simple framework that enables a systematic
and faithful construction of high-order spin Hamiltonians and gates, including
the effect of multiple modes of motion, and characterize the performance of
such operations under realistic conditions.
- Abstract（参考訳）: 閉じ込められた原子イオン量子ビットまたは効果的なスピンは量子計算とシミュレーションのための強力な量子プラットフォームであり、スピン間の密結合と効率的にプログラム可能な相互作用を特徴とする。
トラップされたイオンスピン間のネイティブ相互作用は、典型的にはペアワイズであるが、多くの量子アルゴリズムと量子スピンモデルは自然に三重項、四重項、より高い順序のスピン間のカップリングを特徴としている。
ここでは、標準の m\o{}lmer-s\o{}rensen をペアワイズエンタングリングゲートに拡張し、n$ の捕捉イオンのスピン間の制御可能かつプログラマブルな結合を生成する機構を定式化し、解析する。
スピン依存の光学力は2倍の運動周波数で作用し、スピン作用素の非線形変位力として位相空間における集団イオン運動の座標変換を生成する。
我々は,高次スピンハミルトニアンとゲートの体系的かつ忠実な構築を可能にするシンプルな枠組みを定式化し,複数の動作モードの効果を考慮し,現実的な条件下での性能を特徴付ける。
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