論文の概要: Robust Two-Qubit Gates Using Pulsed Dynamical Decoupling

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2208.00187v2
• Date: Mon, 7 Nov 2022 10:07:52 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-02 23:46:57.206097
• Title: Robust Two-Qubit Gates Using Pulsed Dynamical Decoupling
• Title（参考訳）: パルス動的デカップリングを用いたロバスト二ビットゲート
• Authors: Patrick Barthel, Patrick H. Huber, Jorge Casanova, I\~nigo Arrazola, Dorna Niroomand, Theeraphot Sriarunothai, Martin B. Plenio, Christof Wunderlich
• Abstract要約: 本稿では、RF制御型トラップイオン量子プロセッサを用いた2量子位相ゲートの実験実装について述べる。 これは高忠実度の結果を持つ調整可能な位相シフトを可能にし、特にラムゼー型測定で99_-2+1%$までの差分コントラストが観測される。 2イオン結晶の2つの軸運動モードを使用することで、高速ゲート速度(100mu$sのゲート時間)の可能性を秘めている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.0539847330971805
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We present the experimental implementation of a two-qubit phase gate, using a radio frequency (RF) controlled trapped-ion quantum processor. The RF-driven gate is generated by a pulsed dynamical decoupling sequence applied to the ions' carrier transitions only. It allows for a tunable phase shift with high-fidelity results, in particular a fringe contrast up to $99_{-2}^{+1}\%$ is observed in Ramsey-type measurements. We also prepare a Bell state using this laser-free gate. The phase gate is robust against common sources of error. We investigate the effect of the excitation of the center-of-mass (COM) mode, errors in the axial trap frequency, pulse area errors and errors in sequence timing. The contrast of the phase gate is not significantly reduced up to a COM mode excitation $<20$ phonons, trap frequency errors of +10%, and pulse area errors of -8%. The phase shift is not significantly affected up to $<10$ phonons and pulse area errors of -2%. Both, contrast and phase shift are robust to timing errors up to -30% and +15%. The gate implementation is resource efficient, since only a single driving field is required per ion. Furthermore, it holds the potential for fast gate speeds (gate times on the order of $100~\mu$s) by using two axial motional modes of a two-ion crystal through improved setups.
• Abstract（参考訳）: 本稿では、RF制御型トラップイオン量子プロセッサを用いた2量子位相ゲートの実験実装について述べる。 RF駆動ゲートは、イオンのキャリア遷移にのみ適用されるパルス動的疎結合シーケンスによって生成される。 これは高忠実度の結果を持つ調整可能な位相シフトを可能にし、特にラムゼー型測定では、99_{-2}^{+1}\%$までの差分コントラストが観測される。 また、このレーザーフリーゲートを用いてベル状態を作成する。 位相ゲートは一般的なエラー源に対して頑健である。 本研究では, 中心質量(COM)モードの励起, 軸トラップ周波数の誤差, パルス領域誤差, シーケンスタイミングの誤差の影響について検討した。 位相ゲートのコントラストは、COMモード励起$<20$フォノン、トラップ周波数エラー+10%、パルス領域エラー−8%まで大幅に低下しない。 位相シフトは、$<10$フォノンと-2%のパルス領域誤差に大きく影響しない。 コントラストと位相シフトはどちらも、-30%と+15%のタイミングエラーに対して堅牢である。 ゲートの実装は、イオン当たり1つの駆動フィールドだけを必要とするため、リソース効率がよい。 さらに、2イオン結晶の2つの軸運動モードを改良したセットアップにより、高速ゲート速度(100〜100〜\mu$sのオーダーでゲートタイム)のポテンシャルを保持する。

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