論文の概要: Fast Ion Gates Outside the Lamb-Dicke Regime by Robust Quantum Optimal Control

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2209.09615v1
• Date: Tue, 20 Sep 2022 11:14:00 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-25 23:29:15.426661
• Title: Fast Ion Gates Outside the Lamb-Dicke Regime by Robust Quantum Optimal Control
• Title（参考訳）: ロバスト量子最適制御によるラムダイク領域外の高速イオンゲート
• Authors: Xiaodong Yang, Yiheng Lin, Yao Lu, Jun Li
• Abstract要約: イオントラップ量子プロセッサ上での高速エンタングルゲート実装のための量子最適制御フレームワークを提案する。 このフレームワークは、調整されたレーザーパルスを利用して、イオンの複数の振動側バンドを駆動し、フォノンを介するエンタングゲートを生成する。 我々のアプローチは、量子計算とシミュレーションのためのより大きな量子回路を実現するために量子ゲートを高速化するステップである。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 16.769083043152627
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We present a robust quantum optimal control framework for implementing fast entangling gates on ion-trap quantum processors. The framework leverages tailored laser pulses to drive the multiple vibrational sidebands of the ions to create phonon-mediated entangling gates and, unlike the state of the art, requires neither weak-coupling Lamb-Dicke approximation nor perturbation treatment. With the application of gradient-based optimal control, it enables finding amplitude- and phase-modulated laser control protocols that work beyond the Lamb-Dicke regime, promising gate speed at the order of microseconds comparable to the characteristic trap frequencies. Also, robustness requirements on the temperature of the ions and initial optical phase can be conveniently included to pursue high-quality fast gates against experimental imperfections. Our approach represents a step in speeding up quantum gates to achieve larger quantum circuits for quantum computation and simulation, and thus can find applications in near-future experiments.
• Abstract（参考訳）: イオントラップ量子プロセッサ上で高速絡み合いゲートを実装するためのロバスト量子最適制御フレームワークを提案する。 この枠組みでは、調整されたレーザーパルスを利用してイオンの複数の振動サイドバンドを駆動し、フォノンを媒介する絡み合いゲートを作り、芸術の状況とは異なり、弱結合のラムダイク近似も摂動処理も必要としない。 勾配に基づく最適制御の適用により、ランブ・ディッケ政権を超えて動作する振幅および位相変調レーザー制御プロトコルを見つけ、特徴的なトラップ周波数に匹敵するマイクロ秒のゲート速度を期待できる。 また、イオンの温度と初期光位相のロバスト性要件は、実験の不完全性に対して高品質の高速ゲートを追求するために便利に含むことができる。 提案手法は,量子ゲートを高速化し,量子計算とシミュレーションのためのより大きな量子回路を実現するためのステップである。

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