論文の概要: Realizing quantum gates with optically-addressable $^{171}$Yb$^{+}$ ion
qudits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2210.09121v4
- Date: Tue, 9 May 2023 17:28:38 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-10 16:27:43.151347
- Title: Realizing quantum gates with optically-addressable $^{171}$Yb$^{+}$ ion
qudits
- Title（参考訳）: 光配置可能な$^{171}$yb$^{+}$イオンquditsによる量子ゲートの実現
- Authors: M.A. Aksenov, I.V. Zalivako, I.A. Semerikov, A.S. Borisenko, N.V.
Semenin, P.L. Sidorov, A.K. Fedorov, K.Yu. Khabarova, N.N. Kolachevsky
- Abstract要約: 線形トラップにおける171$Yb$+$イオン四重項を用いた量子プロセッサレジスタの原理的実現法を提案する。
171$Yb$+$イオンの豊富な準位構造は、435.5nmの四重極時計遷移のゼーマン準位を効率よく堅牢なキュディエンコーディングに用いることができる。
- 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: The use of multilevel information carriers, also known as qudits, is a
promising path for exploring scalability of quantum computing devices. Here we
present a proof-of-principle realization of a quantum processor register that
uses optically-addressed $^{171}$Yb$^{+}$ ion qudits in a linear trap. The rich
level structure of $^{171}$Yb$^{+}$ ions allows using the Zeeman sublevels of
the quadrupole clock transition at 435.5 nm for efficient and robust qudit
encoding. We demonstrate the realization of the universal set of gates
consisting of single-qudit rotations and a two-qudit Molmer-Sorensen operation
with a two-ququart system, which is formally equivalent to a universal
gate-based four-qubit processor. Our results paves a way towards further
studies of more efficient implementations of quantum algorithms with
trapped-ion-based processors and, specifically, exploring properties of
$^{171}$Yb$^{+}$ ion qudits.
- Abstract（参考訳）: quditsとしても知られるマルチレベル情報キャリアの利用は、量子コンピューティングデバイスのスケーラビリティを探求するための有望な道である。
ここでは、線形トラップにおける光適応$^{171}$Yb$^{+}$イオン四重項を用いた量子プロセッサレジスタの原理的実現の証明を示す。
リッチな準位構造である$^{171}$yb$^{+}$ イオンは、435.5 nmの四極子遷移のゼーマン準位を効率良くロバストなqudit符号化に利用することができる。
単一量子回転と2量子モルマー・ソレンセン演算からなる普遍的ゲート集合を2量子系で実現し、これは正式にはユニバーサルゲートベースの4量子ビットプロセッサと等価である。
この結果は、トラップイオンベースのプロセッサを用いた量子アルゴリズムのより効率的な実装、特に$^{171}$yb$^{+}$イオンquditの特性のさらなる研究への道を開くものである。
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