論文の概要: High-fidelity trapped-ion qubit operations with scalable photonic
modulators
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2210.14368v2
- Date: Thu, 24 Aug 2023 21:13:52 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-08-28 18:13:05.940312
- Title: High-fidelity trapped-ion qubit operations with scalable photonic
modulators
- Title（参考訳）: スケーラブルフォトニック変調器を用いた高忠実トラップイオン量子ビット演算
- Authors: Craig W. Hogle, Daniel Dominguez, Mark Dong, Andrew Leenheer, Hayden
J. McGuinness, Brandon P. Ruzic, Matt Eichenfield, Daniel Stick
- Abstract要約: 光変調器は、個々の原子に向けられた光の位相、周波数、振幅を制御するために用いられる。
これらの要素は高価で、かさばる、かなりの電力を消費し、しばしば自由空間I/Oチャネルに依存している。
我々は、表面電極イオントラップとモノリシックな統合が可能な光変調器を設計し、製造し、テストする。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Experiments with trapped ions and neutral atoms typically employ optical
modulators in order to control the phase, frequency, and amplitude of light
directed to individual atoms. These elements are expensive, bulky, consume
substantial power, and often rely on free-space I/O channels, all of which pose
scaling challenges. To support many-ion systems like trapped-ion quantum
computers or miniaturized deployable devices like clocks and sensors, these
elements must ultimately be microfabricated, ideally monolithically with the
trap to avoid losses associated with optical coupling between physically
separate components. In this work we design, fabricate, and test an optical
modulator capable of monolithic integration with a surface-electrode ion trap.
These devices consist of piezo-optomechanical photonic integrated circuits
configured as multi-stage Mach-Zehnder modulators that are used to control the
intensity of light delivered to a single trapped ion on a separate chip. We use
quantum tomography employing hundreds of multi-gate sequences to enhance the
sensitivity of the fidelity to the types and magnitudes of gate errors relevant
to quantum computing and better characterize the performance of the modulators,
ultimately measuring single qubit gate fidelities that exceed 99.7%.
- Abstract（参考訳）: 閉じ込められたイオンと中性原子による実験は、通常、個々の原子に向けられた光の位相、周波数、振幅を制御するために光学変調器を用いる。
これらの要素は高価で、かさばる、かなりの電力を消費し、しばしばフリースペースI/Oチャネルに依存します。
閉じ込められたイオン量子コンピュータのような多イオンシステムや、時計やセンサーのような小型展開可能なデバイスをサポートするためには、これらの要素は最終的にマイクロファブリケーションされ、物理的に分離されたコンポーネント間の光結合による損失を避けるために理想的にはモノリシックでなければならない。
本研究では,表面電極型イオントラップとモノリシックな結合が可能な光変調器の設計,試作,試験を行う。
これらのデバイスは、ピエゾ-オプトメカニカルフォトニック集積回路をマルチステージマッハ-ツェンダー変調器として構成し、別々のチップ上で1つの捕捉イオンに供給される光の強度を制御するために使用される。
我々は、数百のマルチゲートシーケンスを用いた量子トモグラフィを用いて、量子コンピューティングに関連するゲートエラーのタイプや大きさに対する忠実さの感度を高め、変調器の性能をより良く評価し、最終的に99.7%を超える単一量子ビットゲートフィデルを測定する。
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