論文の概要: Bespoke Pulse Design for Robust Rapid Two-Qubit Gates with Trapped Ions

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2212.00702v2
• Date: Thu, 25 May 2023 07:52:16 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-26 23:27:42.901760
• Title: Bespoke Pulse Design for Robust Rapid Two-Qubit Gates with Trapped Ions
• Title（参考訳）: トラッピングイオンを用いたロバストな2量子ゲートのBespokeパルス設計
• Authors: Seyed Shakib Vedaie, Eduardo J. P\'aez, Nhung H. Nguyen, Norbert M. Linke, Barry C. Sanders
• Abstract要約: 量子マスター方程式(QME)による線形捕捉イオン鎖内のラマンビームをアドレスとする2量子ゲート QMEは、単一イオン2光子有効ラビ周波数、オートラー・タウンズおよび振動型ブロッホ・シーガートエネルギーシフト、オフ共鳴遷移、ラマンとレイリー散乱、レーザーパワー変動、運動加熱、クロスカーフォノンカップリング、レーザー、非対称アドレッシングビームを適合パラメータなしで組み込んでいる。 我々の堅牢な量子制御は、長いイオン鎖の高速な高品質な2ビットゲートを提供し、イオンを閉じ込めたスケーラブルな量子コンピューティングを可能にします。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Two-qubit gate performance is vital for scaling up ion-trap quantum computing. Optimized quantum control is needed to achieve reductions in gate-time and gate error-rate. We describe two-qubit gates with addressed Raman beams within a linear trapped-ion chain by a quantum master equation (QME). The QME incorporates the single-ion two-photon effective Rabi frequency, Autler-Townes and vibrational Bloch-Siegert energy shifts, off-resonant transitions, Raman and Rayleigh scattering, laser-power fluctuations, motional heating, cross-Kerr phonon coupling, laser spillover, asymmetric addressing beams and an imperfect initial motional ground state, with no fitting parameters. Whereas state-of-the-art methods are oblivious to these effects in the gate design procedure. We employ global optimization to design pulse sequences for achieving a robust rapid two-qubit gate for seven trapped $^{171}$Yb$^{+}$ ions by optimizing over numerically integrated QME solutions. Here, robust means resilient against slow drift of motional frequencies, and rapid means gate execution where the effective Rabi frequency is comparable to the detuning of the laser from the ion's bare electronic transition. Our robust quantum control delivers rapid high-quality two-qubit gates in long ion chains, enabling scalable quantum computing with trapped ions.
• Abstract（参考訳）: 2量子ビットゲート性能はイオントラップ量子コンピューティングのスケールアップに不可欠である。 ゲートタイムとゲートエラーレートの低減を達成するには、最適化された量子制御が必要である。 量子マスター方程式(QME)により、線形捕捉イオン鎖内にラマンビームを配向した2量子ゲートを記述する。 QMEは、単一イオン2光子有効ラビ周波数、オートラー・タウンズおよび振動型ブロッホ・シーガートエネルギーシフト、オフ共鳴遷移、ラマンとレイリー散乱、レーザーパワー変動、運動加熱、クロスカーフォノン結合、レーザー流出、非対称アドレッシングビームおよび不完全な初期運動基底状態を含む。 最先端の手法はゲート設計におけるこれらの効果を無視する。 数値積分QMEソリューションを最適化することにより、7つのトラップされた$^{171}$Yb$^{+}$イオンに対して、ロバストな2量子ゲートを実現するためにパルス列を大域的に最適化する。 ここでは、ロバストとは運動周波数の遅いドリフトに対する弾力性であり、ラビの有効周波数がイオンの素電子遷移によるレーザーの変形に匹敵するラピッド平均ゲート実行である。 我々の堅牢な量子制御は、長いイオン鎖の高速な高品質な2ビットゲートを提供し、イオンを閉じ込めたスケーラブルな量子コンピューティングを可能にします。

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