論文の概要: Comparison of Spontaneous Emission in Trapped Ion Multiqubit Gates at High Magnetic Fields

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2212.03367v2
• Date: Fri, 28 Apr 2023 00:39:38 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-01 17:20:39.782305
• Title: Comparison of Spontaneous Emission in Trapped Ion Multiqubit Gates at High Magnetic Fields
• Title（参考訳）: 強磁場中における引抜きイオン多ビットゲートの自然放出の比較
• Authors: Allison L. Carter, Sean R. Muleady, Athreya Shankar, Jennifer F. Lilieholm, Bryce B. Bullock, Matthew Affolter, Ana Maria Rey, John J. Bollinger
• Abstract要約: 閉じ込められたイオンに対するレーザーベースのマルチキュービット動作におけるデコヒーレンスの主な原因は、非共振自発放出である。 強磁場中においてイオンを捕捉した量子ゲートに対する自然放出の影響を理論的に検討した。 両ゲートは, 最適動作条件下でも同様の性能を有することを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Penning traps have been used for performing quantum simulations and sensing with hundreds of ions and provide a promising route toward scaling up trapped ion quantum platforms because of the ability to trap and control up to thousands of ions in 2D and 3D crystals. A leading source of decoherence in laser-based multiqubit operations on trapped ions is off-resonant spontaneous emission. While many trapped ion quantum computers or simulators utilize clock qubits, other systems rely on Zeeman qubits, which require a more complex calculation of this decoherence. We examine theoretically the impacts of spontaneous emission on quantum gates performed with trapped ions in a high magnetic field. We consider two types of gates -- light-shift and Molmer-Sorensen gates -- and compare the decoherence errors in each. We also compare different detunings, polarizations, and required intensities of the laser beams used to drive the gates. We show that both gates can have similar performance at their optimal operating conditions and examine the experimental feasibility of various operating points. By examining the magnetic field dependence of each gate, we demonstrate that when the $P$ state fine structure splitting is large compared to the Zeeman splittings, the theoretical performance of the Molmer-Sorensen gate is significantly better than that of the light-shift gate. Additionally, for the light-shift gate, we make an approximate comparison between the fidelities that can be achieved at high fields with the fidelities of state-of-the-art two-qubit trapped ion quantum gates. We show that, with regard to spontaneous emission, the achievable infidelity of our current configuration is about an order of magnitude larger than that of the best low-field gates, but we also discuss alternative configurations with potential error rates that are comparable with state-of-the-art trapped ion gates.
• Abstract（参考訳）: ペニングトラップは、数百個のイオンによる量子シミュレーションやセンシングに用いられており、2dおよび3d結晶中の数千個のイオンをトラップし制御できるため、閉じ込められたイオン量子プラットフォームをスケールアップするための有望な経路を提供している。 閉じ込められたイオンに対するレーザーベースのマルチキュービット動作におけるデコヒーレンスの主な原因は、非共振自発放出である。 多くの閉じ込められたイオン量子コンピュータやシミュレータはクロック量子ビットを使用するが、他のシステムはゼーマン量子ビットに依存しており、より複雑なデコヒーレンス計算を必要とする。 強磁場中においてイオンを捕捉した量子ゲートに対する自然放出の影響を理論的に検討した。 我々は、光シフトとモルマーソレンセンゲートの2種類のゲートを検討し、それぞれのデコヒーレンスエラーを比較した。 また、異なる変形、偏光、ゲートを駆動するために使用されるレーザービームの強度も比較した。 両ゲートは最適動作条件下でも同様の性能を示し, 各種動作点の実験的実現可能性について検討する。 各ゲートの磁場依存性を調べることにより、ゼーマン分裂と比較してp$状態の微細構造の分裂が大きい場合、モルマー・ソレンセンゲートの理論性能は光シフトゲートのそれよりも著しく優れていることを証明した。 さらに、光シフトゲートでは、高磁場で達成できる忠実度と、最先端の2量子ビット閉じ込められたイオン量子ゲートの忠実度とを近似的に比較する。 自発的な放出に関しては、現在の構成の達成可能な不確かさは、最高のローフィールドゲートよりも約1桁大きいが、最先端の閉じ込められたイオンゲートに匹敵する潜在的なエラー率を持つ代替構成についても検討する。

関連論文リスト

• Continuous dynamical decoupling of optical $^{171}$Yb$^{+}$ qudits with radiofrequency fields [45.04975285107723]
  我々は、量子アルゴリズムを量子ビットで実現する効率を実験的に向上させる。 この結果は、捕捉されたイオンを用いたquditベースのアルゴリズムの実現に向けた一歩である。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-05-10T11:52:12Z)
• Scaling of entangling-gate errors in large ion crystals [7.018934520552165]
  任意のスケールのイオン鎖の解析を行い,運動関連誤差に着目した。 理論的には、大きなイオン結晶中の2量子エンタングゲート不均一性を解析する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-05-10T09:46:47Z)
• Quantum process tomography of continuous-variable gates using coherent states [49.299443295581064]
  ボソニックモード超伝導回路におけるコヒーレント状態量子プロセストモグラフィ(csQPT)の使用を実証する。 符号化量子ビット上の変位とSNAP演算を用いて構築した論理量子ゲートを特徴付けることにより,本手法の結果を示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-03-02T18:08:08Z)
• Trapped Ion Quantum Computing using Optical Tweezers and the Magnus Effect [0.0]
  密集光ツイーザを用いたトラップイオンにおける量子論理ゲートの実装について検討する。 ツイーザー焦点付近の強い偏光勾配は、イオンに量子状態依存的な力をもたらす。 結晶中のイオン量子ビットの対に量子論理ゲートを実装するために、これらが用いられる可能性があることを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-01-11T19:00:09Z)
• Two-qubit gate in neutral atoms using transitionless quantum driving [0.0]
  中立原子系はゲートベースの量子コンピューティングを実現するための有望なプラットフォームとして機能する。 超伝導系や閉じ込められたイオンのような競合するプラットフォームの背後にある2ビットのゲートフィデリティラグが絡み合う。 我々は、中性原子に対するRydberg-blockade機構に基づく高速で頑健で高忠実な制御Zゲートを提案する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-06-17T17:51:49Z)
• Coherent effects contribution to a fast gate fidelity in ion quantum computer [47.187609203210705]
  線形イオンマイクロトラップアレイと2次元マイクロトラップアレイを用いたコヒーレンス効果のシミュレーションのための数値モデルを開発した。 また,レーザパワー変動に対するゲート密度の依存性についても検討した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-12-12T12:53:00Z)
• Analytical and experimental study of center line miscalibrations in M\o lmer-S\o rensen gates [51.93099889384597]
  モルマー・ソレンセンエンタングゲートの誤校正パラメータの系統的摂動展開について検討した。 我々はゲート進化演算子を計算し、関連する鍵特性を得る。 我々は、捕捉されたイオン量子プロセッサにおける測定値に対して、モデルからの予測をベンチマークすることで検証する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-12-10T10:56:16Z)
• Realization of arbitrary doubly-controlled quantum phase gates [62.997667081978825]
  本稿では,最適化問題における短期量子優位性の提案に着想を得た高忠実度ゲートセットを提案する。 3つのトランペット四重項のコヒーレントな多レベル制御を編成することにより、自然な3量子ビット計算ベースで作用する決定論的連続角量子位相ゲートの族を合成する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-08-03T17:49:09Z)
• Efficient, stabilized two-qubit gates on a trapped-ion quantum computer [4.547776040126478]
  イオン鎖を閉じ込めた一対のイオン上にゲートを絡めるための最適なパルスを構築するための2つの方法を提案する。 これらのトレードオフを、捕捉されたイオン量子コンピュータ上で説明します。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-01-19T22:40:28Z)
• Quantum Gates on Individually-Addressed Atomic Qubits Subject to Noisy Transverse Motion [0.0]
  量子ゲート演算の忠実度は、レーザーに横切る原子の弱い閉じ込めによって制限することができる。 最大25個の閉じ込められた原子イオンの鎖でゲートを個別に絡み合わせることで、この効果の測定を行う。 量子回路を通して量子ビットイオンを同調的に冷却するために、鎖に分散したアンシライオンを用いてこれらの効果を抑えることを提案する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-07-14T02:03:50Z)
• Scalable quantum computation with fast gates in two-dimensional microtrap arrays of trapped ions [68.8204255655161]
  本研究では,2次元マイクロトラップアーキテクチャにおけるイオン量子コンピューティングにおける高速パルス2量子ゲートの利用について検討する。 高速パルスゲートは、トラップ時間よりも高速に、隣接するトラップにおけるイオン間の高忠実な絡み合い動作を実現することができることを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-05-01T13:18:22Z)

関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。

指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。