論文の概要: Robust control and optimal Rydberg states for neutral atom two-qubit gates

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2212.10159v2
• Date: Fri, 21 Apr 2023 11:45:00 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-24 17:40:11.564058
• Title: Robust control and optimal Rydberg states for neutral atom two-qubit gates
• Title（参考訳）: 中性原子2量子ゲートのロバスト制御と最適リドバーグ状態
• Authors: Madhav Mohan, Robert de Keijzer, Servaas Kokkelmans
• Abstract要約: Rydberg状態を利用した中性原子プラットフォーム上での実験制御の偏差に対する2量子ゲートのロバスト性について検討する。 Rydberg状態への結合強度の有意な偏差が存在する場合、ベル状態の忠実度を$F > 0.999$に維持する頑健なCZゲートを構築する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We investigate the robustness of two-qubit gates to deviations of experimental controls, on a neutral atom platform utilizing Rydberg states. We construct robust CZ gates - employing techniques from quantum optimal control - that retain high Bell state fidelity $F > 0.999$ in the presence of significant deviations of the coupling strength to the Rydberg state. Such deviations can arise from laser intensity noise and atomic motion in an inhomogeneous coupling field. We also discuss methods to mitigate errors due to deviations of the laser detuning. The designed pulses operate on timescales that are short compared to the fundamental decay timescale set by spontaneous emission and blackbody radiation. We account for the finite lifetime of the Rydberg state in both the optimisation and fidelity calculations - this makes the gates conducive to noisy intermediate-scale quantum experiments, meaning that our protocols can reduce infidelity on near-term quantum computing devices. We calculate physical properties associated with infidelity for strontium-88 atoms - including lifetimes, polarisabilities and blockade strengths - and use these calculations to identify optimal Rydberg states for our protocols, which allows for further minimisation of infidelity.
• Abstract（参考訳）: Rydberg状態を利用した中性原子プラットフォーム上での実験制御の偏差に対する2量子ゲートの堅牢性について検討する。 我々は,高ベル状態の忠実度を維持できる量子最適制御技術を用いて,結合強度をライドバーグ状態に有意な偏差がある場合に,ロバストなCZゲートを構築する。 このような偏差は、不均一結合場におけるレーザー強度ノイズと原子運動から生じる。 また,レーザデチューニングの偏差による誤差を軽減する手法についても論じる。 設計されたパルスは、自発放射と黒体放射によって設定された基本的な崩壊時間スケールと比較して短い時間スケールで動作する。 我々は、最適化と忠実度計算の両方において、ライドバーグ状態の有限寿命を考慮し、これはゲートをノイズの多い中間スケール量子実験に導出する。 我々は、ストロンチウム88原子の不忠実性に関連する物理的特性(寿命、偏光性、閉塞強度など)を計算し、これらの計算を用いて、我々のプロトコルの最適リドバーグ状態を特定する。

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