論文の概要: Realization of Scalable Cirac-Zoller Multi-Qubit Gates

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2301.07564v1
• Date: Wed, 18 Jan 2023 14:34:24 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-19 15:42:40.383578
• Title: Realization of Scalable Cirac-Zoller Multi-Qubit Gates
• Title（参考訳）: スケーラブルなcirac-zollerマルチキュービットゲートの実現
• Authors: Chao Fang and Ye Wang and Ke Sun and Jungsang Kim
• Abstract要約: 量子コンピューティングの普遍性は、任意の量子計算タスクを 1 と 2 の量子ビット上で動く有限個の論理ゲートに分解できることを示している。 実用的なプロセッサ設計は、2キュービット以上で動作するマルチキュービットゲートの可用性から大きな恩恵を受ける。 ここでは、完全プログラマブルでスケーラブルなCirac-Zollerゲートを実現するために、長いイオン鎖の新たな性能利点を利用する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.309268373861329
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The universality theorem in quantum computing states that any quantum computational task can be decomposed into a finite set of logic gates operating on one and two qubits. However, the process of such decomposition is generally inefficient, often leading to exponentially many gates to realize an arbitrary computational task. Practical processor designs benefit greatly from availability of multi-qubit gates that operate on more than two qubits to implement the desired circuit. In 1995, Cirac and Zoller proposed a method to realize native multi-qubit controlled-$Z$ gates in trapped ion systems, which has a stringent requirement on ground-state cooling of the motional modes utilized by the gate. An alternative approach, the M\o lmer-S\o rensen gate, is robust against residual motional excitation and has been a foundation for many high-fidelity gate demonstrations. This gate does not scale well beyond two qubits, incurring additional overhead when used to construct many target algorithms. Here, we take advantage of novel performance benefits of long ion chains to realize fully programmable and scalable high-fidelity Cirac-Zoller gates.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングにおける普遍性定理は、任意の量子計算タスクは 1 と 2 の量子ビットで動く論理ゲートの有限集合に分解できるという定理である。 しかし、そのような分解の過程は一般に非効率的であり、しばしば指数関数的に多くのゲートが任意の計算タスクを実現する。 実用的なプロセッサ設計は、望まれる回路を実装するために2キュービット以上で動作するマルチキュービットゲートの可用性から大いに恩恵を受ける。 1995年、ciracとzollerは、ゲートが使用する運動モードの基底状態冷却に関する厳密な要件を持つ閉じ込められたイオンシステムにおいて、ネイティブなマルチ量子ビット制御された$z$ゲートを実現する方法を提案した。 別のアプローチであるM\o lmer-S\o rensenゲートは、残留運動励起に対して堅牢であり、多くの高忠実度ゲート実証の基礎となっている。 このゲートは2キュービットを超えておらず、多くのターゲットアルゴリズムを構築する際に追加のオーバーヘッドが発生する。 ここでは, 長鎖イオン鎖の性能向上を活かし, 完全プログラム可能でスケーラブルなシラク・ゾラーゲートを実現する。

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