論文の概要: Quantum control of Rydberg atoms for mesoscopic-scale quantum state and circuit preparation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2302.07893v1
• Date: Wed, 15 Feb 2023 19:00:01 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-17 16:06:02.124392
• Title: Quantum control of Rydberg atoms for mesoscopic-scale quantum state and circuit preparation
• Title（参考訳）: メゾスコピック量子状態と回路形成のためのrydberg原子の量子制御
• Authors: Valerio Crescimanna, Jacob Taylor, Aaron Z. Goldberg, Khabat Heshami
• Abstract要約: 個別に閉じ込められたRydberg原子は、スケーラブルな量子シミュレーションのプラットフォームとして大きな可能性を秘めている。 量子制御は、完全に接続されたクラスタ状態を確実に生成し、誤り訂正符号化回路をシミュレートするために使用できることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Individually trapped Rydberg atoms show significant promise as a platform for scalable quantum simulation and for development of programmable quantum computers. In particular, the Rydberg blockade effect can be used to facilitate both fast qubit-qubit interactions and long coherence times via low-lying electronic states encoding the physical qubits. To bring existing Rydberg-atom-based platforms a step closer to fault-tolerant quantum computation, we demonstrate high-fidelity state and circuit preparation in a system of five atoms. We specifically show that quantum control can be used to reliably generate fully connected cluster states and to simulate the error-correction encoding circuit based on the 'Perfect Quantum Error Correcting Code' by Laflamme et al. [Phys. Rev. Lett. 77, 198 (1996)]. Our results make these ideas and their implementation directly accessible to experiments and demonstrate a promising level of noise tolerance with respect to experimental errors. With this approach, we motivate the application of quantum control in small subsystems in combination with the standard gate-based quantum circuits for direct and high-fidelity implementation of few-qubit modules.
• Abstract（参考訳）: 個別に閉じ込められたRydberg原子は、スケーラブルな量子シミュレーションとプログラム可能な量子コンピュータの開発のためのプラットフォームとして大きな可能性を示している。 特に、Rydbergブロック効果は、物理量子ビットを符号化する低次電子状態を介して、高速な量子ビット相互作用と長いコヒーレンス時間の両方を促進するために用いられる。 既存のRydberg-atom-based platformをフォールトトレラント量子計算に近づけるために、5つの原子からなるシステムで高忠実性状態と回路準備を示す。 具体的には、完全に接続されたクラスタ状態を確実に生成し、Laflammeらによる 'Perfect Quantum Error Correcting Code' に基づいて誤り訂正符号化回路をシミュレートするために量子制御が利用できることを示す。 [Phys. Rev. Lett. 77, 198 (1996)] 本研究は,これらのアイデアと実装を実験に直接アクセスし,実験誤差に対する耐雑音性を示すものである。 このアプローチでは、最小量子ビットモジュールの直接および高忠実性実装のための標準ゲート型量子回路と組み合わせて、小さなサブシステムにおける量子制御の適用を動機付ける。

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