論文の概要: Blueprint of a Molecular Spin Quantum Processor

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.01688v1
• Date: Tue, 2 May 2023 18:00:06 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-04 17:10:20.406274
• Title: Blueprint of a Molecular Spin Quantum Processor
• Title（参考訳）: 分子スピン量子プロセッサの青写真
• Authors: A. Chiesa, S. Roca, S. Chicco, M. C. de Ory, A. G\'omez-Le\'on, A. G\'omez, D. Zueco, F. Luis, S. Carretta
• Abstract要約: 本稿では,単一分子ナノマグネットからなる分子スピン量子プロセッサの青写真について述べる。 このようなプラットフォームに普遍的なゲートセットの実装方法を示し、最終的なqudit状態を読み出す方法を示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The implementation of a universal quantum processor still poses fundamental issues related to error mitigation and correction, which demand to investigate also platforms and computing schemes alternative to the main stream. A possibility is offered by employing multi-level logical units (qudits), naturally provided by molecular spins. Here we present the blueprint of a Molecular Spin Quantum Processor consisting of single Molecular Nanomagnets, acting as qudits, placed within superconducting resonators adapted to the size and interactions of these molecules to achieve a strong single spin to photon coupling. We show how to implement a universal set of gates in such a platform and to readout the final qudit state. Single-qudit unitaries (potentially embedding multiple qubits) are implemented by fast classical drives, while a novel scheme is introduced to obtain two-qubit gates via resonant photon exchange. The latter is compared to the dispersive approach, finding in general a significant improvement. The performance of the platform is assessed by realistic numerical simulations of gate sequences, such as Deutsch-Josza and quantum simulation algorithms. The very good results demonstrate the feasibility of the molecular route towards a universal quantum processor.
• Abstract（参考訳）: 普遍量子プロセッサの実装は、メインストリームの代わりにプラットフォームやコンピューティングスキームを調査する必要があるエラーの軽減と修正に関する根本的な問題をまだ引き起こしている。 可能性は、自然に分子スピンによって提供される多レベル論理単位(量子)を用いることによって提供される。 本稿では、単一分子ナノ磁性体からなる分子スピン量子プロセッサの設計図を、超伝導共振器内に配置し、これらの分子の大きさと相互作用に適合し、強い単一スピンと光子カップリングを実現する。 このようなプラットフォームに普遍的なゲートセットを実装する方法と、最終的なqudit状態を読み取る方法を示す。 単一量子ユニタリ(潜在的に複数の量子ビットを埋め込む)は高速な古典ドライブによって実装され、共振光子交換による2量子ゲートを得るための新しいスキームが導入された。 後者は分散アプローチと比較され、一般的に大きな改善が見られる。 プラットフォームの性能は、Deutsch-Joszaや量子シミュレーションアルゴリズムのようなゲートシーケンスの現実的な数値シミュレーションによって評価される。 非常に良好な結果は、普遍量子プロセッサへの分子経路の実現可能性を示している。

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