論文の概要: An atomic boson sampler
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2307.06936v1
- Date: Thu, 13 Jul 2023 17:56:05 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-07-14 13:51:35.445107
- Title: An atomic boson sampler
- Title（参考訳）: 原子ボソンサンプリング装置
- Authors: Aaron W. Young, Shawn Geller, William J. Eckner, Nathan Schine, Scott
Glancy, Emanuel Knill, Adam M. Kaufman
- Abstract要約: ボソンサンプリングは、量子コンピューティングの制限されたモデルを実装する。
トンネル結合型光学格子における超低温原子を用いたボソンサンプリングの新たな組み合わせについて述べる。
我々の研究は、様々なハバードモデルのシミュレーションにおいて、基底状態と励起状態を直接組み立てるために必要なコア機能を示す。
- 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: A boson sampler implements a restricted model of quantum computing. It is
defined by the ability to sample from the distribution resulting from the
interference of identical bosons propagating according to programmable,
non-interacting dynamics. Here, we demonstrate a new combination of tools for
implementing boson sampling using ultracold atoms in a two-dimensional,
tunnel-coupled optical lattice. These tools include fast and programmable
preparation of large ensembles of nearly identical bosonic atoms
($99.5^{+0.5}_{-1.6}\;\%$ indistinguishability) by means of rearrangement with
optical tweezers and high-fidelity optical cooling, propagation for variable
evolution time in the lattice with low loss ($5.0(2)\;\%$, independent of
evolution time), and high fidelity detection of the atom positions after their
evolution (typically $99.8(1)\;\%$). With this system, we study specific
instances of boson sampling involving up to $180$ atoms distributed among $\sim
1000$ sites in the lattice. Direct verification of a given boson sampling
distribution is not feasible in this regime. Instead, we introduce and perform
targeted tests to determine the indistinguishability of the prepared atoms, to
characterize the applied family of single particle unitaries, and to observe
expected bunching features due to interference for a large range of atom
numbers. When extended to interacting systems, our work demonstrates the core
capabilities required to directly assemble ground and excited states in
simulations of various Hubbard models.
- Abstract（参考訳）: ボソンサンプリングは量子コンピューティングの制限されたモデルを実装する。
これは、プログラム可能な非相互作用力学に従って伝播する同一ボソンの干渉による分布からサンプリングする能力によって定義される。
本稿では,2次元トンネル結合型光格子における超低温原子を用いたボゾンサンプリングを実現するための新しいツールの組み合わせを示す。
これらのツールには、光学的ツイーザーと高忠実度光冷却による再配置によるほぼ同一のボゾン原子(99.5^{+0.5}_{-1.6}\;\%$ indistinguishability)の大きなアンサンブルの高速かつプログラマブルな調製、低損失(5.0(2)\;\%$、進化時間に依存しない)格子内の可変進化時間の伝播、進化後の原子位置の高忠実度検出(通常99.8(1)\;\%$)が含まれる。
このシステムでは、格子内の$\sim 1000$のサイトに分散した最大180ドルの原子を含むボーソンサンプリングの特定の例を調べている。
この方法では、与えられたボソンサンプリング分布の直接検証は不可能である。
代わりに, 生成した原子の識別不可能性を判定し, 単一粒子ユニタリの応用ファミリーを特徴づけ, 幅広い原子番号の干渉による集団化特性を観察するために, ターゲット試験を導入し, 実施する。
相互作用系に拡張すると、様々なHubbardモデルのシミュレーションにおいて、基底および励起状態を直接組み立てるために必要なコア機能を示す。
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