論文の概要: Pulse optimization for high-precision motional-mode characterization in trapped-ion quantum computers

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2307.15841v1
• Date: Sat, 29 Jul 2023 00:02:30 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-08-01 19:15:42.982843
• Title: Pulse optimization for high-precision motional-mode characterization in trapped-ion quantum computers
• Title（参考訳）: トラップイオン量子コンピュータにおける高精度運動モード評価のためのパルス最適化
• Authors: Qiyao Liang, Mingyu Kang, Ming Li, Yunseong Nam
• Abstract要約: 量子コンピュータの高忠実度演算は、特性解析を通じて物理系の正確な知識を必要とする。 閉じ込められたイオンの運動による絡み合いの発生には、モード周波数やラムディッケパラメータといった運動モードパラメータの正確な知識が不可欠である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.930991818928443
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: High-fidelity operation of quantum computers requires precise knowledge of the physical system through characterization. For motion-mediated entanglement generation in trapped ions, it is crucial to have precise knowledge of the motional-mode parameters such as the mode frequencies and the Lamb-Dicke parameters. Unfortunately, the state-of-the-art mode-characterization schemes do not easily render the mode parameters in a sufficiently scalable and accurate fashion, due to the unwanted excitation of adjacent modes in the frequency space when targeting a single mode, an effect known as the \textit{cross-mode coupling}. Here, we develop an alternative scheme that leverages the degrees of freedom in pulse design for the characterization experiment such that the effects of the cross-mode coupling is actively silenced. Further, we devise stabilization methods to accurately characterize the Lamb-Dicke parameters even when the mode frequencies are not precisely known due to experimental drifts or characterization inaccuracies. We extensively benchmark our scheme in simulations of a three-ion chain and discuss the parameter regimes in which the shaped pulses significantly outperform the traditional square pulses.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピュータの高忠実度演算は、特性解析を通じて物理系の正確な知識を必要とする。 閉じ込められたイオンの運動による絡み合いの発生には、モード周波数やラムディッケパラメータといった運動モードパラメータの正確な知識が不可欠である。 残念なことに、最先端のモード特徴付けスキームは、単一のモードをターゲットとする周波数空間における隣接モードの不要な励起のために、十分にスケーラブルで正確な方法でモードパラメータを描画することができない。 本稿では,クロスモード結合の効果を積極的に沈黙させるような特性評価実験において,パルス設計の自由度を活用した代替手法を提案する。 さらに,実験的なドリフトや不正確さのキャラクタリゼーションによりモード周波数が正確に分かっていない場合でも,ラムダイクパラメータを正確に特徴付ける安定化手法を考案する。 3イオン鎖のシミュレーションにおいて,本手法を広範囲に評価し,形状パルスが従来の正方形パルスを大きく上回るパラメータレジームについて考察した。

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