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

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2307.15841v2
• Date: Thu, 4 Apr 2024 23:29:11 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-04-09 00:47:36.836416
• Title: Pulse optimization for high-precision motional-mode characterization in trapped-ion quantum computers
• Title（参考訳）: 閉じ込められた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）: 4.7487511537612335
• 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,パルス設計における自由度を評価実験に利用して,モード間カップリングの効果を積極的に沈黙させる方法を提案する。 さらに,実験的なドリフトやキャラクタリゼーションの不正確さにより,モード周波数が正確に分かっていない場合でも,ラムディッケパラメータを正確に特徴付ける安定化手法を考案した。 我々は3イオン鎖のシミュレーションにおいて、我々の手法を広範囲にベンチマークし、形状パルスが従来の正方形パルスよりも著しく優れているパラメータ状態について議論する。

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