論文の概要: Entangling quantum logic gates in neutral atoms via the microwave-driven
spin-flip blockade
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2307.16434v2
- Date: Wed, 17 Jan 2024 17:59:20 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-01-18 21:02:03.103408
- Title: Entangling quantum logic gates in neutral atoms via the microwave-driven
spin-flip blockade
- Title(参考訳): マイクロ波励起スピンフリップ遮断による中性原子中の量子論理ゲートの絡み込み
- Authors: Vikas Buchemmavari, Sivaprasad Omanakuttan, Yuan-Yu Jau, and Ivan
Deutsch
- Abstract要約: 本稿では、Rydbergドレッシングとマイクロ波フィールド駆動スピンフリップ遮断によるエンタングゲート実装のための代替プロトコルを提案する。
我々は、リドベルク実験で通常用いられる強い双極子・閉塞系とは異なり、中程度のスピン・フリップ・ブロッキング系はより高速なゲートとより小さなリドベルク崩壊をもたらすことを示した。
- 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 Rydberg dipole-blockade has emerged as the standard mechanism to induce
entanglement between neutral atom qubits. In these protocols, laser fields that
couple qubit states to Rydberg states are modulated to implement entangling
gates. Here we present an alternative protocol to implement entangling gates
via Rydberg dressing and a microwave-field-driven spin-flip blockade [Y.-Y. Jau
et al, Nat. Phys. 12, 71 (2016)]. We consider the specific example of qubits
encoded in the clock states states of cesium. An auxiliary hyperfine state is
optically dressed so that it acquires partial Rydberg character. It thus acts
as a proxy Rydberg state, with a nonlinear light-shift that plays the role of
blockade strength. A microwave-frequency field coupling a qubit state to this
dressed auxiliary state can be modulated to implement entangling gates. Logic
gate protocols designed for the optical regime can be imported to this
microwave regime, for which experimental control methods are more robust. We
show that unlike the strong dipole-blockade regime usually employed in Rydberg
experiments, going to a moderate-spin-flip-blockade regime results in faster
gates and smaller Rydberg decay. We study various regimes of operations that
can yield high-fidelity two-qubit entangling gates and characterize their
analytical behavior. In addition to the inherent robustness of microwave
control, we can design these gates to be more robust to thermal fluctuations in
atomic motion as well to laser amplitude, and other noise sources such as stray
background fields.
- Abstract(参考訳): rydberg双極子ブロックは、中性原子量子ビット間の絡み合いを誘導する標準的なメカニズムとして登場した。
これらのプロトコルでは、Rydberg状態に量子状態を結合するレーザー場はエンタングゲートを実装するように変調される。
ここでは、Rydbergドレッシングおよびマイクロ波フィールド駆動スピンフリップブロッキング(Y.-Y. Jau et al, Nat. Phys. 12, 71 (2016))]を介してエンタングゲートを実装するための代替プロトコルを提案する。
セシウムの時計状態においてエンコードされた量子ビットの具体例を考える。
補助超微細状態は、部分的にRydberg文字を取得するために光学的に服装される。
したがって、リドベルク状態のプロキシとして機能し、非線形光シフトは封鎖強度の役割を果たす。
この服を着た補助状態に量子状態と結合するマイクロ波場を変調してエンタングゲートを実装することができる。
光レシエーションのために設計された論理ゲートプロトコルは、実験的な制御方法がより堅牢であるこのマイクロ波レシエーションにインポートすることができる。
ライドベルク実験で通常用いられる強い双極子-ブロック法とは異なり、中程度のスピン-フリップ-ブロック法ではより速いゲートとより小さなライドバーグ崩壊をもたらすことが示されている。
本研究では,高忠実度2ビットエンタングルゲートを発生し,解析的挙動を特徴付ける様々な操作条件について検討する。
マイクロ波制御の本質的なロバスト性に加えて、これらのゲートは、原子運動の熱的変動やレーザー振幅、および非定常背景場などのノイズ源に対してより堅牢に設計することができる。
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