論文の概要: Rapid Exchange Cooling with Trapped Ions
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.02581v2
- Date: Mon, 5 Feb 2024 18:43:22 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-02-07 05:17:56.924947
- Title: Rapid Exchange Cooling with Trapped Ions
- Title（参考訳）: 捕捉イオンによる高速交換冷却
- Authors: Spencer D. Fallek, Vikram S. Sandhu, Ryan A. McGill, John M. Gray,
Holly N. Tinkey, Craig R. Clark and Kenton R. Brown
- Abstract要約: 量子電荷結合デバイス(QCCD)は、先進的な量子情報処理の候補である。
ここでは、交換冷却と呼ばれる別のアプローチを示す。
交感冷却とは異なり、交換冷却は2つの異なる原子種をトラップする必要がない。
このアプローチは、高速な量子シミュレーションと計算が可能な単一種QCCDプロセッサの実現可能性を検証する。
- 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: The trapped-ion quantum charge-coupled device (QCCD) architecture is a
leading candidate for advanced quantum information processing. In current QCCD
implementations, imperfect ion transport and anomalous heating can excite ion
motion during a calculation. To counteract this, intermediate cooling is
necessary to maintain high-fidelity gate performance. Cooling the computational
ions sympathetically with ions of another species, a commonly employed
strategy, creates a significant runtime bottleneck. Here, we demonstrate a
different approach we call exchange cooling. Unlike sympathetic cooling,
exchange cooling does not require trapping two different atomic species. The
protocol introduces a bank of "coolant" ions which are repeatedly laser cooled.
A computational ion can then be cooled by transporting a coolant ion into its
proximity. We test this concept experimentally with two $^{40}\mathrm{Ca}^{+}$
ions, executing the necessary transport in 107 $\mathrm{\mu s}$, an order of
magnitude faster than typical sympathetic cooling durations. We remove over
96%, and as many as 102(5) quanta, of axial motional energy from the
computational ion. We verify that re-cooling the coolant ion does not decohere
the computational ion. This approach validates the feasibility of a
single-species QCCD processor, capable of fast quantum simulation and
computation.
- Abstract（参考訳）: トラップイオン量子電荷結合デバイス(QCCD)アーキテクチャは、先進量子情報処理の第一候補である。
現在のQCCD実装では、不完全イオン輸送と異常加熱は計算中にイオン運動を励起することができる。
これに対抗するには、高忠実度ゲート性能を維持するために中間冷却が必要である。
計算イオンを他の種のイオンに同調的に冷却することは、一般的に使用される戦略である。
ここでは、交換冷却と呼ばれる別のアプローチを示す。
交感冷却とは異なり、交換冷却は2つの異なる原子種をトラップする必要がない。
このプロトコルは、繰り返しレーザー冷却される「冷却」イオンのバンクを導入する。
計算イオンは、冷却液イオンをその近傍に輸送することで冷却することができる。
我々は、この概念を2つの$^{40}\mathrm{Ca}^{+}$イオンで実験的にテストし、107$\mathrm {\mu s}$で必要な輸送を実行する。
計算イオンから軸運動エネルギーの96%以上と最大102(5)クオンタを除去した。
冷却剤イオンの再冷却が計算イオンを脱離しないことを検証する。
このアプローチは、高速な量子シミュレーションと計算が可能な単一種QCCDプロセッサの実現可能性を検証する。
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