論文の概要: Novel Ion Trap Junction Design for Transporting Qubits in a 2D Array
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2310.07195v1
- Date: Wed, 11 Oct 2023 05:06:04 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-10-13 00:25:29.661254
- Title: Novel Ion Trap Junction Design for Transporting Qubits in a 2D Array
- Title（参考訳）: 2次元アレイにおける量子輸送のための新しいイオントラップ接合設計
- Authors: Gavin N. Nop, Jonathan D. H. Smith, Daniel Stick, Durga Paudyal
- Abstract要約: ジャンクションは2次元イオントラップアレイにおけるクビット移動をサポートする基本的な要素である。
垂直方向の2つのリニアイオントラップを組み込んだ新しい2層接合設計を提案し,シミュレーションする。
我々の新しいジャンクションレイアウトは、マイクロファブリケードイオントラップ制御の柔軟性を高め、大規模に閉じ込められたイオン量子コンピューティングを可能にする。
- 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: Junctions are fundamental elements that support qubit locomotion in
two-dimensional ion trap arrays and enhance connectivity in emerging
trapped-ion quantum computers. In surface ion traps they have typically been
implemented by shaping radio frequency (RF) electrodes in a single plane to
minimize the disturbance to the pseudopotential. However, this method
introduces issues related to RF lead routing that can increase power
dissipation and the likelihood of voltage breakdown. Here, we propose and
simulate a novel two-layer junction design incorporating two perpendicularly
rotoreflected linear ion traps. The traps are vertically separated, and create
a trapping potential between their respective planes. The orthogonal
orientation of the RF electrodes of each trap relative to the other provides
perpendicular axes of confinement that can be used to realize transport in two
dimensions. While this design introduces manufacturing and operating
challenges, as now two separate structures have to be precisely positioned
relative to each other in the vertical direction and optical access from the
top is obscured, it obviates the need to route RF leads below the top surface
of the trap and eliminates the pseudopotential bumps that occur in typical
junctions. In this paper the stability of idealized ion transfer in the new
configuration is demonstrated, both by solving the Mathieu equation
analytically to identify the stable regions and by numerically modeling ion
dynamics. Our novel junction layout enhances the flexibility of microfabricated
ion trap control to enable large-scale trapped-ion quantum computing.
- Abstract（参考訳）: ジャンクションは、2次元イオントラップアレイにおけるクビット移動をサポートし、新興のトラップイオン量子コンピュータにおける接続性を高める基本的な要素である。
表面イオントラップは、通常、擬ポテンシャルへの障害を最小限に抑えるために、単一平面に高周波電極(RF)を形成することで実装されている。
しかし、この手法は、電力の消耗と電圧低下の可能性を高めることができるRFリードルーティングに関する問題を提起する。
本稿では,2つの垂直回転子型線形イオントラップを用いた2層接合設計を提案する。
トラップは垂直に分離され、それぞれの平面間にトラップ電位を生成する。
互いに相対的に各トラップのRF電極の直交配向は、2次元の輸送を実現するために使用できる閉じ込めの垂直軸を与える。
この設計は製造と運用の課題を導入しているが、現在は2つの異なる構造が垂直方向に相対的に位置決めされ、上部からの光学的アクセスが曖昧になっているため、トラップの上面からRFリードをルーティングする必要がなくなり、典型的なジャンクションで発生する擬似ポテンシャルバンプを排除している。
本稿では, マチュー方程式を解析的に解いて安定領域を同定し, イオン動力学を数値的にモデル化することにより, 理想化イオン移動の安定性を実証する。
新しいジャンクションレイアウトにより、マイクロファブリケーションイオントラップ制御の柔軟性が向上し、大規模な捕捉イオン量子コンピューティングが可能となる。
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