論文の概要: Robust and Deterministic Preparation of Bosonic Logical States in a
Trapped Ion
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2310.15546v1
- Date: Tue, 24 Oct 2023 06:30:06 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-10-25 20:20:54.425228
- Title: Robust and Deterministic Preparation of Bosonic Logical States in a
Trapped Ion
- Title（参考訳）: トラップイオン中のボソニック論理状態のロバストと決定論的生成
- Authors: V. G. Matsos, C. H. Valahu, T. Navickas, A. D. Rao, M. J. Millican, M.
J. Biercuk and T. R. Tan
- Abstract要約: ボソニックモードの論理量子ビットは、フォールトトレラントな量子情報処理のハードウェア効率の高い実装を提供する。
閉じ込められたイオンと超伝導マイクロ波キャビティの最近の進歩は、高品質なボゾン状態の実験的実現につながっている。
捕捉イオンの機械的運動における非古典的標的ボゾン状態の高忠実度, 決定論的準備を実証した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Encoding logical qubits in bosonic modes provides a potentially
hardware-efficient implementation of fault-tolerant quantum information
processing. Recent advancements in trapped ions and superconducting microwave
cavities have led to experimental realizations of high-quality bosonic states
and demonstrations of error-corrected logical qubits encoded in bosonic modes.
However, current protocols for preparing bosonic code words lack robustness to
common noise sources and can be experimentally challenging to implement,
limiting the quality and breadth of codes that have been realized to date.
Here, we combine concepts of error suppression via robust control with quantum
error correction encoding and experimentally demonstrate high-fidelity,
deterministic preparation of highly non-classical target bosonic states in the
mechanical motion of a trapped ion. Our approach implements numerically
optimized dynamical modulation of laser-driven spin-motion interactions to
generate the target state in a single step. The optimized control pulses are
tailored towards experimental constraints and are designed to be robust against
the dominant source of error. Using these protocols, we demonstrate logical
fidelities for the Gottesman-Kitaev-Preskill (GKP) state as high as
$\bar{\mathcal{F}}=0.940(8)$, achieve the first realization of a distance-3
binomial logical state with an average fidelity of $\mathcal{F}=0.807(7)$, and
demonstrate a 12.91(5) dB squeezed vacuum state.
- Abstract（参考訳）: ボソニックモードにおける論理量子ビットの符号化は、フォールトトレラント量子情報処理のハードウェア効率の高い実装を提供する。
閉じ込められたイオンと超伝導マイクロ波キャビティの最近の進歩は、高品質なボソニック状態の実験的実現と、ボソニックモードで符号化された誤り訂正論理量子ビットの実証につながっている。
しかし、現在のボゾン符号語作成プロトコルは、一般的なノイズ源には堅牢性がなく、実装が実験的に困難であり、これまで実現されてきたコードの品質と幅を制限している。
本稿では, ロバスト制御による誤り抑制の概念と量子誤差補正符号化を組み合わせることで, 捕捉イオンの力学的運動における非古典的ターゲットボソニック状態の高忠実性, 決定論的生成を実験的に証明する。
本稿では,レーザ駆動によるスピンモーション相互作用の動的変調を数値的に最適化し,目標状態を生成する手法を提案する。
最適化された制御パルスは実験的な制約に合わせて調整され、支配的なエラー源に対して堅牢に設計されている。
これらのプロトコルを用いて、Gottesman-Kitaev-Preskill (GKP)状態の論理的忠実度を$\bar{\mathcal{F}}=0.940(8)$で証明し、平均忠実度$\mathcal{F}=0.807(7)$で距離3二項論理状態の最初の実現を実現し、12.91(5) dBの真空状態を示す。
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