論文の概要: A Site-Resolved 2D Quantum Simulator with Hundreds of Trapped Ions under
Tunable Couplings
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.17163v1
- Date: Tue, 28 Nov 2023 19:00:39 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-11-30 23:43:38.786373
- Title: A Site-Resolved 2D Quantum Simulator with Hundreds of Trapped Ions under
Tunable Couplings
- Title(参考訳): チューナブルカップリングによる数百個のトラップイオンを持つサイトリゾルド2次元量子シミュレータ
- Authors: S.-A. Guo, Y.-K. Wu, J. Ye, L. Zhang, W.-Q. Lian, R. Yao, Y. Wang,
R.-Y. Yan, Y.-J. Yi, Y.-L. Xu, B.-W. Li, Y.-H. Hou, Y.-Z. Xu, W.-X. Guo, C.
Zhang, B.-X. Qi, Z.-C. Zhou, L. He, and L.-M. Duan
- Abstract要約: 大きな量子ビット容量と個々の読み出し能力は、大規模量子コンピューティングとシミュレーションの2つの重要な要件である。
2次元ウィグナー結晶中の512イオンの安定トラップと横動きのサイドバンド冷却について報告する。
本研究は,古典的に抽出可能な量子力学のシミュレーションと,2次元イオントラップ量子シミュレータを用いたNISQアルゴリズムの実行方法について述べる。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.18563999711877635
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: A large qubit capacity and an individual readout capability are two crucial
requirements for large-scale quantum computing and simulation. As one of the
leading physical platforms for quantum information processing, the ion trap has
achieved quantum simulation of tens of ions with site-resolved readout in 1D
Paul trap, and that of hundreds of ions with global observables in 2D Penning
trap. However, integrating these two features into a single system is still
very challenging. Here we report the stable trapping of 512 ions in a 2D Wigner
crystal and the sideband cooling of their transverse motion. We demonstrate the
quantum simulation of long-range quantum Ising models with tunable coupling
strengths and patterns, with or without frustration, using 300 ions. Enabled by
the site resolution in the single-shot measurement, we observe rich spatial
correlation patterns in the quasi-adiabatically prepared ground states. This
spatial resolution further allows us to verify quantum simulation results by
comparing with the calculated collective phonon modes. Our work paves the way
for simulating classically intractable quantum dynamics and for running NISQ
algorithms using 2D ion trap quantum simulators. With the further development
of 2D individual addressing, our work also makes a building block for a
large-scale ion trap quantum computer.
- Abstract(参考訳): 大きな量子ビット容量と個々の読み出し能力は、大規模量子コンピューティングとシミュレーションの2つの重要な要件である。
量子情報処理の主要な物理プラットフォームの一つとして、イオントラップは1dポールトラップでサイト解決された読み出しを持つ数十個のイオンと、2dペニングトラップでグローバル観測可能な数百個のイオンの量子シミュレーションを達成している。
しかし、これら2つの機能を1つのシステムに統合することは依然として非常に難しい。
ここでは,2次元ウィグナー結晶中の512イオンの安定トラップと,その横運動のサイドバンド冷却について報告する。
波長可変結合強度とパターンを有する長距離量子イジングモデルの量子シミュレーションを300イオンを用いて行った。
シングルショット計測におけるサイト分解能により,準アパラバティカルな地盤状態における空間相関パターンが高まることを観測した。
この空間分解能により、計算された集合フォノンモードとの比較により量子シミュレーション結果の検証が可能となる。
本研究は,古典的に抽出可能な量子力学のシミュレーションと,2次元イオントラップ量子シミュレータを用いたNISQアルゴリズムの実行方法について述べる。
2次元個別アドレスのさらなる開発により、我々の研究は大規模なイオントラップ量子コンピュータのビルディングブロックも作りました。
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