論文の概要: Photo-induced charge carrier dynamics in a semiconductor-based ion trap
investigated via motion-sensitive qubit transitions
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2312.00059v1
- Date: Wed, 29 Nov 2023 16:19:55 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-12-04 17:24:56.729423
- Title: Photo-induced charge carrier dynamics in a semiconductor-based ion trap
investigated via motion-sensitive qubit transitions
- Title（参考訳）: 移動感応性量子ビット遷移による半導体イオントラップの光誘起電荷キャリアダイナミクスの研究
- Authors: Woojun Lee, Daun Chung, Honggi Jeon, Beomgeun Cho, KwangYeul Choi,
SeungWoo Yoo, Changhyun Jung, Junho Jeong, Changsoon Kim, Dong-Il "Dan'' Cho,
Taehyun Kim
- Abstract要約: 本稿では,トラップイオンと光誘起層場との系統的相互作用により,半導体の光誘起帯電モデルを提案する。
イオンの熱運動から生じる不整合誤差とは対照的に、コヒーレント誤差は、イオンの量子制御中に顕著に印加される成層場によって引き起こされる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.90220662841177
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Ion trap systems built upon microfabricated chips have emerged as a promising
platform for quantum computing to achieve reproducible and scalable structures.
However, photo-induced charging of materials in such chips can generate
undesired stray electric fields that disrupt the quantum state of the ion,
limiting high-fidelity quantum control essential for practical quantum
computing. While crude understanding of the phenomena has been gained
heuristically over the past years, explanations for the microscopic mechanism
of photo-generated charge carrier dynamics remains largely elusive. Here, we
present a photo-induced charging model for semiconductors, whose verification
is enabled by a systematic interaction between trapped ions and photo-induced
stray fields from exposed silicon surfaces in our chip. We use motion-sensitive
qubit transitions to directly characterize the stray field and analyze its
effect on the quantum dynamics of the trapped ion. In contrast to incoherent
errors arising from the thermal motion of the ion, coherent errors are induced
by the stray field, whose effect is significantly imprinted during the quantum
control of the ion. These errors are investigated in depth and methods to
mitigate them are discussed. Finally, we extend the implications of our study
to other photo-induced charging mechanisms prevalent in ion traps.
- Abstract（参考訳）: マイクロファブリケーションチップ上に構築されたイオントラップシステムは、再現可能でスケーラブルな構造を実現するための量子コンピューティングの有望なプラットフォームとして登場した。
しかし、そのようなチップ内の材料の光誘起帯電は、イオンの量子状態を破壊する望ましくない成層電界を発生させ、実用的な量子コンピューティングに必須な高忠実性量子制御を制限することができる。
この現象の粗雑な理解は過去数年間に大きくなりつつあるが、光発生電荷キャリアの力学の微視的なメカニズムの説明はいまだに解明されていない。
そこで,本研究では半導体の光誘起帯電モデルを提案し,チップのシリコン表面からの捕捉イオンと光誘起成層場との系統的相互作用によって検証を行う。
運動に敏感な量子ビット遷移を用いて、ストライ場を直接特徴づけ、捕捉されたイオンの量子力学への影響を分析する。
イオンの熱運動から生じる非コヒーレントな誤差とは対照的に、コヒーレントな誤差は、イオンの量子制御中に著しくインプリントされるストレイ場によって引き起こされる。
これらの誤差を深く調査し,その軽減法について考察する。
最後に、イオントラップで広く見られる他の光誘起帯電機構に本研究の影響を拡大する。
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