論文の概要: Generation of complete graph states in a spin-$1/2$ Heisenberg chain
with a globally optimized magnetic field
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2401.01986v1
- Date: Wed, 3 Jan 2024 21:32:35 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-01-05 16:21:13.341827
- Title: Generation of complete graph states in a spin-$1/2$ Heisenberg chain
with a globally optimized magnetic field
- Title（参考訳）: グローバルに最適化された磁場を有するスピン$1/2$ハイゼンベルク鎖における完全グラフ状態の生成
- Authors: X. X. Li, D. X. Li, X. Q. Shao
- Abstract要約: 我々は,時間変化磁場を受けるスピン$1/2$ハイゼンベルク$XX$鎖を用いて,多粒子完全グラフ状態を生成する方法を提案する。
我々のスキームは、量子最適制御理論によって促進されるリアルタイム磁場形成と、原子間の最も近い隣り合う相互作用にのみ依存する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Graph states possess significant practical value in measurement-based quantum
computation, with complete graph states that exhibit exceptional performance in
quantum metrology. In this work, we introduce a method for generating
multiparticle complete graph states using a spin-$1/2$ Heisenberg $XX$ chain
subjected to a time-varying magnetic field, which applies to a wide range of
systems. Our scheme relies exclusively on nearest-neighbor interactions between
atoms, with real-time magnetic field formation facilitated by quantum optimal
control theory. We focus specifically on neutral-atom systems, finding that
multiparticle complete graph states with $N=3\sim6$ can be achieved in less
than $0.25~\mu{\rm s}$, utilizing a hopping amplitude of ${J}/{(2\pi)} =
-2.443~{\rm MHz}$. This assumes an initial state provided by an equal-weight
superposition of all spin states that are encoded by the dipolar interacting
Rydberg states. Additionally, we thoroughly address various experimental
imperfections and showcase the robustness of our approach against atomic
vibrations, fluctuations in pulse amplitude, and spontaneous emission of
Rydberg states. Considering the common occurrence of disturbances in
experimental setups of neutral-atom systems, our one-step strategy for
achieving such graph states emerges as a more empirically viable alternative to
techniques based on controlled-Z gates.
- Abstract（参考訳）: グラフ状態は測定ベースの量子計算において重要な実用的価値を持ち、完全なグラフ状態は量子力学において例外的な性能を示す。
本研究では,時間変化磁場を受けるスピン=1/2$ハイゼンベルク$XX$チェーンを用いて,多粒子完全グラフ状態を生成する手法を提案する。
本手法は, 量子最適制御理論によって促進されるリアルタイム磁場形成により, 原子間の近接-近接相互作用にのみ依存する。
我々は特に中性原子系に注目し、$N=3\sim6$の多粒子完全グラフ状態は$0.25~\mu{\rm s}$以下で達成でき、${J}/{(2\pi)} = -2.443~{\rm MHz}$のホッピング振幅を利用する。
これは、双極子相互作用 rydberg 状態によってエンコードされる全てのスピン状態の等しい重み付けによって与えられる初期状態を仮定する。
さらに, 種々の実験的欠陥に徹底的に対処し, 原子振動, パルス振幅の変動, およびリドベルク状態の自然放出に対する我々のアプローチの堅牢性を示す。
ニュートラル原子系の実験装置における乱れの一般的な発生を考えると、このようなグラフ状態を達成するための一段階の戦略は、制御Zゲートに基づく技術よりも経験的に有効な代替手段として現れる。
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