論文の概要: Towards multiqudit quantum processor based on a $^{171}$Yb$^{+}$ ion
string: Realizing basic quantum algorithms
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.03121v1
- Date: Mon, 5 Feb 2024 15:48:43 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-02-06 15:21:31.551920
- Title: Towards multiqudit quantum processor based on a $^{171}$Yb$^{+}$ ion
string: Realizing basic quantum algorithms
- Title（参考訳）: 基本量子アルゴリズムの実現に向けて : $^{171}$yb$^{+}$イオン列に基づく量子プロセッサを目指して
- Authors: Ilia V. Zalivako, Anastasiia S. Nikolaeva, Alexander S. Borisenko,
Andrei E. Korolkov, Pavel L. Sidorov, Kristina P. Galstyan, Nikita V.
Semenin, Vasilii N. Smirnov, Mikhail A. Aksenov, Konstantin M. Makushin,
Evgeniy O. Kiktenko, Aleksey K. Fedorov, Ilya A. Semerikov, Ksenia Yu.
Khabarova, Nikolay N. Kolachevsky
- Abstract要約: 我々は,171ドルYb$+$イオンと8個の個別制御可能な4レベル量子ビット(量子)を用いた3次元線形ポールトラップに基づく量子プロセッサを実証する。
開発したイオントラップの設計は、個々のアドレス処理および読み出し光学系と共に量子アルゴリズムの実行を可能にする、高エレガントで低い加熱率を提供する。
この結果は,イオンを捕捉した量子プロセッサによるスケーラブルな量子プロセッサへの道を開いた。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 30.243813713554655
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We demonstrate a quantum processor based on a 3D linear Paul trap that uses
$^{171}$Yb$^{+}$ ions with 8 individually controllable four-level qudits
(ququarts), which is computationally equivalent to a 16-qubit quantum
processor. The design of the developed ion trap provides high secular
frequencies, low heating rate, which together with individual addressing and
readout optical systems allows executing quantum algorithms. In each of the 8
ions, we use four electronic levels coupled by E2 optical transition at 435nm
for qudit encoding. We present the results of single- and two- qubit operations
benchmarking, generation of a 5-particle Greenberger-Horne-Zeilinger entangled
state, and realizing basic quantum algorithms, including Bernstein-Vazirani and
Grover's search algorithms as well as H$_2$ and LiH molecular simulations. Our
results pave the way to scalable qudit-based quantum processors using trapped
ions.
- Abstract（参考訳）: 我々は、16量子ビットの量子プロセッサと同等の計算量を持つ8つの個別制御可能な4レベルqudits(ququarts)を持つ、$^{171}$yb$^{+}$イオンを用いた3次元線形ポールトラップに基づく量子プロセッサを実証する。
イオントラップの設計は、高周波周波数、低加熱率を提供し、個別のアドレッシングや読み出し光学系と共に量子アルゴリズムの実行を可能にする。
8個のイオンのそれぞれにおいて、4つの電子準位を435nmのE2光遷移で結合してquditエンコーディングを行う。
本稿では,単一および2ビットの演算ベンチマーク,5粒子のグリーンベルガー・ホルン・ザイリンガー絡み状態の生成,およびベルンシュタイン・ヴァジラニやグロバーの探索アルゴリズム,H$_2$,LiH分子シミュレーションなどの基本量子アルゴリズムの実現について述べる。
以上の結果から,quditを用いた量子プロセッサのスケーラブル化への道が開けた。
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