論文の概要: An architecture for two-qubit encoding in neutral ytterbium-171 atoms

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.13134v2
• Date: Tue, 12 Nov 2024 21:36:02 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-11-14 19:24:54.832106
• Title: An architecture for two-qubit encoding in neutral ytterbium-171 atoms
• Title（参考訳）: 中性イッテルビウム-171原子における2量子符号化のアーキテクチャ
• Authors: Zhubing Jia, William Huie, Lintao Li, Won Kyu Calvin Sun, Xiye Hu, Aakash, Healey Kogan, Abhishek Karve, Jong Yeon Lee, Jacob P. Covey,
• Abstract要約: 我々は、中性イッテルビウム-171原子の光「時計」遷移と核スピン-1/2自由度の中で2つの量子ビットを符号化するアーキテクチャを提案する。 この4次元クォート空間内の全ての状態の高忠実度制御にインスパイアされた我々は、クォート内(単一原子)1と2のキュービットゲート、2つのクォート間(2つの原子)2と4つのキュービットゲート、量子非復調(QND)リードアウトのためのツールボックスを提示する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.441843614542549
• License:
• Abstract: We present an architecture for encoding two qubits within the optical "clock" transition and nuclear spin-1/2 degree of freedom of neutral ytterbium-171 atoms. Inspired by recent high-fidelity control of all pairs of states within this four-dimensional ququart space, we present a toolbox for intra-ququart (single atom) one- and two-qubit gates, inter-ququart (two atom) Rydberg-based two- and four-qubit gates, and quantum nondemolition (QND) readout. We then use this toolbox to demonstrate the advantages of the ququart encoding for entanglement distillation and quantum error correction which exhibit superior hardware efficiency and better performance in some cases since fewer two-atom (Rydberg-based) operations are required. Finally, leveraging single-state QND readout in our ququart encoding, we present a unique approach to studying interactive circuits as well as to realizing a symmetry protected topological phase of a spin-1 chain with a shallow, constant-depth circuit. These applications are all within reach of recent experiments with neutral ytterbium-171 atom arrays or with several trapped ion species.
• Abstract（参考訳）: 我々は、中性イッテルビウム-171原子の光「時計」遷移と核スピン-1/2自由度の中で2つの量子ビットを符号化するアーキテクチャを提案する。 この4次元クォート空間内の全ての状態の高忠実度制御にインスパイアされた我々は、クォート内(単一原子)1と2のキュービットゲート、2つのクォート間(2つの原子)2と4つのキュービットゲート、量子非復調(QND)リードアウトのためのツールボックスを提示する。 次に,このツールボックスを用いて,2原子演算の少ない場合において,より優れたハードウェア効率と性能を示す量子誤り訂正と絡み込み蒸留の量子符号化の利点を実証する。 最後に、量子符号化における単一状態QNDの読み出しを生かし、浅い一定の深さの回路を持つスピン-1鎖の対称性保護トポロジカル位相を実現するために、インタラクティブ回路の研究にユニークなアプローチを提案する。 これらの応用はすべて、中性イッテルビウム-171原子配列またはいくつかのイオン種を含む最近の実験の到達範囲内である。

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