論文の概要: Fast, robust and laser-free universal entangling gates for trapped-ion quantum computing

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.04730v1
• Date: Thu, 7 Mar 2024 18:33:50 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-03-08 13:06:11.010983
• Title: Fast, robust and laser-free universal entangling gates for trapped-ion quantum computing
• Title（参考訳）: トラップイオン量子コンピューティングのための高速で堅牢でレーザーフリーなユニバーサルエンタングゲート
• Authors: Markus N\"unnerich, Daniel Cohen, Patrick Barthel, Patrick H. Huber, Dorna Niroomand, Alex Retzker, and Christof Wunderlich
• Abstract要約: このゲートの速度は、静的磁場勾配において以前に実証された2量子エンタングルゲートよりも桁違いに高い。 ゲートは1キュービットあたり1つの連続RFフィールドしか必要とせず、量子プロセッサを多数のキュービットに拡張するのに適している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.063218695552192
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: A novel two-qubit entangling gate for RF-controlled trapped-ion quantum processors is proposed theoretically and demonstrated experimentally. The speed of this gate is an order of magnitude higher than that of previously demonstrated two-qubit entangling gates in static magnetic field gradients. At the same time, the phase-modulated field driving the gate, dynamically decouples the qubits from amplitude and frequency noise, increasing the qubits' coherence time by two orders of magnitude. The gate requires only a single continuous RF field per qubit, making it well suited for scaling a quantum processor to large numbers of qubits. Implementing this entangling gate, we generate the Bell states $|\Phi^+\rangle$ and $|\Psi^+\rangle$ in $\leq 313$ $\mathrm{\mathrm{\mu}}$s with fidelities up to $98^{+2}_{-3}$ % in a static magnetic gradient of only 19.09 T/m. At higher magnetic field gradients, the entangling gate speed can be further improved to match that of laser-based counterparts.
• Abstract（参考訳）: rf制御トラップイオン量子プロセッサのための新しい2量子ビット絡み込みゲートを理論的に提案し,実験的に実証した。 このゲートの速度は、静的磁場勾配において以前に実証された2量子エンタングルゲートよりも桁違いに高い。 同時に、ゲートを駆動する位相変調場は、振幅と周波数ノイズから量子ビットを動的に分離し、量子ビットのコヒーレンス時間を2桁増加させる。 ゲートは1キュービットあたり1つの連続RFフィールドしか必要とせず、量子プロセッサを多数のキュービットに拡張するのに適している。 この絡み合ったゲートを実装すると、ベル状態 $|\Phi^+\rangle$ と $|\Psi^+\rangle$ in $\leq 313$ $\mathrm{\mathrm{\mu}}$s が 98^{+2}_{-3}$ % の静磁場勾配で生成される。 より高磁場勾配では、エンタングルゲートの速度はレーザーベースのものと一致するようにさらに向上することができる。

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