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

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.04730v2
• Date: Fri, 20 Dec 2024 09:42:56 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-12-23 16:20:27.809559
• 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頑健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 Nünnerich, Daniel Cohen, Patrick Barthel, Patrick H. Huber, Dorna Niroomand, Alex Retzker, Christof Wunderlich,
• Abstract要約: このゲートの速度は、以前に実証された2ビットのエンタングリング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
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• Abstract: A novel two-qubit entangling gate for trapped-ion quantum processors is proposed theoretically and demonstrated experimentally. During the gate, double-dressed quantum states are created by applying a phase-modulated continuous driving field. The speed of this gate is an order of magnitude higher than that of previously demonstrated radio frequency (RF) controlled two-qubit entangling gates in static magnetic field gradients. At the same time, the field driving the gate, dynamically decouples the qubits from amplitude and frequency noise, increasing the qubits' coherence time by three 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）: トラップイオン量子プロセッサのための新しい2量子エンタングゲートが理論的に提案され、実験的に実証された。 ゲートの間、位相変調された連続駆動場を適用して二重装束量子状態を生成する。 このゲートの速度は、静的磁場勾配において、以前に実証された無線周波数(RF)制御された2ビットエンタングリングゲートよりも桁違いに高い。 同時に、ゲートを駆動する磁場は、クビットを振幅と周波数ノイズから動的に切り離し、クビットのコヒーレンス時間を3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れば、ベル状態 $|\Phi^+ \rangle$ と $|\Psi^+\rangle$ in $\leq 313$ $\mathrm{\mathrm{\mu}}$s が 98^{+2}_{-3}$ となる。 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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