論文の概要: Erasing Doppler Dephasing Error in Rydberg Quantum Gates
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.06517v1
- Date: Tue, 9 Jul 2024 03:12:04 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-07-10 19:25:27.817038
- Title: Erasing Doppler Dephasing Error in Rydberg Quantum Gates
- Title（参考訳）: Rydberg量子ゲートにおけるドップラー劣化誤差の消去
- Authors: Rui Li, Jing Qian, Weiping Zhang,
- Abstract要約: RbとCs原子の2量子制御NOTゲートのファミリーはドップラーのデフォーカス誤差に対して完全に堅牢である。
その結果,高忠実度量子ゲートの原子温度要件を著しく低減した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 11.9926033152331
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The Doppler dephasing error due to residual thermal motion of qubit atoms is a major cause of fidelity loss in neutral-atom quantum gates. Besides cooling and trapping advancements, few effective methods exist to mitigate this error. In the present work, we introduce an error-erasing strategy that utilizes a pair of off-resonant fields to continuously dress the protected Rydberg state with an auxiliary state, which induces an opposite but enhanced sensitivity to the same source of Doppler dephasing error. Combining with an optimal control of laser pulses, we realize a family of Rydberg two-qubit controlled-NOT gates in Rb and Cs atoms that are fully robust to the Doppler dephasing error. We benchmark this gate operation with fidelity $F\approx0.9906$ at ${\it any}$ temperature for a lower-excited auxiliary state, and a higher fidelity of $F\approx0.9965$ can be attained for a ground-state auxiliary state at a temperature of 50 $\mu$K. Our results significantly reduce atomic temperature requirements for high-fidelity quantum gates, and may provide fundamental guidance to practical error-tolerant quantum computing with neutral atoms.
- Abstract（参考訳）: 量子ビット原子の残留熱移動によるドップラー劣化は、中性原子量子ゲートにおける忠実度損失の主な原因である。
冷却とトラップの進歩に加えて、この誤差を軽減する効果的な方法はほとんど存在しない。
本研究では,一対の非共振場を用いて保護されたRydberg状態と補助状態とを連続的に調整し,同一のドップラー劣化源に対して逆だが高感度の感度を誘導する誤差検出手法を提案する。
レーザパルスの最適制御と組み合わせることで、ドップラーの劣化に完全に耐性を持つRbおよびCs原子の2量子制御NOTゲートのファミリーを実現する。
我々は、このゲート動作を、低励起補助状態に対して$F\approx0.9906$ at ${\it any}$温度でベンチマークし、F\approx0.9965$の高忠実度を50$\mu$Kで基底状態補助状態に対して達成することができる。
その結果、高忠実度量子ゲートの原子温度要件を大幅に低減し、中性原子を用いた実用的なエラー耐性量子コンピューティングの基本的なガイダンスを提供することができた。
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