論文の概要: Scalable, high-fidelity all-electronic control of trapped-ion qubits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.07694v1
• Date: Wed, 10 Jul 2024 14:21:58 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-07-11 16:22:15.932614
• Title: Scalable, high-fidelity all-electronic control of trapped-ion qubits
• Title（参考訳）: 捕捉イオン量子ビットのスケーラブルで高忠実な全電子制御
• Abstract要約: 既存の量子ビット制御へのアプローチは、スケールパフォーマンスのトレードオフに悩まされ、有用なデバイスへの進歩を妨げる。 我々は、このボトルネックを緩和する電子的に制御されたイオン量子コンピュータのビジョンを示す。 最大10キュービットまでの制御が可能な7ゾーンイオントラップで低ノイズサイト選択型単一および2キュービットゲートを実験的に実証した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The central challenge of quantum computing is implementing high-fidelity quantum gates at scale. However, many existing approaches to qubit control suffer from a scale-performance trade-off, impeding progress towards the creation of useful devices. Here, we present a vision for an electronically controlled trapped-ion quantum computer that alleviates this bottleneck. Our architecture utilizes shared current-carrying traces and local tuning electrodes in a microfabricated chip to perform quantum gates with low noise and crosstalk regardless of device size. To verify our approach, we experimentally demonstrate low-noise site-selective single- and two-qubit gates in a seven-zone ion trap that can control up to 10 qubits. We implement electronic single-qubit gates with 99.99916(7)% fidelity, and demonstrate consistent performance with low crosstalk across the device. We also electronically generate two-qubit maximally entangled states with 99.97(1)% fidelity and long-term stable performance over continuous system operation. These state-of-the-art results validate the path to directly scaling these techniques to large-scale quantum computers based on electronically controlled trapped-ion qubits.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングにおける中心的な課題は、大規模に高忠実な量子ゲートを実装することである。 しかし、キュービット制御に対する既存の多くのアプローチは、スケールパフォーマンスのトレードオフに悩まされており、有用なデバイスの開発への進歩を妨げている。 ここでは、このボトルネックを緩和する電子的に制御された閉じ込められたイオン量子コンピュータのビジョンを示す。 本アーキテクチャでは,マイクロファブリケートチップ内の電流伝達トレースと局所チューニング電極を用いて,デバイスサイズに関係なく低雑音・クロストークの量子ゲートを行う。 提案手法を検証するため, 最大10キュービットまで制御可能な7ゾーンイオントラップにおいて, 低ノイズサイト選択型単一および2キュービットゲートを実験的に実証した。 我々は99.99916(7)%の忠実度を持つ電子シングルキュービットゲートを実装し、デバイス間のクロストークの低い一貫した性能を示す。 また, 連続系の動作に対して, 99.97(1)%の忠実度と長期安定性能を有する2量子最大絡み合い状態も電子的に生成する。 これらの最先端の結果は、電子的に制御されたイオン量子ビットに基づいてこれらの技術を大規模量子コンピュータに直接スケーリングする方法を検証する。

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