論文の概要: Scalable High-Dimensional Multipartite Entanglement with Trapped Ions

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.19735v1
• Date: Mon, 29 Jul 2024 06:54:50 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-07-30 14:56:26.213096
• Title: Scalable High-Dimensional Multipartite Entanglement with Trapped Ions
• Title（参考訳）: トラップイオンによるスケーラブルな高次元マルチパーティライトエンタングルメント
• Authors: Harsh Vardhan Upadhyay, Sanket Kumar Tripathy, Ting Rei Tan, Baladitya Suri, Athreya Shankar,
• Abstract要約: 我々は、有名な1軸ツイスト(OAT)ハミルトニアンを、クォーディットに対して$N$ qubitsで一般化する。 任意の原子数$N$の積状態から始めると、BOATの下での力学は、クォートやクォートに対するGHZ状態を形成する。 本研究の結果は,現在の原子ベースの量子ハードウェア上での高次元多部絡みのスケーラブルな生成と証明の道を開くものである。
• 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: We propose a protocol for the preparation of generalized Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ) states of $N$ atoms each with $d=3$ or $4$ internal levels. We generalize the celebrated one-axis twisting (OAT) Hamiltonian for $N$ qubits to qudits by including OAT interactions of equal strengths between every pair of qudit levels, a protocol we call as balanced OAT (BOAT). Analogous to OAT for qubits, we find that starting from a product state of an arbitrary number of atoms $N$, dynamics under BOAT leads to the formation of GHZ states for qutrits ($d=3$) and ququarts ($d=4$). While BOAT could potentially be realized on several platforms where all-to-all coupling is possible, here we propose specific implementations using trapped ion systems. We show that preparing these states with a fidelity above a threshold value rules out lower dimensional entanglement than that of the generalized GHZ states. For qutrits, we also propose a protocol to bound the fidelity that requires only global addressing of the ion crystal and single-shot readout of one of the levels. Our results open a path for the scalable generation and certification of high-dimensional multipartite entanglement on current atom-based quantum hardware.
• Abstract（参考訳）: 一般化されたグリーンベルガー・ホルン・ザイリンガー状態(GHZ)を、それぞれ$d=3$または$4$の内部準位を持つ$N$原子で作成するためのプロトコルを提案する。 我々は、キューディットに対して1軸ツイスト(OAT)ハミルトニアンを1対のキューディットレベル間の等しい強度のOAT相互作用を含むことで一般化し、このプロトコルをバランスドOAT(BOAT)と呼ぶ。 量子ビットの OAT と類似して、任意の原子数$N$ の積状態から、BOAT の下での力学は、クォート(d=3$)およびクォート(d=4$)の GHZ 状態を形成する。 BOATは、オール・ツー・オールの結合が可能な複数のプラットフォームで実現可能であるが、ここでは、トラップされたイオンシステムを用いた特定の実装を提案する。 しきい値以上の忠実度でこれらの状態を作成することは、一般化されたGHZ状態よりも低次元の絡み合いを規定することを示します。 また, イオン結晶のグローバルアドレス化と1つのレベルの単発読み出ししか必要としない忠実度を束縛するプロトコルを提案する。 本研究の結果は,現在の原子ベースの量子ハードウェア上での高次元多部絡みのスケーラブルな生成と証明の道を開くものである。

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