論文の概要: Resource state generation in a hybrid matter-photon quantum information processor

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.17265v1
• Date: Fri, 30 Aug 2024 13:07:19 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-09-02 15:18:38.052689
• Title: Resource state generation in a hybrid matter-photon quantum information processor
• Title（参考訳）: 複合物質-光子量子情報プロセッサにおける資源状態生成
• Authors: Yu Liu, Martin B. Plenio,
• Abstract要約: 物質とフォトニック自由度を統合するハイブリッド量子アーキテクチャは、スケーラブルでフォールトトレラントな量子コンピューティングへの有望な経路を示す。 このアプローチは、光度自由度を用いた遠方レジスタ間の密接な操作と、固体レジスタ内の物質量子ビット間の直接相互作用を組み合わせる必要がある。 これらの課題は、スピン間相互作用の全てを変調して、不要な長距離相互作用を排除しつつ、最も近い隣り合う結合を保ちながら、パルス制御シーケンスで解決する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.449096139274935
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Hybrid quantum architectures that integrate matter and photonic degrees of freedom present a promising pathway toward scalable, fault-tolerant quantum computing. This approach needs to combine well-established entangling operations between distant registers using photonic degrees of freedom with direct interactions between matter qubits within a solid-state register. The high-fidelity control of such a register, however, poses significant challenges. In this work, we address these challenges with pulsed control sequences which modulate all inter-spin interactions to preserve the nearest-neighbor couplings while eliminating unwanted long-range interactions. We derive pulse sequences, including broadband and selective gates, using composite pulse and shaped pulse techniques as well as optimal control methods. This ensures robustness against uncertainties in spin positions, static offset detunings, and Rabi frequency fluctuations of the control fields. The control techniques developed here apply well beyond the present setting to a broad range of physical platforms. We demonstrate the efficacy of our methods for the resource state generation for fusion-based quantum computing in four- and six-spin systems encoded in the electronic ground states of nitrogen-vacancy centers. We also outline other elements of the proposed architecture, highlighting its potential for advancing quantum computing technology.
• Abstract（参考訳）: 物質とフォトニック自由度を統合するハイブリッド量子アーキテクチャは、スケーラブルでフォールトトレラントな量子コンピューティングへの有望な経路を示す。 このアプローチは、光度自由度を用いた遠方レジスタ間の密接な操作と、固体レジスタ内の物質量子ビット間の直接相互作用を組み合わせる必要がある。 しかし、そのようなレジスタの高忠実度制御は、重大な課題を生じさせる。 本研究では、これらの課題に対して、スピン間相互作用をすべて変調して、不要な長距離相互作用を排除しつつ、最も近い隣り合う結合を保ちながら、パルス制御シーケンスを用いて対処する。 我々は、合成パルスと形状パルス技術と最適制御法を用いて、ブロードバンドと選択ゲートを含むパルスシーケンスを導出する。 これにより、スピン位置の不確実性、静的オフセットデチューニング、および制御場のラビ周波数変動に対するロバスト性を保証する。 ここで開発された制御技術は、様々な物理プラットフォームに応用できる。 窒素空洞中心の電子状態に符号化された4-および6-スピン系における核融合型量子コンピューティングのための資源状態生成法の有効性を実証する。 また,提案アーキテクチャの他の要素についても概説し,量子コンピューティング技術の進歩の可能性を強調した。

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