論文の概要: Experimental realization of direct entangling gates between dual-type qubits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.05659v1
• Date: Tue, 8 Oct 2024 03:18:29 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-11-01 17:19:21.126010
• Title: Experimental realization of direct entangling gates between dual-type qubits
• Title（参考訳）: 二重型量子ビット間の直接絡み合うゲートの実験的実現
• Authors: Chenxi Wang, Chuanxin Huang, Hongxuan Zhang, Hongyuan Hu, Zhichao Mao, Panyu Hou, Yukai Wu, Zichao Zhou, Luming Duan,
• Abstract要約: 我々は、$S_1/2$と$D_5/2$137mathrmBa+$イオンの超微細方程式で符号化されたデュアルタイプの量子ビット間の直接絡み合うゲートを実証する。 デュアルタイプのモルマー・ソレンセンゲートに対して9,6.3(4)%のベル状態忠実度を$S$-$D$イオン対の間に達成し、同じタイプの$S$-$S$または$D$-$D$ゲートと同等である。 この技術はバックのオーバーヘッドを減らすことができる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.8241239147294883
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Dual-type qubits have become a promising way to suppress the crosstalk error of auxiliary operations in large-scale ion trap quantum computation. Here we demonstrate a direct entangling gate between dual-type qubits encoded in the $S_{1/2}$ and $D_{5/2}$ hyperfine manifolds of $^{137}\mathrm{Ba}^{+}$ ions. Our scheme is economic in the hardware, requiring only a single $532\,$nm laser system to entangle both qubit types by driving their Raman transitions. We achieve a Bell state fidelity of $96.3(4)\%$ for the dual-type Molmer-Sorensen gate between an $S$-$D$ ion pair, comparable to that for the same-type $S$-$S$ or $D$-$D$ gates. This technique can reduce the overhead for back-and-forth conversions between dual-type qubits in the quantum circuit with wide applications in quantum error correction and ion-photon quantum networks.
• Abstract（参考訳）: デュアル型量子ビットは、大規模イオントラップ量子計算における補助演算のクロストーク誤差を抑制するための有望な方法となっている。 ここでは、$S_{1/2}$と$D_{5/2}$の超微細多様体にエンタングゲートが符号化され、$^{137}\mathrm{Ba}^{+}$イオンの直交ゲートが示される。 我々の方式は、ハードウェアにおいて経済的であり、Raman遷移を駆動することで両キュービットタイプを絡めるために、わずか532\,$nmのレーザーシステムしか必要としない。 デュアルタイプのモルマー・ソレンセンゲートに対して9,6.3(4)\%のベル状態忠実度を$S$-$D$イオン対の間に達成し、同じタイプの$S$-$S$または$D$-$D$ゲートと同等である。 この技術は量子回路における二重型量子ビット間のバック・フォース変換のオーバーヘッドを減らし、量子エラー補正やイオン-フォトン量子ネットワークに広く応用することができる。

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