論文の概要: Toward hybrid quantum simulations with qubits and qumodes on trapped-ion platforms

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.07346v1
• Date: Wed, 9 Oct 2024 18:01:15 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-10-31 20:56:57.454846
• Title: Toward hybrid quantum simulations with qubits and qumodes on trapped-ion platforms
• Title（参考訳）: トラップイオンプラットフォーム上の量子ビットと量子モッドを用いたハイブリッド量子シミュレーションに向けて
• Authors: Jack Y. Araz, Matt Grau, Jake Montgomery, Felix Ringer,
• Abstract要約: トラップイオンプラットフォーム上での離散(量子)変数と連続(量子)変数を用いたハイブリッド量子コンピューティングの実現可能性について検討する。 既存のトラップイオン量子プラットフォームにおいて,高忠実度ハイブリッドゲートと測定操作が実現可能であることを示す。
• 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 explore the feasibility of hybrid quantum computing using both discrete (qubit) and continuous (qumode) variables on trapped-ion platforms. Trapped-ion systems have demonstrated record one- and two-qubit gate fidelities and long qubit coherence times while qumodes, which can be represented by the collective vibrational modes of the ion chain, have remained relatively unexplored for their use in computing. Using numerical simulations, we show that high-fidelity hybrid gates and measurement operations can be achieved for existing trapped-ion quantum platforms. As an exemplary application, we consider quantum simulations of the Jaynes-Cummings-Hubbard model, which is given by a one-dimensional chain of interacting spin and boson degrees of freedom. Using classical simulations, we study its real-time evolution and we develop a suitable variational quantum algorithm for the ground state preparation. Our results motivate further studies of hybrid quantum computing in this context, which may lead to direct applications in condensed matter and fundamental particle and nuclear physics.
• Abstract（参考訳）: トラップイオンプラットフォーム上での離散(量子)変数と連続(量子)変数を用いたハイブリッド量子コンピューティングの実現可能性について検討する。 トラップされたイオン系は記録的な1ビットと2ビットのゲートフィデリティと長いクビットコヒーレンス時間を示す一方、クアモッドはイオン鎖の集合振動モードで表されるが、コンピュータでの使用については比較的研究されていない。 数値シミュレーションを用いて,既存のトラップイオン量子プラットフォームにおいて,高忠実度ハイブリッドゲートと測定操作が実現可能であることを示す。 例として、相互作用するスピンとボゾン自由度の1次元連鎖によって与えられるJaynes-Cummings-Hubbardモデルの量子シミュレーションを考える。 従来のシミュレーションを用いて,そのリアルタイム進化を考察し,基底状態の準備に適した変分量子アルゴリズムを開発した。 我々の結果は、この文脈におけるハイブリッド量子コンピューティングのさらなる研究を動機付け、凝縮物質や素粒子、核物理学の直接的な応用に繋がる可能性がある。

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