論文の概要: Comparing the performance of practical two-qubit gates for individual ${}^{171}$Yb ions in yttrium orthovanadate
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.23613v1
- Date: Thu, 31 Oct 2024 03:55:08 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-11-28 17:07:42.65479
- Title: Comparing the performance of practical two-qubit gates for individual ${}^{171}$Yb ions in yttrium orthovanadate
- Title（参考訳）: Yttrium orthovanadateにおける個々の${}^{171}$Ybイオンの実用的な2量子ゲートの性能の比較
- Authors: Mahsa Karimi, Faezeh Kimiaee Asadi, Stephen C. Wein, Christoph Simon,
- Abstract要約: 個別イタリウム (Yb) 希土類イオン間の制御NOT(CNOT)ゲートの実装法について検討した。
実験実施の可能性を評価するため,各スキームのゲート忠実度を計算した。
我々は、確率的光子干渉に基づくスキームは、協調性を伴う最良の忠実度スケーリングを提供すると結論付けた。
- 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: In this paper, we investigate three schemes for implementing Controlled-NOT (CNOT) gates between individual ytterbium (Yb) rare-earth ions doped into yttrium orthovanadate (YVO$_4$ or YVO). Specifically, we investigate the CNOT gates based on magnetic dipolar interactions between Yb ions, photon scattering off a cavity, and a photon interference-based protocol, with and without an optical cavity. We introduce a theoretical framework for precise computations of gate infidelity, accounting for noise effects. We then compute the gate fidelity of each scheme to evaluate the feasibility of their experimental implementation. Based on these results, we compare the performance of the gate schemes and discuss their respective advantages and disadvantages. We conclude that the probabilistic photon interference-based scheme offers the best fidelity scaling with cooperativity and is superior with the current technology of Yb values, while photon scattering is nearly deterministic but slower with less favourable fidelity scaling as a function of cooperativity. The cavityless magnetic dipolar scheme provides a fast, deterministic gate with high fidelity if close ion localization can be realized.
- Abstract（参考訳）: 本稿では,YVO$_4$(YVO)とYVO$_4$(YVO)にドープされたイッテルビウム(Yb)レアアースイオン間の制御NOT(CNOT)ゲートを実装するための3つの手法について検討する。
具体的には、Ybイオン間の磁気双極子相互作用、共振器からの光子散乱、光子干渉に基づくプロトコルに基づくCNOTゲートについて検討する。
ノイズ効果を考慮したゲート不整合の高精度計算のための理論的枠組みを提案する。
次に,各スキームのゲート忠実度を計算し,実験実装の実現可能性を評価する。
これらの結果に基づき,ゲート方式の性能を比較し,それぞれの利点と欠点について考察する。
確率的光子干渉に基づく手法は、コヒータティティの関数として好ましくない光子散乱がほとんど決定的だが遅いのに対して、コヒータティティティの関数として最良のフィダリティスケーリングを提供し、Yb値の現在の技術よりも優れていると結論付けている。
キャビタレス磁気双極子スキームは、近接イオンの局在が実現できれば、高忠実度で高速で決定論的ゲートを提供する。
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