論文の概要: A fiber array architecture for atom quantum computing

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2411.08502v1
• Date: Wed, 13 Nov 2024 10:39:41 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-11-14 16:10:57.960493
• Title: A fiber array architecture for atom quantum computing
• Title（参考訳）: 原子量子コンピューティングのためのファイバーアレイアーキテクチャ
• Authors: Xiao Li, Jia-Yi Hou, Jia-Chao Wang, Guang-Wei Wang, Xiao-Dong He, Feng Zhou, Yi-Bo Wang, Min Liu, Jin Wang, Peng Xu, Ming-Sheng Zhan,
• Abstract要約: 本稿では、個々の原子を完全に独立に制御できる原子量子コンピューティングのためのファイバーアレイアーキテクチャを提案する。 2次元光ツイーザにおける10個の単一原子のトラップと独立制御を実験的に実証した。 我々の研究は、中性原子量子コンピュータ上での時間効率な量子アルゴリズムの実行方法である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 29.574286367992432
• License:
• Abstract: Arrays of single atoms trapped in optical tweezers are increasingly recognized as a promising platform for scalable quantum computing. In both the fault-tolerant and NISQ eras, the ability to individually control qubits is essential for the efficient execution of quantum circuits. Time-division multiplexed control schemes based on atom shuttling or beam scanning have been employed to build programmable neutral atom quantum processors, but achieving high-rate, highly parallel gate operations remains a challenge. Here, we propose a fiber array architecture for atom quantum computing capable of fully independent control of individual atoms. The trapping and addressing lasers for each individual atom are emitted from the same optical waveguide, enabling robust control through common-mode suppression of beam pointing noise. Using a fiber array, we experimentally demonstrate the trapping and independent control of ten single atoms in two-dimensional optical tweezers, achieving individually addressed single-qubit gate with an average fidelity of 0.9966(3). Moreover, we perform simultaneous arbitrary single-qubit gate on four randomly selected qubits, resulting in an average fidelity of 0.9961(4). Our work paves the way for time-efficient execution of quantum algorithms on neutral atom quantum computers.
• Abstract（参考訳）: 光ツイーザーに閉じ込められた単一原子の配列は、スケーラブルな量子コンピューティングのための有望なプラットフォームとしてますます認識されている。 フォールトトレラントとNISQの両時代において、量子回路の効率的な実行には量子ビットを個別に制御する能力が不可欠である。 原子シャットリングやビーム走査に基づく時間分割多重制御スキームは、プログラム可能な中性原子量子プロセッサを構築するために使われてきたが、高速で高並列なゲート演算を実現することは依然として課題である。 本稿では、個々の原子を完全に独立に制御できる原子量子コンピューティングのためのファイバーアレイアーキテクチャを提案する。 個々の原子に対するトラップとアドレッシングレーザは同じ光導波路から放出され、ビームポインティングノイズの共通モード抑制によるロバスト制御を可能にする。 ファイバアレイを用いて、2次元光ツイーザにおける10個の単一原子のトラップと独立制御を実験的に実証し、平均密度0.9966(3)の単一量子ビットゲートを個別に処理した。 さらに、4つのランダムに選択されたキュービット上で、任意の任意の単一キュービットゲートを同時に実行し、その結果、平均忠実度は0.9961(4)となる。 我々の研究は、中性原子量子コンピュータ上での時間効率な量子アルゴリズムの実行方法である。

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