論文の概要: High-fidelity universal gates in the $^{171}$Yb ground state nuclear spin qubit

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2411.11708v1
• Date: Mon, 18 Nov 2024 16:36:32 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-11-19 14:26:55.314010
• Title: High-fidelity universal gates in the $^{171}$Yb ground state nuclear spin qubit
• Title（参考訳）: 基底状態核スピン量子ビット$^{171}$Ybにおける高忠実な普遍ゲート
• Authors: J. A. Muniz, M. Stone, D. T. Stack, M. Jaffe, J. M. Kindem, L. Wadleigh, E. Zalys-Geller, X. Zhang, C. -A. Chen, M. A. Norcia, J. Epstein, E. Halperin, F. Hummel, T. Wilkason, M. Li, K. Barnes, P. Battaglino, T. C. Bohdanowicz, G. Booth, A. Brown, M. O. Brown, W. B. Cairncross, K. Cassella, R. Coxe, D. Crow, M. Feldkamp, C. Griger, A. Heinz, A. M. W. Jones, H. Kim, J. King, K. Kotru, J. Lauigan, J. Marjanovic, E. Megidish, M. Meredith, M. McDonald, R. Morshead, S. Narayanaswami, C. Nishiguchi, T. Paule, K. A. Pawlak, K. L. Pudenz, D. Rodríguez Pérez, A. Ryou, J. Simon, A. Smull, M. Urbanek, R. J. M. van de Veerdonk, Z. Vendeiro, T. -Y. Wu, X. Xie, B. J. Bloom,
• Abstract要約: 単一キュービットゲートと2キュービットゲートを個別に制御し並列に適用した汎用高忠実ゲートセットを実証する。 これらの結果は、中性原子を用いた複雑で一般的な量子計算を実行するための重要なマイルストーンである。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.14213550976537648
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• Abstract: Arrays of optically trapped neutral atoms are a promising architecture for the realization of quantum computers. In order to run increasingly complex algorithms, it is advantageous to demonstrate high-fidelity and flexible gates between long-lived and highly coherent qubit states. In this work, we demonstrate a universal high-fidelity gate-set with individually controlled and parallel application of single-qubit gates and two-qubit gates operating on the ground-state nuclear spin qubit in arrays of tweezer-trapped $^{171}$Yb atoms. We utilize the long lifetime, flexible control, and high physical fidelity of our system to characterize native gates using single and two-qubit Clifford and symmetric subspace randomized benchmarking circuits with more than 200 CZ gates applied to one or two pairs of atoms. We measure our two-qubit entangling gate fidelity to be 99.72(3)% (99.40(3)%) with (without) post-selection. In addition, we introduce a simple and optimized method for calibration of multi-parameter quantum gates. These results represent important milestones towards executing complex and general quantum computation with neutral atoms.
• Abstract（参考訳）: 光に閉じ込められた中性原子の配列は、量子コンピュータの実現に有望なアーキテクチャである。 より複雑なアルゴリズムを実行するには、長寿命と高一貫性の量子ビット状態の間に高忠実で柔軟なゲートを示すのが有利である。 本研究では, ツイーザートラッピング$^{171}$Yb原子配列の基底状態核スピン量子ビット上で動作する1量子ビットゲートと2量子ビットゲートの個々に制御された並列的応用による普遍的な高忠実度ゲートセットを示す。 我々は1対または2対の原子に200以上のCZゲートを印加した1および2量子ビットクリフォードと対称部分空間ランダム化ベンチマーク回路を用いて、我々のシステムの長寿命、フレキシブル制御、高物理忠実性を利用してネイティブゲートを特徴付ける。 我々は,2ビットエンタングリングゲートの忠実度を99.72(3)% (99.40(3)%) とし, (無) ポストセレクションで測定した。 さらに,マルチパラメータ量子ゲートのキャリブレーションをシンプルかつ最適化する手法を提案する。 これらの結果は、中性原子を用いた複雑で一般的な量子計算を実行するための重要なマイルストーンである。

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