論文の概要: Cooperative engineering the multiple radio-frequency fields to reduce the X-junction barrier for ion trap chips

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2411.15676v1
• Date: Sun, 24 Nov 2024 01:00:56 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-11-26 14:20:02.821013
• Title: Cooperative engineering the multiple radio-frequency fields to reduce the X-junction barrier for ion trap chips
• Title（参考訳）: イオントラップチップのX接合障壁低減のための複数の高周波電界の協調工学
• Authors: Yarui Liu, Zhao Wang, Zixuan Xiang, Qikun Wang, Tianyang Hu, Xu Wang,
• Abstract要約: ジャンクションでのイオン遮断操作は、分離、マージ、交換など、より頻繁に使用される。 電波(RF)電極のジオメトリを最適化し、理想的なトラップ電場を生成するために、いくつかの研究がなされている。 複数個のRF電極を配置することで接合部の擬似電位障壁とイオン高さの変動を低減する方法が提案された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.581541697986182
• License:
• Abstract: With the increasing number of ion qubits and improving performance of sophisticated quantum algorithms, more and more scalable complex ion trap electrodes have been developed and integrated. Nonlinear ion shuttling operations at the junction are more frequently used, such as in the areas of separation, merging, and exchanging. Several studies have been conducted to optimize the geometries of the radio-frequency (RF) electrodes to generate ideal trapping electric fields with a lower junction barrier and an even ion height of the RF saddle points. However, this iteration is time-consuming and commonly accompanied by complicated and sharp electrode geometry. Therefore, high-accuracy fabrication process and high electric breakdown voltage are essential. In the current work, an effective method was proposed to reduce the junction's pseudo-potential barrier and ion height variation by setting several individual RF electrodes and adjusting each RF voltage amplitude without changing the geometry of the electrode structure. The simulation results show that this method shows the same effect on engineering the trapping potential and reducing the potential barrier, but requires fewer parameters and optimization time. By combining this method with the geometrical shape-optimizing, the pseudo-potential barrier and the ion height variation near the junction can be further reduced. In addition, the geometry of the electrodes can be simplified to relax the fabrication precision and keep the ability to engineer the trapping electric field in real-time even after the fabrication of the electrodes, which provides a potential all-electric degree of freedom for the design and control of the two-dimensional ion crystals and investigation of their phase transition.
• Abstract（参考訳）: イオン量子ビットの増加と高度な量子アルゴリズムの性能向上により、よりスケーラブルな複雑なイオントラップ電極が開発され、統合されている。 ジャンクションにおける非線形イオン遮断操作は、分離、マージ、交換といった領域においてより頻繁に使用される。 高周波(RF)電極のジオメトリを最適化して、低い接合障壁とRFサドル点の偶イオン高さを持つ理想的なトラップ電場を生成するために、いくつかの研究がなされている。 しかし、この反復は時間がかかり、一般に複雑で鋭い電極形状が伴う。 したがって、高精度な製造プロセスと電気分解電圧が不可欠である。 本研究は,複数個のRF電極を設定し,各RF電圧振幅を電極構造の形状を変えることなく調整することにより,接合の擬似電位障壁とイオン高さの変動を低減させる有効な方法である。 シミュレーションの結果, この手法は, 捕捉電位と潜在的な障壁の低減に同じ効果を示すが, パラメータや最適化時間が少なくなることがわかった。 この方法と幾何学的形状最適化を組み合わせることにより、接合部近傍の擬電位障壁とイオン高さ変動をさらに低減することができる。 さらに、電極の形状は、作製精度を緩和し、電極の製作後もトラップ電界をリアルタイムに設計する能力を維持するため、二次元イオン結晶の設計と制御のための潜在的全電気的自由度を提供し、相転移の研究を行うことができる。

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