論文の概要: Fast mixed-species quantum logic gates for trapped-ion quantum networks

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.07185v1
• Date: Tue, 10 Dec 2024 04:47:53 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-12-11 14:36:36.077195
• Title: Fast mixed-species quantum logic gates for trapped-ion quantum networks
• Title（参考訳）: トラップイオン量子ネットワークのための高速混合量子論理ゲート
• Authors: Zain Mehdi, Varun D. Vaidya, Isabelle Savill-Brown, Phoebe Grosser, Alexander K. Ratcliffe, Haonan Liu, Simon A. Haine, Joseph J. Hope, C. Ricardo Viteri,
• Abstract要約: 本稿では, トラップイオン量子コンピュータにおける高速混在動作に対するアプローチを提案する。 我々は、混合同位体と混合種のイオン対の間にMHz速ゲートを実現するパルス列の理論と機械設計を開発する。 混合種高速ゲート機構により,物質-光子界面の高速スピン脱落に対するイオン-光子絡みの保護が可能であることを実証した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 34.26719239756968
• License:
• Abstract: Quantum logic operations between physically distinct qubits is an essential aspect of large-scale quantum information processing. We propose an approach to high-speed mixed-species entangling operations in trapped-ion quantum computers, based on mechanical excitation of spin-dependent ion motion by ultrafast pulsed lasers. We develop the theory and machine-design of pulse sequences that realise MHz-speed `fast gates' between a range of mixed-isotope and mixed-species ion pairings with experimentally-realistic laser controls. We demonstrate the robustness of the gate mechanism against expected experimental errors, and identify errors in ultrafast single-qubit control as the primary technical limitation. We demonstrate that the mixed-species fast gate mechanism enables the protection of ion-photon entanglement against rapid spin dephasing of matter-photon interfaces, paving the path for high-fidelity and high-speed quantum networking in trapped-ion architectures.
• Abstract（参考訳）: 物理的に異なる量子ビット間の量子論理演算は、大規模量子情報処理の重要な側面である。 超高速パルスレーザーによるスピン依存型イオン運動の機械的励起に基づいて、閉じ込められたイオン量子コンピュータにおける高速混合種混在動作へのアプローチを提案する。 我々は,実験現実的なレーザー制御による混合同位体と混合種のイオン対間におけるMHz速「高速ゲート」を実現するパルス列の理論と機械設計を開発する。 実験誤差に対するゲート機構のロバスト性を実証し,超高速単一ビット制御における誤差を主要な技術的限界として同定する。 混合種の高速ゲート機構により,物質-光子界面の高速スピンデフォーカスに対するイオン-光子絡みの保護が可能であり,捕捉イオン構造における高忠実かつ高速な量子ネットワークへの道を拓くことが実証された。

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