論文の概要: Neutral Atoms in Optical Tweezers as Messenger Qubits for Scaling up a Trapped Ion Quantum Computer

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.04223v1
• Date: Wed, 08 Jan 2025 01:48:36 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-01-09 14:55:43.398599
• Title: Neutral Atoms in Optical Tweezers as Messenger Qubits for Scaling up a Trapped Ion Quantum Computer
• Title（参考訳）: トラップされたイオン量子コンピュータのスケールアップのためのメッセンジャービットとしての光ツイーザのニュートラル原子
• Authors: Svetlana Kotochigova, Subhadeep Gupta, Boris Blinov,
• Abstract要約: 我々は、光学的ツイーザにおける個々の中性原子のシャットリングを利用するスケーラブルなモジュラーアーキテクチャにおいて、中性原子と閉じ込められたイオン量子ビットを組み合わせることを提案する。 提案したプロトコルは以下の通りである: ツイーザーをトラッピングした中性原子量子ビットは、より大きな量子コンピュータのモジュールとして機能するイオン鎖に閉じ込められたイオンに近接する。 中性原子は、同じモジュラーイオントラップで閉じた他のイオン鎖に素早く移動し、その鎖にイオンが絡み合って、2つの異なるイオン鎖が絡み合う。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: We propose to combine neutral atom and trapped ion qubits in one scalable modular architecture that uses shuttling of individual neutral atoms in optical tweezers to realize atomic interconnects between trapped ion quantum registers. These interconnects are deterministic, and thus may be performed on-demand. The proposed protocol is as follows: a tweezer-trapped neutral atom qubit is brought close to a trapped ion in an ion chain serving as a module of a larger quantum computer, and an entangling gate is performed between the two qubits. Then the neutral atom is quickly moved to another, nearby trapped ion chain in the same modular ion trap and entangled with an ion in that chain, thus entangling the two separate ion chains. The optical dipole potential of the tweezer beam for the neutral atom does not measurably affect the trapped ions, while the RF ion trap does not affect the neutral atom. With realistic tweezer trap parameters, the neutral atom can be moved over millimeter scale distance in a few tens of microseconds, thus enabling a remote entanglement generation rate of over 10^3/s even with very modest assumptions for the atom-ion quantum gate speed, and possibly up to 10^4/s, which is two orders of magnitude higher than the current state-of-the-art with photonic interconnects.
• Abstract（参考訳）: 光ツイーザにおける個々の中性原子のシャットリングを利用して、閉じ込められたイオン量子レジスタ間の原子間相互作用を実現する、スケーラブルなモジュラーアーキテクチャにおいて、中性原子と閉じ込められたイオン量子ビットを組み合わせることを提案する。 これらの相互接続は決定論的であるため、オンデマンドで実行することができる。 提案プロトコルは, ツイーザートリップされた中性原子量子ビットを, より大きな量子コンピュータのモジュールとして機能するイオン鎖のイオン鎖内に閉じ込められたイオンに近接させ, 2つの量子ビット間でエンタングゲートを行う。 その後、中性原子は、同じモジュラーイオントラップで閉じた別のイオン鎖に素早く移動し、その鎖にイオンが絡み合って、2つの異なるイオン鎖が絡み合う。 中性原子に対するツイーザービームの光双極子ポテンシャルは、中性原子には影響しないが、RFイオントラップは中性原子には影響しない。 現実的なツイーザートラップパラメータでは、中性原子は数ミリスケールの距離を数ミリ秒で移動でき、原子イオン量子ゲート速度の非常に控えめな仮定でも10^3/s以上のリモート絡み合いの発生率を達成できる。

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