論文の概要: A Framework for Analyzing the Scalability of Ion Trap Geometries

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.00218v1
• Date: Fri, 28 Feb 2025 22:06:34 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-05 19:14:59.226123
• Title: A Framework for Analyzing the Scalability of Ion Trap Geometries
• Title（参考訳）: イオントラップジオメトリーのスケーラビリティ解析のためのフレームワーク
• Authors: Le Minh Anh Nguyen, Brant Bowers, Sara Mouradian,
• Abstract要約: ユーティリティスケールの量子情報プロセッサは、高速かつ高忠実なゲートで制御される数百万の量子ビットを必要とする。 重要なフィールド依存的なメリットの数字は、トラップ電位、ラジアルトラップ周波数、トラップ深さの調和性である。 このフレームワークは、トラップイオン量子情報処理のためのスケーラブルな電極ジオメトリの設計および実証における将来の研究に応用できる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: A utility-scale trapped-ion quantum information processor will require millions of qubits controlled with fast and high-fidelity gates. Achievable ion number, gate speed, and gate fidelity are all influenced by the trapping field, which depends on the electrode geometry. Here we identify a set of key field-dependent figures of merit: harmonicity of the trapping potential, radial trapping frequency, and trap depth. We also consider fabrication requirements and the path towards integration of peripherals. We apply this framework to three types of traps: a standard surface trap, a surface trap with a grounded top wafer, and a trap with two stacked identical patterned wafers with cross-alignment of rf and dc electrodes. We determine that purely 2D surface traps lack the necessary field properties for large-scale quantum technologies due to their shallow trap depth and low harmonicity. Moving to 3D geometries will be essential to achieve higher radial confinement, better harmonicity, and therefore lower power dissipation. This framework can be applied to future work in designing and demonstrating scalable electrode geometries for trapped-ion quantum information processing.
• Abstract（参考訳）: ユーティリティスケールの量子情報プロセッサは、高速かつ高忠実なゲートで制御される数百万の量子ビットを必要とする。 達成可能なイオン数、ゲート速度、ゲート忠実度はすべて、電極形状に依存するトラップ場の影響を受けている。 ここでは、トラップ電位の調和性、ラジアルトラップ周波数、トラップ深さといった、フィールドに依存した有益な指標の集合を同定する。 また、製造要件と周辺機器の統合への道筋についても検討する。 この枠組みを,標準表面トラップ,接地面ウェハを持つ表面トラップ,rf電極とdc電極を交差配向した2つの同一パターンウェハを持つトラップの3種類のトラップに適用した。 2次元表面トラップは、その浅いトラップ深さと低調和性のため、大規模量子技術に必要な磁場特性を欠いていると判断する。 3次元幾何学への移行は、高半径閉じ込め、より高調波性、従って低出力化を実現するために不可欠である。 このフレームワークは、トラップイオン量子情報処理のためのスケーラブルな電極ジオメトリの設計および実証における将来の研究に応用できる。

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