論文の概要: In-situ mid-circuit qubit measurement and reset in a single-species trapped-ion quantum computing system

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.12544v1
• Date: Thu, 17 Apr 2025 00:10:35 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-04-18 14:35:34.602737
• Title: In-situ mid-circuit qubit measurement and reset in a single-species trapped-ion quantum computing system
• Title（参考訳）: 単一種トラップイオン量子コンピューティングシステムにおけるin-situ中回路量子ビット測定とリセット
• Authors: Yichao Yu, Keqin Yan, Debopriyo Biswas, Ni, Zhang, Bahaa Harraz, Crystal Noel, Christopher Monroe, Alexander Kozhanov,
• Abstract要約: 我々は,トラップイオン量子コンピューティングシステム上でのMCMR(In-situ Mid-circuit Measurement and Reset)演算を実装した。 測定されたキュービットからデータキュービットを分離する2つの方法を紹介し比較する。 2つの171textrmYb+$イオンの結晶上で、両手法を実験的に実証した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 67.410870290301
• License:
• Abstract: We implement in-situ mid-circuit measurement and reset (MCMR) operations on a trapped-ion quantum computing system by using metastable qubit states in $^{171}\textrm{Yb}^+$ ions. We introduce and compare two methods for isolating data qubits from measured qubits: one shelves the data qubit into the metastable state and the other drives the measured qubit to the metastable state without disturbing the other qubits. We experimentally demonstrate both methods on a crystal of two $^{171}\textrm{Yb}^+$ ions using both the $S_{1/2}$ ground state hyperfine clock qubit and the $S_{1/2}$-$D_{3/2}$ optical qubit. These MCMR methods result in errors on the data qubit of about $2\%$ without degrading the measurement fidelity. With straightforward reductions in laser noise, these errors can be suppressed to less than $0.1\%$. The demonstrated method allows MCMR to be performed in a single-species ion chain without shuttling or additional qubit-addressing optics, greatly simplifying the architecture.
• Abstract（参考訳）: 我々は,メタスタブル量子ビット状態($^{171}\textrm{Yb}^+$ ion)を用いて,トラップイオン量子コンピューティングシステム上での中間回路計測とリセット(MCMR)演算を実装した。 測定されたキュービットからデータキュービットを分離する2つの方法を紹介し比較する。一方は、データキュービットを準安定状態に、もう一方は、他のキュービットを乱すことなく、測定されたキュービットを準安定状態に駆動する。 S_{1/2}=基底状態超微細クロック量子ビットと、S_{1/2}$-$D_{3/2}$光量子ビットの両方を用いて、2つの^{171}\textrm{Yb}^+$イオンの結晶上で実験を行った。 これらのMCMR法は, 測定精度を劣化させることなく, 約2\%の誤差を生じる。 レーザーノイズの直接低減により、これらの誤差は0.1\%$以下に抑えることができる。 この方法により、MCMRを1種のイオン鎖でシャットリングや追加のqubit-addressingオプティクスを使わずに実行でき、アーキテクチャを大幅に単純化できる。

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