論文の概要: Repeated ancilla reuse for logical computation on a neutral atom quantum computer

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.09936v1
• Date: Wed, 11 Jun 2025 16:58:17 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-06-13 06:35:03.150378
• Title: Repeated ancilla reuse for logical computation on a neutral atom quantum computer
• Title（参考訳）: 中性原子量子コンピュータにおける論理計算のための繰り返しアンシラ再利用
• Authors: J. A. Muniz, D. Crow, H. Kim, J. M. Kindem, W. B. Cairncross, A. Ryou, T. C. Bohdanowicz, C. -A. Chen, Y. Ji, A. M. W. Jones, E. Megidish, C. Nishiguchi, M. Urbanek, L. Wadleigh, T. Wilkason, D. Aasen, K. Barnes, J. M. Bello-Rivas, I. Bloomfield, G. Booth, A. Brown, M. O. Brown, K. Cassella, G. Cowan, J. Epstein, M. Feldkamp, C. Griger, Y. Hassan, A. Heinz, E. Halperin, T. Hofler, F. Hummel, M. Jaffe, E. Kapit, K. Kotru, J. Lauigan, J. Marjanovic, M. Meredith, M. McDonald, R. Morshead, S. Narayanaswami, K. A. Pawlak, K. L. Pudenz, D. Rodríguez Pérez, P. Sabharwal, J. Simon, A. Smull, M. Sorensen, D. T. Stack, M. Stone, L. Taneja, R. J. M. van de Veerdonk, Z. Vendeiro, R. T. Weverka, K. White, T. -Y. Wu, X. Xie, E. Zalys-Geller, X. Zhang, J. King, B. J. Bloom, M. A. Norcia,
• Abstract要約: 光ツイーザーに閉じ込められた中性原子に基づく量子プロセッサは、本来は原子の損失を生じやすい。 我々は、他の原子のコヒーレンスを維持しながら、量子計算中に失われた原子を置き換える能力を示す。 これは、システム内の原子の寿命よりも長い論理計算を実行するための重要なステップである。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.13703179370841895
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum processors based on neutral atoms trapped in arrays of optical tweezers have appealing properties, including relatively easy qubit number scaling and the ability to engineer arbitrary gate connectivity with atom movement. However, these platforms are inherently prone to atom loss, and the ability to replace lost atoms during a quantum computation is an important but previously elusive capability. Here, we demonstrate the ability to measure and re-initialize, and if necessary replace, a subset of atoms while maintaining coherence in other atoms. This allows us to perform logical circuits that include single and two-qubit gates as well as repeated midcircuit measurement while compensating for atom loss. We highlight this capability by performing up to 41 rounds of syndrome extraction in a repetition code, and combine midcircuit measurement and atom replacement with real-time conditional branching to demonstrate heralded state preparation of a logically encoded Bell state. Finally, we demonstrate the ability to replenish atoms in a tweezer array from an atomic beam while maintaining coherence of existing atoms -- a key step towards execution of logical computations that last longer than the lifetime of an atom in the system.
• Abstract（参考訳）: 光ツイーザの配列に閉じ込められた中性原子をベースとした量子プロセッサは、比較的簡単な量子ビット数スケーリングや、原子移動を伴う任意のゲート接続を設計する能力など、魅力的な特性を持つ。 しかし、これらのプラットフォームは本来は原子の損失を招きやすいため、量子計算中に失われた原子を置き換える能力は重要であるが、以前は解明された能力であった。 ここでは、他の原子のコヒーレンスを維持しながら原子のサブセットを計測し、再初期化する能力を実証する。 これにより、原子損失を補償しながら、単一および2量子ゲートを含む論理回路と、繰り返し中回路計測を行うことができる。 繰り返し符号で最大41ラウンドの症候群抽出を行い, 実時間条件分岐と中間回路計測と原子置換を併用し, 論理的に符号化されたベル状態の有意な状態生成を実証する。 最後に、既存の原子のコヒーレンスを維持しながら、原子ビームからツイーザーアレイ内の原子を補充する能力を示す。

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