論文の概要: High-speed and high-connectivity two-qubit gates in long chains of trapped ions
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.11385v1
- Date: Fri, 13 Jun 2025 01:09:06 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-06-16 17:50:49.618901
- Title: High-speed and high-connectivity two-qubit gates in long chains of trapped ions
- Title（参考訳）: 閉じ込められたイオンの長鎖における高速および高結合性2量子ゲート
- Authors: Isabelle Savill-Brown, Joseph J. Hope, Alexander K. Ratcliffe, Varun D. Vaidya, Haonan Liu, Simon A. Haine, C. Ricardo Viteri, Zain Mehdi,
- Abstract要約: インパルススピン依存励起は、最大40イオンの準均一鎖において高忠実な非局所エンタングリング演算を行うために用いられる。
我々は、鎖内の任意のイオン対間のフォノンによる絡み合いの機構を特定し、鎖内の2つのイオン対は、およそ1.3-2中心の振動周期で絡み合うことができる。
これらの結果は、インパルススピン依存励起に基づくエンタングリングゲートが、短期イオントラップ装置における大規模計算の新たな可能性を示していることを示唆している。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 35.40737096974622
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We present a theoretical study of fast all-to-all entangling gates in trapped-ion quantum processors, based on impulsive excitation of spin-dependent motion with broadband laser pulses. Previous studies have shown that such fast gate schemes are highly scalable and naturally performant outside the Lamb-Dicke regime, however are limited to nearest-neighbour operations. Here we demonstrate that impulsive spin-dependent excitation can be used to perform high-fidelity non-local entangling operations in quasi-uniform chains of up to 40 ions. We identify a regime of phonon-mediated entanglement between arbitrary pairs of ions in the chain, where any two pairs of ions in the chain can be entangled in approximately 1.3-2 centre-of-mass oscillation periods. We assess the experimental feasibility of the proposed gate schemes, which reveals pulse error requirements that are weakly dependent on the length of the ion chain and the distance between the target qubits. These results suggest entangling gates based on impulsive spin-dependent excitation presents new possibilities for large-scale computation in near-term ion-trap devices.
- Abstract（参考訳）: 本稿では、ブロードバンドレーザーパルスによるスピン依存運動のインパルス励起に基づく、トラップイオン量子プロセッサにおける高速な全対全エンタングリングゲートの理論的検討を行う。
これまでの研究では、このような高速ゲートスキームはランブ・ディッケ体制以外では高度にスケーラブルで自然に機能することを示したが、最寄りの操作に限られている。
ここでは、インパルススピン依存励起を用いて、最大40イオンの準一様鎖における高忠実性非局所エンタングリング演算を行うことができることを示す。
我々は、鎖内の任意のイオン対間のフォノンによる絡み合いの機構を特定し、鎖内の2つのイオン対は、およそ1.3-2中心の振動周期で絡み合うことができる。
提案手法は, イオン鎖の長さとターゲット量子ビット間の距離に弱いパルス誤差条件を示す。
これらの結果は、インパルススピン依存励起に基づくエンタングリングゲートが、短期イオントラップ装置における大規模計算の新たな可能性を示していることを示唆している。
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