論文の概要: High-fidelity entanglement and coherent multi-qubit mapping in an atom array
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.13632v1
- Date: Mon, 16 Jun 2025 15:58:53 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-06-17 17:28:48.896019
- Title: High-fidelity entanglement and coherent multi-qubit mapping in an atom array
- Title（参考訳）: 原子配列における高忠実エンタングルメントとコヒーレント多ビットマッピング
- Authors: Aruku Senoo, Alexander Baumgärtner, Joanna W. Lis, Gaurav M. Vaidya, Zhongda Zeng, Giuliano Giudici, Hannes Pichler, Adam M. Kaufman,
- Abstract要約: 我々は、Ytterbium-171 tweezer配列において、複数の量子ビットにまたがる絡み合った量子状態の生成とコヒーレントマッピングを示す。
結果は、量子情報科学の複数の分野を前進させながら、それらの間に橋を架ける汎用的なアーキテクチャを確立する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 34.82692226532414
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Neutral atoms in optical tweezer arrays possess broad applicability for quantum information science, in computing, simulation, and metrology. Among atomic species, Ytterbium-171 is unique as it hosts multiple qubits, each of which is impactful for these distinct applications. Consequently, this atom is an ideal candidate to bridge multiple disciplines, which, more broadly, has been an increasingly effective strategy within the field of quantum science. Realizing the full potential of this synergy requires high-fidelity generation and transfer of many-particle entanglement between these distinct qubit degrees of freedom, and thus between these distinct applications. Here we demonstrate the creation and coherent mapping of entangled quantum states across multiple qubits in Ytterbium-171 tweezer arrays. We map entangled states onto the optical clock qubit from the nuclear spin qubit or the Rydberg qubit. We coherently transfer up to 20 atoms of a $Z_2$-ordered Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ) state from the interacting Rydberg manifold to the metastable nuclear spin manifold. The many-body state is generated via a novel disorder-robust pulse in a two-dimensional ladder geometry. We further find that clock-qubit-based spin detection applied to Rydberg and nuclear spin qubits facilitates atom-loss-detectable qubit measurements and $>90\%$ Rydberg decay detection. This enables mid-circuit and delayed erasure detection, yielding an error-detected two-qubit gate fidelity of $99.78(4)\%$ in the metastable qubits as well as enhanced GHZ state fidelities in analog preparation. These results establish a versatile architecture that advances multiple fields of quantum information science while also establishing bridges between them.
- Abstract（参考訳）: 光ツイーザーアレイ中の中性原子は、量子情報科学、計算、シミュレーション、気象学に広く適用可能である。
原子種の中では、Ytterbium-171は複数の量子ビットを持ち、それぞれが異なる用途に影響を与えている。
したがって、この原子は複数の分野を橋渡しする理想的な候補であり、より広くは、量子科学の分野においてより効果的な戦略である。
このシナジーの完全なポテンシャルを実現するには、高忠実度の生成と、多くの粒子の絡み合いの移動が必要であり、これら異なる応用の間にある。
ここでは、Ytterbium-171 tweezer配列において、複数の量子ビットにまたがる絡み合った量子状態の生成とコヒーレントマッピングを示す。
我々は、核スピン量子ビットまたはリドバーグ量子ビットから光時計量子ビットに絡み合った状態をマッピングする。
我々は、相互作用するリドベルグ多様体から準安定核スピン多様体へ、最大20のZ_2$オーダーグリーンベルガー・ホーネ・ザイリンガー状態(GHZ)をコヒーレントに移動させる。
この多体状態は、2次元ラグ幾何学における新しい乱れパルスによって生成される。
さらに、Rydbergおよび核スピン量子ビットに適用されたクロック量子ビットに基づくスピン検出は、原子損失検出可能な量子ビットの測定が容易であり、Rydbergの崩壊検出は90 %以上である。
これにより、中間回路と遅延消去検出が可能となり、メタスタブルキュービットでは99.78(4)\%の誤差検出された2ビットゲートフィデリティが得られ、アナログ準備ではGHZ状態フィデリティが強化される。
これらの結果は、量子情報科学の複数の分野を前進させつつ、それらの間に橋を架ける汎用的なアーキテクチャを確立する。
関連論文リスト
- An 11-qubit atom processor in silicon [0.7454461126580372]
シリコン中のリン原子は、原子スピンが数秒を超えるコヒーレンス時間を示すため、量子コンピューティングの優れたプラットフォームである。
ここでは、2つの多核スピンレジスタからなる完全に制御された11量子原子プロセッサとの統合を実演する。
局所ベル状態と非局所ベル状態の両方を99%以上の忠実度で作成し,全接続効率を検証した。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-06-04T04:31:08Z) - Fast entangling gates for Rydberg atoms via resonant dipole-dipole interaction [0.0]
基底状態量子ビットと2つのリドベルク状態の4つの原子レベルを用いてゲートをエンタングする新しいスキームを導入する。
この相互作用は、最先端のRydbergゲートよりも高速で、Rydberg崩壊に敏感でない制御Zゲートを仲介できることを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-11-07T19:00:08Z) - Realizing fracton order from long-range quantum entanglement in programmable Rydberg atom arrays [45.19832622389592]
量子情報のストアングには、量子デコヒーレンスと戦う必要があるため、時間の経過とともに情報が失われる。
誤り耐性の量子メモリを実現するために、局所的なノイズ源が別の状態に変化できないように設計された退化状態の量子重ね合わせに情報を格納したい。
このプラットフォームは、真のエラー耐性量子メモリの目標に向けて、特定の種類のエラーを検出し、修正することを可能にする。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-07-08T12:46:08Z) - High-fidelity parallel entangling gates on a neutral atom quantum
computer [41.74498230885008]
最大60個の原子に99.5%の忠実度を持つ2量子エンタングリングゲートの実現を報告した。
これらの進歩は、量子アルゴリズム、誤り訂正回路、デジタルシミュレーションの大規模実装の基礎となった。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-04-11T18:00:04Z) - A quantum processor based on coherent transport of entangled atom arrays [44.62475518267084]
量子プロセッサは動的で非局所的な接続を持ち、絡み合った量子ビットは高い並列性でコヒーレントに輸送されることを示す。
このアーキテクチャを用いて,クラスタ状態や7キュービットのSteane符号状態などの絡み合ったグラフ状態のプログラム生成を実現する。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-12-07T19:00:00Z) - Quantum Computing with Circular Rydberg Atoms [0.0]
我々は、光学トラップにおける長寿命な円形Rydberg状態を用いたRydberg原子配列に対する新しいアプローチを提案する。
数百個の円状リドベルク原子と2量子ゲート誤差の配列を10〜5ドル程度で現在の技術で実現できると予測する。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-03-23T18:00:00Z) - Programmable quantum simulation of 2D antiferromagnets with hundreds of
Rydberg atoms [43.55994393060723]
合成システムを用いた量子シミュレーションは、優れた量子多体問題を解くための有望な方法である。
ここでは、光ツイーザに閉じ込められた個々の原子のプログラム可能な配列を用いて、象徴的な多体問題を実装する。
我々はこのプラットフォームを、高忠実度で操作された196個の原子を持つ前例のない体制にプッシュする。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-12-22T19:00:00Z) - Optimized Geometric Quantum Computation with mesoscopic ensemble of
Rydberg Atoms [1.3124513975412255]
Rydberg 原子を用いた普遍量子計算を実現するための非断熱的非アベリア幾何量子演算法を提案する。
理論的には、単一量子ビットと2量子ビットの量子ゲートの両方が理想的な状況において99.9%以上の高忠実性を達成することができる。
シミュレーションにより, ゲートレーザのラビ周波数が10%変動しても, 単一アンサンブル量子ゲートでは99.98%, 2量子ゲートでは99.94%となる可能性が示唆された。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-09-08T13:11:22Z) - Phonon-mediated spin-spin interactions between trapped Rydberg atoms [0.0]
光ツイーザに閉じ込められた中性原子間のフォノンを介するスピンスピン相互作用を創出する可能性について検討する。
これらの手法は、捕獲されたイオンで用いられるスキームと類似した原子間の効果的なスピンスピン相互作用や量子論理ゲートの仲介に使用できることを示す。
非ゼロ温度でも、2原子状態のコヒーレントな時間進化に対して、任意に高い忠実度が得られます。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-08-31T14:05:51Z) - High-Fidelity Entanglement and Detection of Alkaline-Earth Rydberg Atoms [48.093689931392866]
制御された2ビットの絡み合いの発生は、これまでアルカリ種に限られてきた。
本研究では, 個々のアルカリ-アースRydberg原子の2価電子構造を利用した新しいアプローチを示す。
我々は、Rydberg状態検出、単一原子ラビ演算、および以前に公表された値を超える2原子エンタングルメントの忠実性を見出した。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-01-13T18:42:42Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。