論文の概要: Fast, continuous and coherent atom replacement in a neutral atom qubit array

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.15633v1
• Date: Wed, 18 Jun 2025 17:04:30 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-06-19 19:35:51.750006
• Title: Fast, continuous and coherent atom replacement in a neutral atom qubit array
• Title（参考訳）: 中性原子クビットアレイにおける高速・連続・コヒーレント原子置換
• Authors: Yiyi Li, Yicheng Bao, Michael Peper, Chenyuan Li, Jeff D. Thompson,
• Abstract要約: 本研究では,メタスタブルな171$Yb量子ビットを用いた高速で連続的な原子置換を実証する。 既存の量子ビットは、準安定量子ビットが冷却および撮像光から極端に隔離されているため、リロードプロセスによって完全に混乱しない。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Neutral atom quantum processors are a promising platform for scalable quantum computing. An obstacle to implementing deep quantum circuits is managing atom loss, which constitutes a significant fraction of all errors. Current approaches are either not capable of replacing lost atoms in the middle of a circuit -- and therefore restricted to fixed, short circuit depths -- or require more than an order of magnitude longer time than gate and measurement operations to do so. In this work, we demonstrate fast, continuous atom replacement leveraging the metastable $^{171}$Yb qubit. A continuously loaded reservoir near the computation zone enables on-demand atom extraction with tweezers up to 500 times per second. New qubit arrays can be prepared 30 times per second when including single-atom preparation, non-destructive imaging and initialization. Importantly, existing qubits are completely undisturbed by the reloading process, owing to the extreme isolation of the metastable qubit from cooling and imaging light. This work establishes a complete foundation for implementing fast quantum circuits with unlimited depth, removing a final roadblock for fault-tolerant quantum computing with neutral atoms.
• Abstract（参考訳）: 中性原子量子プロセッサはスケーラブルな量子コンピューティングのための有望なプラットフォームである。 ディープ量子回路を実装するための障害は、全てのエラーのかなりの部分を構成する原子損失を管理することである。 現在のアプローチでは、回路の中央にある失われた原子を置き換えることができないため、固定された短い回路深さに制限されるか、ゲートや測定操作よりも桁違いに長い時間を要する。 本研究では,メタスタブルな$^{171}$Yb qubitを利用する高速で連続的な原子置換を実証する。 計算ゾーン付近で連続的にロードされた貯水池は、ツイーザーによるオンデマンド原子抽出を可能にする。 新しいキュービットアレイは、単原子準備、非破壊イメージング、初期化を含む場合、毎秒30回作成することができる。 重要なことに、既存の量子ビットは、準安定量子ビットが冷却および撮像光から極端に隔離されているため、リロードプロセスによって完全に混乱しない。 この研究は、無限の深さで高速量子回路を実装するための完全な基盤を確立し、中立原子によるフォールトトレラント量子コンピューティングの最終的な障害を取り除く。

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