論文の概要: Continuous operation of a coherent 3,000-qubit system

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.20660v1
• Date: Wed, 25 Jun 2025 17:53:56 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-06-26 21:00:42.895748
• Title: Continuous operation of a coherent 3,000-qubit system
• Title（参考訳）: コヒーレント3000量子系の連続運転
• Authors: Neng-Chun Chiu, Elias C. Trapp, Jinen Guo, Mohamed H. Abobeih, Luke M. Stewart, Simon Hollerith, Pavel Stroganov, Marcin Kalinowski, Alexandra A. Geim, Simon J. Evered, Sophie H. Li, Lisa M. Peters, Dolev Bluvstein, Tout T. Wang, Markus Greiner, Vladan Vuletić, Mikhail D. Lukin,
• Abstract要約: 本研究では,大規模原子配列システムにおいて,高速かつ連続的なリロードと動作のための実験的なアーキテクチャを実証する。 毎秒3万キュービット以上を作り、2時間以上にわたって3000以上の原子の配列を組み立て、維持するために利用しています。 本研究は, 大規模連続動作原子時計, センサ, 耐故障性量子コンピュータの実現の道を開くものである。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 28.279056210896716
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Neutral atoms are a promising platform for quantum science, enabling advances in areas ranging from quantum simulations and computation to metrology, atomic clocks and quantum networking. While atom losses typically limit these systems to a pulsed mode, continuous operation could significantly enhance cycle rates, remove bottlenecks in metrology, and enable deep-circuit quantum evolution through quantum error correction. Here we demonstrate an experimental architecture for high-rate, continuous reloading and operation of a large-scale atom array system while realizing coherent storage and manipulation of quantum information. Our approach utilizes a series of two optical lattice conveyor belts to transport atom reservoirs into the science region, where atoms are repeatedly extracted into optical tweezers without affecting the coherence of qubits stored nearby. Using a reloading rate of 300,000 atoms in tweezers per second, we create over 30,000 initialized qubits per second, which we leverage to assemble and maintain an array of over 3,000 atoms for more than two hours. Furthermore, we demonstrate persistent refilling of the array with atomic qubits in either a spin-polarized or a coherent superposition state while preserving the quantum state of stored qubits. Our results pave the way for realization of large-scale continuously operated atomic clocks, sensors, and fault-tolerant quantum computers.
• Abstract（参考訳）: ニュートラル原子は量子科学にとって有望なプラットフォームであり、量子シミュレーションや計算から気象学、原子時計、量子ネットワークに至るまでの分野の進歩を可能にする。 原子の損失は一般的にこれらの系をパルスモードに制限するが、連続的な操作はサイクルレートを著しく向上させ、メトロジーのボトルネックを排除し、量子エラー補正による深い回路量子進化を可能にする。 本稿では、量子情報のコヒーレントな記憶と操作を実現しつつ、大規模原子配列システムの高速かつ連続的な再ロードと操作のための実験アーキテクチャを実証する。 提案手法では,2本の光学格子コンベアベルトを用いて原子貯留層を科学領域に輸送し,原子を近接する量子ビットのコヒーレンスに影響を与えることなく,光ツイーザに繰り返し抽出する。 毎秒30,000個の原子をリロードすることで、毎秒30,000個以上の初期化量子ビットを発生させ、2時間以上にわたって3000個以上の原子配列を組み立て、維持する。 さらに、記憶された量子ビットの量子状態を保ちながら、スピン偏極状態またはコヒーレント重ね合わせ状態の原子量子ビットによる配列の持続的再充填を示す。 その結果, 大規模連続動作原子時計, センサ, フォールトトレラント量子コンピュータの実現の道を開いた。

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