論文の概要: High-fidelity two-qubit quantum logic gates in a trapped-ion chain using axial motional modes

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.00504v1
• Date: Tue, 01 Jul 2025 07:18:06 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-07-03 14:22:59.458966
• Title: High-fidelity two-qubit quantum logic gates in a trapped-ion chain using axial motional modes
• Title（参考訳）: 軸運動モードを用いたイオン鎖の高忠実性2量子量子論理ゲート
• Authors: Xingyu Zhao, Ji Bian, Yi Li, Yue Li, Mengxiang Zhang, Yiheng Lin,
• Abstract要約: 有望なアプローチは、強い結合によって相互接続された高性能なモジュールを構築することである。 軸モードを用いた5イオン$40$Ca$+$チェーンで2量子量子論理ゲートを実証する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 11.528038579022027
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Trapped-ion systems are one of the leading platforms for quantum information processing, where a key challenge is to scale up system size while maintaining high-fidelity two-qubit operations. A promising approach is to build high-performance modules interconnected via strong coupling. In particular, axial motional modes provide a feasible means of coupling short ion chains. However, previous implementations of fully connected 5-ion modules based on axial modes have been limited to fidelities of $96.6-98.0\%$. Here, we demonstrate two-qubit quantum logic gates in a 5-ion $^{40}$Ca$^{+}$ chain using axial modes, achieving fidelities exceeding $99\%$ for adjacent pairs and over $98\%$ for arbitrary pairs by carefully tackling dominant error sources. Our results are beneficial to the development of scalable ion-trap quantum processors, quantum simulation and quantum-enhanced metrology.
• Abstract（参考訳）: トラップオンシステムは量子情報処理の主要なプラットフォームのひとつであり、高忠実度2量子ビット演算を維持しながらシステムサイズをスケールアップすることが大きな課題である。 有望なアプローチは、強い結合によって相互接続された高性能なモジュールを構築することである。 特に、軸運動モードは短いイオン鎖を結合する可能な手段を提供する。 しかしながら、アキシャルモードに基づく完全連結5イオンモジュールの以前の実装は、9.6.6-98.0\%$の忠実度に制限されていた。 ここでは、アキシャルモードを用いた5イオン$^{40}$Ca$^{+}$チェインで、2量子量子論理ゲートを実証し、隣接ペアに対して99\%、任意のペアに対して9,8\%以上を達成する。 この結果は、スケーラブルなイオントラップ量子プロセッサ、量子シミュレーション、量子化メトロジーの開発に有用である。

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