論文の概要: Scalable suppression of heating errors in large trapped-ion quantum processors
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.13457v1
- Date: Thu, 17 Jul 2025 18:05:59 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-07-21 20:43:26.105718
- Title: Scalable suppression of heating errors in large trapped-ion quantum processors
- Title（参考訳）: 大型イオン量子プロセッサにおける加熱誤差のスケーラブル抑制
- Authors: Zixuan Huo, Yangchao Shen, Xiao Yuan, Xiao-Ming Zhang,
- Abstract要約: 本稿では,トラップイオン量子プロセッサの加熱誤差を抑制するためのフレームワークを提案する。
我々のアプローチは柔軟で、様々な制御パルスベース、イオン数、ノイズレベルが可能である。
我々は最大55量子ビットのシステムに対して数値シミュレーションを行い、不整合のオーダー・オブ・マグニチュード・リダクションを実証した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.8503038448275753
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Trapped-ion processors are leading candidates for scalable quantum computation. However, motional heating remains a key obstacle to fault-tolerant operation, especially when system size increases. Heating error is particularly challenging to suppress due to is incoherence nature, and no general methods currently exist for mitigating their impact even in systems with more than two ions. In this work, based on a careful analysis about the dependence of heating-induced infidelity on phase-space trajectories, we present a simple yet comprehensive framework for suppressing heating errors in large trapped-ion quantum processors. Our approach is flexible, allowing various control pulse bases, ion numbers, and noise levels. Our approach is also compatible with existing error-mitigation techniques, including those targeting laser phase and frequency noise. Crucially, it relies on an efficiently computable cost function that avoids the exponential overhead of full fidelity estimation. We perform numerical simulations for systems with up to 55 qubits, demonstrating up to an order-of-magnitude reduction in infidelities. These results offer a practical route toward robust, large-scale quantum computation with trapped ions.
- Abstract（参考訳）: トラップイオンプロセッサは、スケーラブルな量子計算の候補となっている。
しかし、特にシステムサイズが大きくなると、運動加熱は耐故障運転の重要な障害となる。
加熱誤差は、非コヒーレンス性のため、特に抑制が困難であり、イオンが2つ以上あるシステムでも、その影響を緩和するための一般的な方法が存在しない。
本研究では, 位相空間軌道に対する加熱誘起不均一性の依存性を慎重に解析し, 大規模イオン量子プロセッサの加熱誤差を抑制するための簡易かつ包括的な枠組みを提案する。
我々のアプローチは柔軟で、様々な制御パルスベース、イオン数、ノイズレベルが可能である。
また,本手法は,レーザ位相や周波数雑音をターゲットとした既存の誤差軽減手法とも互換性がある。
重要なことに、完全な忠実度推定の指数的オーバーヘッドを避けるために、効率的な計算可能なコスト関数に依存している。
我々は最大55量子ビットのシステムに対して数値シミュレーションを行い、不整合のオーダー・オブ・マグニチュード・リダクションを実証した。
これらの結果は、捕捉されたイオンによるロバストで大規模な量子計算への実践的な経路を提供する。
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