論文の概要: Error-Resilient Fast Entangling Gates for Scalable Ion-Trap Quantum Processors
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.07593v1
- Date: Mon, 11 Aug 2025 03:44:18 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-08-12 21:23:28.933074
- Title: Error-Resilient Fast Entangling Gates for Scalable Ion-Trap Quantum Processors
- Title（参考訳）: 拡張性イオントラップ量子プロセッサのためのエラー耐性高速エンタングゲート
- Authors: Isabelle Savill-Brown, Zain Mehdi, Alexander K. Ratcliffe, Varun D. Vaidya, Haonan Liu, Simon A. Haine, C. Ricardo Viteri, Joseph J. Hope,
- Abstract要約: トラップイオン系に対する非断熱二ビットゲートの提案は、断熱方式よりも優れた性能と柔軟性を提供する。
既存の高速ゲートスキームは単一量子遷移誤差によって制限され、これは高忠実度解におけるパルスの総数を制限する。
数十個のイオンを含む鎖内の局所的および非局所的な2ビットゲートの両方を可能にする改良されたゲート探索方式を提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 35.40737096974622
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Non-adiabatic two-qubit gate proposals for trapped-ion systems offer superior performance and flexibility over adiabatic schemes at the cost of increased laser control requirements. Existing fast gate schemes are limited by single-qubit transition errors, which constrain the total number of pulses in high-fidelity solutions. We introduce an improved gate search scheme that enables both local and non-local two-qubit gates in chains containing tens of ions. These protocols use a multi-objective machine design approach that incorporates dominant sources of error in the design to ensure the solutions are compatible with existing fast laser controls. We also generalize previous schemes by allowing for unpaired pulses during the gate evolution. By imposing symmetries on the pulse sequences, we eliminate susceptibility to laser phase noise and further simplify the multi-mode control over the state-dependent motion of the ion crystal. We perform a comprehensive analysis of expected gate performance in the presence of random and systematic experimental errors to demonstrate the feasibility of performing microsecond two-qubit gates between arbitrary ion pairs in current linear ion-trap processors of up to $50$ ions with fidelities approaching $99.9\%$.
- Abstract（参考訳）: トラップイオン系に対する非断熱二ビットゲートの提案は、レーザー制御の要求を増大させるコストで断熱スキームよりも優れた性能と柔軟性を提供する。
既存の高速ゲートスキームは単一量子遷移誤差によって制限され、これは高忠実度解におけるパルスの総数を制限する。
数十個のイオンを含む鎖内の局所的および非局所的な2ビットゲートの両方を可能にする改良されたゲート探索方式を提案する。
これらのプロトコルは、既存の高速レーザー制御との互換性を確保するために、設計に主要なエラー源を組み込んだ多目的機械設計アプローチを使用する。
また、ゲートの進化中に未ペアパルスを許すことにより、従来のスキームを一般化する。
パルス列に対称性を付与することにより、レーザ位相ノイズに対する感受性を排除し、イオン結晶の状態依存運動に対するマルチモード制御をさらに単純化する。
本研究では, 任意のイオン対間のマイクロ秒2ビットゲートの実現可能性を示すために, ランダムおよび系統的な実験誤差が存在する場合の期待ゲート性能を包括的に解析し, 99.9 %の忠実度を持つ50ドルの線形イオントラッププロセッサにおいて, 任意のイオン対間のマイクロ秒2ビットゲートの実現可能性を示す。
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