論文の概要: Single-gate, multipartite entanglement on a room-temperature quantum register
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.08465v1
- Date: Mon, 11 Aug 2025 20:46:12 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-08-13 21:07:34.230851
- Title: Single-gate, multipartite entanglement on a room-temperature quantum register
- Title（参考訳）: 室温量子レジスタ上の単一ゲート多部絡み
- Authors: Joseph D. Minnella, Mathieu Ouellet, Amelia R. Klein, Lee C. Bassett,
- Abstract要約: ダイヤモンド中の窒素空孔中心のような固体量子レジスタでは、絡み合った状態は、中心電子と個々の核量子ビットの間の逐次的かつ一対のゲートを用いて生成される。
ここでは,室温NV中心を用いた4量子GHZ状態を生成する並列化マルチキュービットエンタングゲートを,2量子ゲートのシーケンスを使用する場合に比べてわずか14.8$mu$s $-$10の速度で示す。
- 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: Multipartite entanglement is an essential aspect of quantum systems, needed to execute quantum algorithms, implement error correction, and achieve quantum-enhanced sensing. In solid-state quantum registers such nitrogen-vacancy (NV) centers in diamond, entangled states are typically created using sequential, pairwise gates between the central electron and individual nuclear qubits. This sequential approach is slow and suffers from crosstalk errors. Here, we demonstrate a parallelized multi-qubit entangling gate to generate a four-qubit GHZ state using a room-temperature NV center in only 14.8 $\mu$s $-$ 10 times faster than using sequences of two-qubit gates. The entangled states are verified by measuring multiple quantum coherences. Two-qubit entangling gates have an average fidelity of 0.96(1), and the four-qubit parallel gate has a fidelity of 0.92(4), whereas the sequential four-qubit gate fidelity is only 0.69(3). The approach is generalizable to other solid-state platforms, and it lays the foundation for scalable generation and control of entanglement in practical devices.
- Abstract（参考訳）: マルチパーティ・エンタングルメントは量子システムの重要な側面であり、量子アルゴリズムを実行し、誤り訂正を実装し、量子強調センシングを実現するのに必要なものである。
ダイヤモンド中の窒素空孔(NV)中心のような固体量子レジスタでは、絡み合った状態は典型的には、中心電子と個々の核量子ビットの間の逐次的に一対のゲートで作られる。
このシーケンシャルなアプローチは遅く、クロストークエラーに悩まされる。
ここでは,室温NV中心を用いた4量子GHZ状態を生成する並列化マルチキュービットエンタングゲートを,2量子ゲートのシーケンスを使用する場合に比べてわずか14.8$\mu$s $-10倍高速で示す。
絡み合った状態は、複数の量子コヒーレンスを測定することによって検証される。
2ビットのエンタングゲートの平均忠実度は0.96(1)であり、4ビットの並列ゲートは0.92(4)であるのに対し、シーケンシャル4ビットのエンタングゲートの忠実度は0.69(3)である。
このアプローチは他のソリッドステートプラットフォームにも一般化可能であり、実用機器におけるエンタングルメントのスケーラブルな生成と制御の基礎を築いた。
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