論文の概要: Programmable Quantum Matter: Heralding Large Cluster States in Driven Inhomogeneous Spin Ensembles

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.02992v1
• Date: Wed, 03 Sep 2025 03:59:22 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-09-04 21:40:46.406944
• Title: Programmable Quantum Matter: Heralding Large Cluster States in Driven Inhomogeneous Spin Ensembles
• Title（参考訳）: プログラム可能な量子物質:駆動型不均一スピンアンサンブルにおける大規模クラスター状態の予測
• Authors: Pratyush Anand, Louis Follet, Odiel Hooybergs, Dirk R. Englund,
• Abstract要約: 固体中のAtomのようなエミッタは、量子センシングと情報処理のための有望なプラットフォームである。 本稿では、この多様性を活用して、光学的に隠蔽されたスピンクラスター状態を生成するためのリソースを削減するフレームワークを提案する。 最適化されたパルスシーケンスは、パルス長とデチューニングエラーを同時に補正し、エラーに対して99.99%以上の単一量子ビットゲートフィデリティを達成する。
• 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: Atom-like emitters in solids are promising platforms for quantum sensing and information processing, but inhomogeneities in the emitter fine structure complicate quantum control. We present a framework that leverages this diversity to reduce the resources for generating optically heralded spin cluster states across $N_q$ emitters from the conventional order $O(N_q)$ to $O(1)$ in ensembles of $N_q \sim 10$-$100$. An optimized pulse sequence simultaneously corrects pulse-length and detuning errors, achieving single-qubit gate fidelities exceeding $99.99\%$ for errors (normalized relative to the Rabi drive strength) up to 0.3, while maintaining fidelities above $99\%$ for errors as large as 0.4. Applied as a Carr-Purcell-Meiboom-Gill (CPMG) dynamical decoupling protocol to the dominant noise spectrum of silicon-vacancy centers in diamond, it enhances ensemble coherence times by over $7\times$ compared to interleaved bang-bang based CPMG. For state-of-the-art dilution refrigerators, global resonant optimal decoupling across $N_q$ spins sharply reduces heating, addressing the trade-off between the spin coherence and scaling to $N_q \gg 1$. We further introduce a modified single-photon entanglement protocol with an efficient algorithm for deterministic entanglement compilation. Depending on the decoupling time window, our method yields order $O(10^2$-$10^4)$ more entanglement links than bang-bang sequences, with theoretical guarantees of order $\Omega(N_q)$ unique links, improvable by control tuning. Together, these techniques provide scalable tools - including global control, phase denoising, remote entanglement, and compilation - for robust quantum computing architectures with heterogeneous spin ensembles.
• Abstract（参考訳）: 固体中の原子様エミッタは量子センシングと情報処理のための有望なプラットフォームであるが、エミッタ微細構造の不均一性は量子制御を複雑にする。 この多様性を活用して、従来の$O(N_q)$から$O(1)$のアンサンブルから$N_q \sim 10$-100$までの$N_q$エミッターにまたがる光照射されたスピンクラスター状態を生成するためのリソースを削減するフレームワークを提案する。 最適化されたパルスシーケンスは、パルス長とデチューニングエラーを同時に補正し、エラー(ラビ駆動強度に対して正規化されている)に対して99.99\%の単一ビットゲート忠実度を最大0.3まで達成し、エラーに対して99\%以上の忠実度を最大0.4まで維持する。 Carr-Purcell-Meiboom-Gill (CPMG) ダイナミックデカップリングプロトコルとしてダイヤモンドのシリコン空洞中心のノイズスペクトルに応用され、インターリーブバンバンベースのCPMGに比べて7\times$以上のアンサンブルコヒーレンス時間を向上する。 最先端の希釈冷凍機では、N_q$スピン間の大域共振器最適疎結合は熱を著しく低減し、スピンコヒーレンスとスケールのトレードオフを$N_q \gg 1$に対処する。 さらに、決定論的絡み合わせコンパイルのための効率的なアルゴリズムを用いて、修正された単一光子絡み合わせプロトコルを導入する。 切り離し時間ウインドウに依存すると、この手法はバンバン列よりも$O(10^2$-$10^4)$の絡み合いリンクが得られ、理論上の保証は$\Omega(N_q)$のユニークなリンクであり、制御チューニングによって即効性がある。 これらの技術は、不均一なスピンアンサンブルを持つ堅牢な量子コンピューティングアーキテクチャのための、グローバルコントロール、フェーズデノイング、リモートアンタングル、コンパイルなど、スケーラブルなツールを提供する。

関連論文リスト

• Near-Optimal Clustering in Mixture of Markov Chains [74.3828414695655]
  我々は、長さ$H$の軌跡を、大きさ$S$の有限状態空間上の未知のエルゴードマルコフ鎖の1つによって生成される、$T$ trajectories of length $H$の問題を研究する。 我々は、連鎖の遷移核間の重み付きKL分散によって支配されるクラスタリングエラー率に基づいて、インスタンス依存で高い確率の低い境界を導出する。 次に,新しい2段階クラスタリングアルゴリズムを提案する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-06-02T05:10:40Z)
• Near-Optimal Online Learning for Multi-Agent Submodular Coordination: Tight Approximation and Communication Efficiency [52.60557300927007]
  離散部分モジュラー問題を連続的に最適化するために,$textbfMA-OSMA$アルゴリズムを提案する。 また、一様分布を混合することによりKLの発散を効果的に活用する、プロジェクションフリーな$textbfMA-OSEA$アルゴリズムも導入する。 我々のアルゴリズムは最先端OSGアルゴリズムによって提供される$(frac11+c)$-approximationを大幅に改善する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-02-07T15:57:56Z)
• Non-Iterative Disentangled Unitary Coupled-Cluster based on Lie-algebraic structure [0.0]
  量子化学変分量子ソルバ(VQE)計算の実行には、固定されたユニタリ結合クラスター(UCC)アンス"アゼが魅力的である。 固定および非整合型ユニタリカップリング・クラスタコンパクトアンサッツである$k$-NI-DUCCを導入する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-08-26T14:19:53Z)
• Towards large-scale quantum optimization solvers with few qubits [59.63282173947468]
  我々は、$m=mathcalO(nk)$バイナリ変数を$n$ qubitsだけを使って最適化するために、$k>1$で可変量子ソルバを導入する。 我々は,特定の量子ビット効率の符号化が,バレン高原の超ポリノミウム緩和を内蔵特徴としてもたらすことを解析的に証明した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-01-17T18:59:38Z)
• High-rate and high-fidelity modular interconnects between neutral atom quantum processors [0.0]
  光学キャビティを用いた中性イッテルビウム原子量子ビット間の絡み合いを発生させる実験プロトコルを提案する。 ツイストリング空洞形状は、多くの誤差の原因を抑え、高い忠実度エンタングルメントの生成を可能にする。 スピン光子絡み合い速度は5×105$ s$-1$、ベルペアレートは1.0times 105$ s$-1$と推定し、平均忠実度は0.999$に近い。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-01-08T18:26:19Z)
• $N$ Scaling of Large-Sample Collective Decay in Inhomogeneous Ensembles [44.99833362998488]
  ホロウコアファイバ内におけるN$原子の分散したアンサンブルの集合崩壊を実験的に検討した。 最大300ドルの高分解率,強い光バースト,コヒーレントリングを観測した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-07-21T14:43:29Z)
• Permutation Compressors for Provably Faster Distributed Nonconvex Optimization [68.8204255655161]
  本稿では,Gorbunov et al (2021) の MARINA 法が,理論的な通信複雑性の観点から最先端の手法とみなすことができることを示す。 MARINAの理論は、古典的な独立圧縮機設定を超えて、潜在的にエミュレートされた圧縮機の理論を支持するものである。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-10-07T09:38:15Z)

関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。

指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。