論文の概要: An Orbit-qubit Quantum Processor of Ultracold Atoms

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.10797v1
• Date: Sat, 13 Sep 2025 03:34:12 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-09-16 17:26:22.781031
• Title: An Orbit-qubit Quantum Processor of Ultracold Atoms
• Title（参考訳）: 超低温原子の軌道量子プロセッサ
• Authors: Ming-Gen He, Wei-Yong Zhang, Zhen-Sheng Yuan, Jian-Wei Pan,
• Abstract要約: 軌道量子ビット符号化と内部状態を組み合わせた新しい量子プロセッサを提案する。 制御Zゲートの最小層を用いて1次元および2次元のクラスター状態を生成する。 この結果は、スケーラブルな量子処理アーキテクチャとして、軌道量子ビット光学格子を確立した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.1399948157377307
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: It is challenging to build scalable quantum processors capable of both parallel control and local operation. As a promising platform to overcome this challenge, optical lattices offer exceptional parallelism. However, it has been struggling with precise local operations due to relatively narrow lattice spacings. Here, we introduce a new quantum processor incorporating orbit-qubit encoding and internal states (as auxiliary degrees of freedom) to achieve spatially selective operations together with parallel control. With this processor, we generate one-dimensional and two-dimensional cluster states using minimal layers of controlled-Z gates. We experimentally detect the multipartite entanglement of a two-dimensional cluster state involving 123 orbit qubits through direct stabilizer measurements, verifying the full bipartite non-separability. Furthermore, we demonstrate measurement-based quantum computation by implementing single-qubit and two-qubit logical gates, highlighting the flexibility of orbit-qubit operations. Our results establish orbit-qubit optical lattices as a scalable quantum processing architecture, opening new pathways for quantum computation applications.
• Abstract（参考訳）: 並列制御とローカル操作の両方が可能なスケーラブルな量子プロセッサを構築するのは難しい。 この課題を克服するための有望なプラットフォームとして、光学格子は例外的な並列性を提供する。 しかし、比較的狭い格子間隔のため、正確な局所的な操作に苦戦している。 本稿では,軌道量子ビット符号化と内部状態(自由度として)を組み込んだ新しい量子プロセッサを導入し,並列制御とともに空間選択的操作を実現する。 このプロセッサでは、最小のZゲート層を用いて、1次元および2次元のクラスタ状態を生成する。 直接安定化器測定により123個の軌道量子ビットを含む2次元クラスター状態の多部絡みを実験的に検出し、完全二部間非分離性を検証した。 さらに、単一量子ビットおよび2量子ビット論理ゲートを実装し、軌道量子ビット演算の柔軟性を強調することで、測定に基づく量子計算を実証する。 本研究は、スケーラブルな量子処理アーキテクチャとして軌道量子ビット光学格子を構築し、量子計算アプリケーションのための新しい経路を開拓する。

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