論文の概要: Nonlinear Coupling between Motional Modes in Trapped Ion Quantum Processors

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.07590v1
• Date: Wed, 08 Oct 2025 22:25:55 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-10 17:54:14.758866
• Title: Nonlinear Coupling between Motional Modes in Trapped Ion Quantum Processors
• Title（参考訳）: トラップしたイオン量子プロセッサにおける運動モード間の非線形結合
• Authors: Wes Johnson, Brandon Ruzic,
• Abstract要約: 本研究では, 3次クーロン項から生じる非線形運動-モード結合(NoMoCou)を同定し, シミュレーションするモデルを開発した。 我々は、低次共鳴から演算点をチューニングするための設計規則、スペクトルを再構成するためのトラップ異方性をチューニングし、形状ゲート波形を提供する。
• 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: Trapped-ion crystals are a leading platform for quantum information science, but achieving the high-fidelity entangling gates required for fault-tolerant quantum computing becomes harder as system size increases. As systems scale, spectral crowding makes low-order nonlinear resonances between collective motional modes increasingly common and can limit gate performance, especially in monolithic or global-mode architectures. We develop a general model to identify and simulate nonlinear motional-mode coupling (NoMoCou) arising from third-order Coulomb terms and quantify its impact on the Molmer-Sorensen gate across linear chains and 2D crystals in rf and Penning traps. We delineate the regimes where NoMoCou dominates the error budget and provide design rules: detune operating points from low-order resonances, tune trap anisotropy to reshape spectra, and shape gate waveforms.
• Abstract（参考訳）: トラップイオン結晶は量子情報科学の先駆的なプラットフォームであるが、フォールトトレラント量子コンピューティングに必要な高忠実なエンタングルゲートの実現は、システムサイズが大きくなるにつれて難しくなる。 システム規模が大きくなるにつれて、スペクトル群集は集団運動モード間の低次非線形共鳴をますます一般的にし、特にモノリシックまたはグローバルモードアーキテクチャにおいてゲート性能を制限することができる。 本研究では, 3次クーロン項から生じる非線形運動-モード結合(NoMoCou)の同定とシミュレーションを行い, Rfトラップとペニングトラップの2次元結晶と線形鎖のモルマー-ソレンセンゲートへの影響を定量化する。 我々は、NoMoCouが誤差予算を支配し、低次共鳴から操作点を抽出し、トラップ異方性を調整してスペクトルを再構成し、ゲート波形を形作るという設計規則を定めている。

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