論文の概要: Neutral-atom quantum computation using multi-qubit geometric gates via adiabatic passage
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.04359v1
- Date: Thu, 06 Nov 2025 13:41:37 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-11-07 20:17:53.436091
- Title: Neutral-atom quantum computation using multi-qubit geometric gates via adiabatic passage
- Title（参考訳）: アディバティックパスを用いた多ビット幾何ゲートを用いた中性原子量子計算
- Authors: Sinchan Snigdha Rej, Bimalendu Deb,
- Abstract要約: 理論上は中性原子構造における二ビットおよび多ビット相ゲートを実証する。
ターゲット原子に余分なレーザーを印加する必要はなく、2ビットから複数ビットの量子ゲートまでシステムをスケールアップする。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Adiabatic geometric phase gates offer enhanced robustness against fluctuations compared to con- ventional Rydberg blockade-based phase gates that rely on dynamical phase accumulation. We theoretically demonstrate two- and multi-qubit phase gates in a neutral atom architecture, relying on a double stimulated Raman adiabatic passage (double-STIRAP) pulse sequence that imprints a controllable geometric phase on the qubit systems. The system is designed in such a way that every atom is individually addressable, and moreover, no extra laser is required to be applied on the target atom while scaling up the system from two- to multi-qubit quantum gates. The gate fidelity has been numerically analyzed by changing the gate operation time, and we find that 98% to 99% fidelity can be achieved for gate time $\simeq$ 0.6 $\mu$s. We perform a systematic error analysis, which re- veals that our proposed gates can exhibit strong resilience against fluctuations in Rabi frequencies, finite blockade strength, and atomic position variations. These results establish our approach as a physically feasible and scalable pathway toward fault-tolerant quantum computation with neutral atoms. We simulate Grover's search algorithm for two-, three-, and four-qubit systems with high success probability and thereby demonstrate the utility and scalability of our proposed gates for quantum computation.
- Abstract（参考訳）: 断熱的幾何学的位相ゲートは、動的位相蓄積に依存するコンベンショナル・リドベルクブロックに基づく位相ゲートと比較して、揺らぎに対する強い堅牢性を提供する。
理論上は、中性原子構造における2ビットおよび複数ビット位相ゲートを、量子ビット系に制御可能な幾何位相を印加する二重刺激ラマン断熱路(ダブル-STIRAP)パルスシーケンスに依存して証明する。
このシステムは、全ての原子が個別にアドレス化可能であるように設計されており、さらに、2ビットからマルチキュービットの量子ゲートまでシステムをスケールアップしている間、ターゲット原子に余分なレーザーを適用する必要はない。
ゲートの忠実度はゲート操作時間を変えて数値解析され、ゲート時間の98%から99%の忠実度をゲート時間$\simeq$0.6$\mu$sで達成できることがわかった。
提案するゲートがラビ周波数の変動、有限閉塞強度、原子位置の変動に対して強い抵抗性を示すことを再検証する系統的誤差解析を行う。
これらの結果は、中性原子を用いたフォールトトレラント量子計算への物理的に実現可能でスケーラブルな経路として、我々のアプローチを確立している。
我々は,Groverの2,3,4量子ビット系の探索アルゴリズムを高い確率でシミュレートし,提案したゲートの量子計算への応用と拡張性を実証した。
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