論文の概要: Sustaining high-fidelity quantum logic in neutral-atom circuits via mid-circuit operations
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.01612v1
- Date: Mon, 02 Mar 2026 08:43:09 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-03-03 19:50:56.773547
- Title: Sustaining high-fidelity quantum logic in neutral-atom circuits via mid-circuit operations
- Title（参考訳）: 中間回路操作による中性原子回路における高忠実量子論理の持続
- Authors: Rui Lin, You Li, Le-Tian Zheng, Tai-Ran Hu, Si-Yuan Chen, Hong-Ming Wu, Yu-Chen Zhang, Hao-Wen Cheng, Yu-Hao Deng, Zhan Wu, Ming-Cheng Chen, Jun Rui, Chao-Yang Lu, Jian-Wei Pan,
- Abstract要約: ゲートの忠実度は、観測可能な劣化を伴わずに、複数の操作ラウンドで99.8%の水準で維持することができる。
システムの内部エントロピーと運動のエントロピーを積極的に管理することにより、連続的な量子誤り訂正に必要な繰り返しシンドローム抽出サイクルを実行するための重要な経路を提供する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 9.85595691921962
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The realization of fault-tolerant quantum computation hinges on the ability to execute deep quantum circuits while maintaining gate fidelities consistently above error-correction thresholds. Although neutral-atom arrays have recently demonstrated high-fidelity two-qubit gates and early-stage logical quantum processors, sustaining such high performance across deep, repetitive circuits remains a formidable challenge due to cumulative motional heating and atom loss. Here we demonstrate a sustainable neutral-atom framework that overcomes these limitations by integrating a suite of hardware-efficient mid-circuit operations. We report a two-qubit controlled logic gate with a raw fidelity of 99.60(1)%, which is further increased to a fidelity of 99.81(1)% via non-destructive erasure detection. Crucially, by implementing in-circuit Raman sideband cooling and qubit re-initialization, we demonstrate that gate fidelities can be maintained at the ~99.8% level across multiple operational rounds without observable degradation. By actively managing the internal and motional entropy of the system mid-stream, our in-situ refreshable architecture provides a critical pathway for executing the repeated syndrome-extraction cycles required for large-scale, continuous quantum error correction.
- Abstract（参考訳）: フォールトトレラント量子計算の実現は、深い量子回路を実行する能力と、ゲートの忠実度を誤差補正しきい値より一貫して上回っていることに依存している。
中性原子配列は、最近、高忠実な2量子ビットゲートと初期の論理量子プロセッサを実証しているが、深い繰り返し回路をまたいでそのような高い性能を維持することは、累積的な運動加熱と原子の損失のために深刻な課題である。
ここでは、ハードウェア効率の高い中間回路操作のスイートを統合することにより、これらの制限を克服する持続可能な中立原子フレームワークを示す。
非破壊的消去検出により2ビット制御論理ゲートが99.60(1)%,さらに99.81(1)%に増大したことを報告する。
重要なことは、回路内ラマンのサイドバンド冷却とクォービット再初期化を実装することで、ゲートの忠実度が観測可能な劣化を伴わずに複数の操作ラウンドで99.8%程度維持できることを実証する。
システムの内部エントロピーと運動のエントロピーを積極的に管理することにより、大規模な連続量子誤り訂正に必要な繰り返しシンドローム抽出サイクルを実行するための重要な経路を提供する。
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