論文の概要: Gate-based Readout and Cooling of Neutral Atoms

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.21643v1
• Date: Mon, 23 Mar 2026 07:24:26 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-24 19:11:39.538714
• Title: Gate-based Readout and Cooling of Neutral Atoms
• Title（参考訳）: ゲートによる中性原子の読み出しと冷却
• Authors: Richard Bing-Shiun Tsai, Lewis R. B. Picard, Xiangkai Sun, Yuan Le, Kon H. Leung, Manuel Endres,
• Abstract要約: 光ツイーザー実験のための包括的アンシラベースツールボックスを提案する。 まず, アンシラをベースとした原子の繰り返し読み出しを行い, 複数ラウンドでの検出精度の向上を実現した。 第二に、ツイーザートリップされたストロンチウム原子の量子化された運動状態を利用して、電子から運動多様体へ量子情報を伝達する。 第3に, アシラ原子の電子状態に運動エントロピーを移すことにより, データ原子を決定的に冷却する回路ベースシーケンスであるアルゴリズム冷却を実証する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.08796261172196741
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Neutral atom arrays have seen tremendous progress in quantum simulation, quantum metrology, and fault-tolerant quantum computing. However, hardware constraints such as atom loss and heating remain significant challenges. In this work, we introduce a comprehensive ancilla-based toolbox for optical tweezer experiments that utilizes high-fidelity Rydberg entangling gates and ancilla atoms to mitigate these physical limitations. First, we demonstrate repeated ancilla-based atom readout, achieving improved detection fidelity over multiple rounds with minimal perturbation to data atoms. Second, leveraging the quantized motional states in tweezer-trapped strontium atoms, we transduce quantum information from the electronic to the motional manifold. This enables us to perform mid-circuit ancilla-based atom loss detection in a coherence-preserving fashion. Finally, we demonstrate algorithmic cooling, a circuit-based sequence that deterministically cools data atoms by transferring their motional entropy to the electronic states of ancilla atoms. We observe a marked reduction in the atomic temperature of data atoms. These tools offer a pathway to continuous operation in tweezer clocks and complement recent developments in continuous reloading experiments.
• Abstract（参考訳）: ニュートラル原子配列は量子シミュレーション、量子力学、フォールトトレラント量子コンピューティングにおいて著しく進歩している。 しかし、原子の損失や加熱といったハードウェア上の制約は依然として大きな課題である。 本研究では,光ツイーザ実験のための包括的アンシラベースツールボックスを導入し,これらの制限を緩和するために高忠実度リドベルクエンタングゲートとアンシラ原子を用いる。 まず, データ原子の摂動を最小限に抑えた複数ラウンドでの検出精度の向上を実現し, 繰り返しアンシラをベースとした原子の読み出し実験を行った。 第二に、ツイーザートリップされたストロンチウム原子の量子化された運動状態を利用して、電子から運動多様体へ量子情報を伝達する。 これにより、コヒーレンス保存方式で、中循環アンシラによる原子損失検出を行うことができる。 最後に, アンシラ原子の電子状態に運動エントロピーを移すことにより, データ原子を決定的に冷却する回路ベースシーケンスであるアルゴリズム冷却を実証する。 データ原子の原子温度の顕著な低下を観察する。 これらのツールは、ツイーザークロックにおける連続的な操作の経路を提供し、継続的なリロード実験における最近の発展を補完する。

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