論文の概要: Digital Predistortion of Optical Fields for Fast and High-Fidelity Entangling Gates in Trapped-Ion Qubits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.27761v1
• Date: Sun, 29 Mar 2026 16:44:22 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-31 23:18:45.105359
• Title: Digital Predistortion of Optical Fields for Fast and High-Fidelity Entangling Gates in Trapped-Ion Qubits
• Title（参考訳）: トラップイオン量子における高速かつ高忠実なエンタングルゲートのための光学場のディジタル予測
• Authors: Jovan Markov, Yotam Shapira, Ayelet Hasson, Meir Alon, Avraham Gross, Nitzan Akerman, Roee Ozeri,
• Abstract要約: 我々は、閉じ込められたイオンプロセッサにおいて、エンタングルゲート波形を生成するために使用されるアコスト光変調器のディジタル事前歪みを示す。 フィードフォワード補正を適用し、その線形動作範囲を拡張し、急激な相互変調生成物を抑制する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: High-fidelity quantum gates require precise classical control signals, yet the analog hardware delivering these signals introduces nonlinear distortions that degrade gate performance. We demonstrate digital predistortion of an acousto-optic modulator used to generate multi-tone entangling-gate waveforms in a trapped-ion processor based on $^{88}$Sr$^+$. By measuring and inverting the static nonlinear amplitude response of the modulator, we apply a feed-forward correction that extends its linear operating range and suppresses spurious intermodulation products. Spectral analysis of the gate beam shows 3--5 dB suppression of the dominant intermodulation tones, approximately doubling the usable diffraction efficiency at a $10^{-3}$ estimated gate-error threshold. Direct two-qubit Bell-state fidelity measurements confirm that predistortion consistently improves entangling-gate performance. The calibrate-and-invert methodology is device and platform agnostic, applicable to any nonlinear element in the classical control chain of a quantum processor.
• Abstract（参考訳）: 高忠実度量子ゲートは、正確な古典的な制御信号を必要とするが、これらの信号を提供するアナログハードウェアは、ゲート性能を劣化させる非線形歪みを導入している。 トラップイオンプロセッサにおけるマルチトーンエンタングゲート波形を生成するためのアコスト光変調器のディジタル事前歪みを,$^{88}$Sr$^+$に基づいて示す。 変調器の静的非線形振幅応答を計測・反転することにより、その線形動作範囲を拡張し、急激な相互変調生成物を抑制するフィードフォワード補正を適用する。 ゲートビームのスペクトル分析により、支配的な変調音の3～5dB抑制が示され、使用可能な回折効率は10〜3ドルと推定されるゲートエラー閾値で約2倍になった。 直接2量子ベル状態忠実度測定は、前歪がエンタングゲート性能を一貫して改善することを確認する。 キャリブレート・アンド・インバージョン法はデバイスとプラットフォームに依存しない手法であり、量子プロセッサの古典的な制御チェーンの任意の非線形要素に適用できる。

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