論文の概要: Fast and Coherent Transfer of Atomic Qubits in Optical Tweezers using Fiber Array Architecture

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.07862v1
• Date: Thu, 09 Apr 2026 06:23:47 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-10 18:34:05.735824
• Title: Fast and Coherent Transfer of Atomic Qubits in Optical Tweezers using Fiber Array Architecture
• Title（参考訳）: 光ファイバアレイ構造を用いた光ツイーザにおける原子ビットの高速・コヒーレント転送
• Authors: Jia-Chao Wang, Zai-Zheng Zhang, Xiao Li, Guang-Wei Wang, Xiao-Dong He, Min Liu, Peng Xu,
• Abstract要約: 我々は、静的トラップと移動トラップのスムーズな振幅交換を実現するために、トラップ深さのサイト解決制御を備えた中性原子量子コンピューティングアーキテクチャを用いる。 静的トラップと移動トラップの間の10ドル移動により、サイクル当たりの加熱速度0.156(9)$Kが得られ、無視できる原子損失で500サイクル以上維持され、1サイクルあたり0.99992(5)の量子状態忠実度が得られる。 この高速で低熱のコヒーレント転送能力は、原子シャットリングに基づく量子コンピューティングの速度と忠実性の両方を改善するための実用的な経路を提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 14.05328121485558
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
• Abstract: Programmable neutral-atom arrays offer a promising route toward scalable quantum computing, where coherent qubit transfer enables non-local connectivity and reduces resource overhead. However, transfer speed and motional heating remain key bottlenecks for fast and deep quantum circuits. Here, we employ a fiber array neutral-atom quantum computing architecture with site-resolved control of trap depths to realize smooth amplitude exchange between static and moving traps, thereby enabling fast and coherent qubit transfer with ultralow motional heating. With a 10 $μ$s in situ transfer between static and moving traps, we obtain a per-cycle heating rate of 0.156(9) $μ$K, sustain over 500 cycles with negligible atom loss, and achieve a quantum state fidelity of 0.99992(5) per cycle. For inter-site transfer between two separated static traps, the operation takes 120 $μ$s with 0.783(17) $μ$K heating per transfer, and remains negligible atom loss for up to 100 repeated cycles with a fidelity of 0.9998(1) per transfer. Furthermore, through experimental studies of parallel transfer, we establish a model that elucidates the relationship between array inhomogeneity and the transfer heating rate. This fast, low-heating coherent transfer capability provides a practical route for improving both speed and fidelity in atom-shuttling based quantum computing.
• Abstract（参考訳）: プログラム可能な中性原子配列は、コヒーレント量子ビット転送によって非ローカル接続が可能となり、リソースオーバーヘッドを低減する、スケーラブルな量子コンピューティングへの有望な経路を提供する。 しかし、転送速度と運動加熱は、高速で深い量子回路にとって重要なボトルネックである。 そこで我々は,トラップ深さのサイトリゾルド制御を施したファイバアレイ中原子量子コンピューティングアーキテクチャを用いて,静的および移動トラップ間のスムーズな振幅交換を実現することにより,超低運動加熱による高速かつコヒーレントな量子ビット転送を実現する。 静的トラップと移動トラップの間の10$μ$sの移動により、サイクル当たりの加熱速度0.156(9)$μ$Kが得られ、無視できる原子損失で500サイクル以上維持され、1サイクルあたり0.99992(5)の量子状態忠実度が得られる。 2つの分離された静的トラップ間のサイト間移動では、1転送あたり120$μ$sと0.783(17)$μ$Kの加熱を要し、転送毎に0.9998(1)の忠実度を持つ最大100回の繰り返しの原子損失は無視できる。 さらに, 並列移動実験により, アレイ不均一性と伝達加熱速度の関係を解明するモデルを構築した。 この高速で低熱のコヒーレント転送能力は、原子シャットリングに基づく量子コンピューティングの速度と忠実性の両方を改善するための実用的な経路を提供する。

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