論文の概要: Demonstration of a Multiplexing Trapped Ion Quantum Processing Unit

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.16010v1
• Date: Fri, 15 May 2026 14:42:04 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-05-18 21:22:26.322005
• Title: Demonstration of a Multiplexing Trapped Ion Quantum Processing Unit
• Title（参考訳）: 多重トラップ型イオン量子処理ユニットの実証
• Authors: F. Anmasser, M. Abu Zahra, K. Schüppert, M. Pototschnig, J. Wahl, M. Dietl, M. Pfeifer, Y. Colombe, J. Repp, M. Brandl, P. Schindler, C. Rössler,
• Abstract要約: 我々は、表面イオントラップと時間多重化器を組み合わせた量子処理ユニットを実証する。 開閉スイッチ構成と開閉スイッチ構成の両方において,毎秒1フォノン以下の運動熱量を測定することで,ユニットの性能を特徴付ける。 その結果,多重化方式は高忠実度演算と互換性があることが示唆された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: A fault-tolerant quantum computer is expected to require thousands of qubits. Trapped ion architectures provide a modular approach where the quantum register is divided into multiple subregisters connected by physically moving the corresponding ions. Transporting ions at scale comes with several challenges such as the need to connect thousands of control lines to an ion trap chip. Multiplexing the required control voltages from few input signals to multiple electrodes offers a solution to this wiring challenge. Here we demonstrate a quantum processing unit that combines a surface ion trap with a time multiplexer via a sample-and-hold technique that initially charges electrodes to fixed voltages and disconnects them during qubit operations. We characterize the unit's performance by measuring motional heating rates below one phonon per second in both open and closed switch configurations. We further characterize the sample and hold process and find that sampling intervals below 50 ms are sufficient to keep expected gate errors from decaying charges during the hold phase below $10^{-4}$. Our results indicate that the multiplexing scheme is compatible with high-fidelity operations.
• Abstract（参考訳）: フォールトトレラントな量子コンピュータは数千の量子ビットを必要とする。 トラップされたイオンアーキテクチャは、量子レジスタを対応するイオンを物理的に移動させることで接続された複数のサブレジスタに分割するモジュラーアプローチを提供する。 イオンを大規模に輸送するには、数千のコントロールラインをイオントラップチップに接続する必要があるなど、いくつかの課題がある。 少ない入力信号から複数の電極への制御電圧の多重化は、この配線問題に対する解決策となる。 ここでは、表面イオントラップと時間多重化器を組み合わせた量子処理ユニットについて、まず電極を固定電圧に充電し、キュービット動作中に切断するサンプル・アンド・ホールド法を示す。 開閉スイッチ構成と開閉スイッチ構成の両方において,毎秒1フォノン以下の運動熱量を測定することで,ユニットの性能を特徴付ける。 さらに,50ms未満のサンプリング間隔は,ホールドフェーズにおける期待ゲート誤差の減衰を抑えるのに十分であることを示す。 その結果,多重化方式は高忠実度演算と互換性があることが示唆された。

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