論文の概要: Fidelity bounds for spin-dependent kicks with pulsed lasers
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.31409v1
- Date: Fri, 29 May 2026 15:13:17 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-06-01 20:56:50.690889
- Title: Fidelity bounds for spin-dependent kicks with pulsed lasers
- Title（参考訳）: パルスレーザーによるスピン依存キックの忠実度境界
- Abstract要約: 高速光ラマンパルスによる閉じ込められたイオン超微細量子ビットの励起により、実用的な量子計算のために長いコヒーレンス時間のクビットを持つトラップ周期のエンタングゲートが高速になる。
少数の高速パルスを含む実験と互換性のあるプロトコル用単一イオンSDKの性能を最大化する制御パラメータを特徴付ける。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.20524609401792396
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Excitation of trapped-ion hyperfine qubits with fast optical Raman pulses enables faster-than-trap-period entangling gates with qubits of long coherence time for practical quantum computation. Achieving high-fidelity fast two-qubit gates requires high-quality spin-dependent kicks (SDKs), which form their fundamental building blocks. Here, we characterize the control parameters (including Raman frequency difference, pulse arrival times, Lamb--Dicke parameter, temperature, pulse width, and SDK time) that maximize the performance of single-ion SDKs for protocols compatible with performed experiments involving a small number of fast pulses. We demonstrate through analytical methods and numerical simulations that, within the model commonly used for infidelity optimization, finite pulse duration is the dominant source of error, exceeding the contribution of secular motion by orders of magnitude for nanosecond-scale SDKs. Low infidelities -- below $10^{-3}$ for schemes with $\gtrsim10$ fixed-amplitude, equispaced, picosecond pulses -- are achievable in SDK times on the order of nanoseconds. These results provide quantitative design rules for achieving competitive SDK fidelities with current pulsed-laser technology, laying the foundation for sub-microsecond trapped-ion quantum entangling operations.
- Abstract（参考訳）: 高速光ラマンパルスによる閉じ込められたイオン超微細量子ビットの励起により、実用的な量子計算のために長いコヒーレンス時間のクビットを持つトラップ周期のエンタングゲートが高速になる。
高忠実な高速2ビットゲートを実現するには、その基本的な構成要素を形成する高品質なスピン依存キック(SDK)が必要である。
本稿では,少数の高速パルスを含む実験と互換性のあるプロトコル用単一イオンSDKの性能を最大化する制御パラメータ(ラマン周波数差,パルス到着時間,ラム-ディッケパラメータ,温度,パルス幅,SDK時間)を特徴付ける。
解析手法と数値シミュレーションにより, 有限パルス長が誤差の主原因であり, ナノ秒スケールのSDKの桁差による世俗運動の寄与を超越していることを示す。
固定振幅、等間隔、ピコ秒パルスのスキームは、ナノ秒の順序でSDK時間で実現可能である。
これらの結果は、現在のパルスレーザー技術と競合するSDKの忠実性を達成するための定量的な設計ルールを提供し、サブマイクロ秒トラップイオン量子エンタングリング操作の基礎を築いた。
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