論文の概要: High-performance gates on trapped ion qubits using counterpropagating pulse-shaped laser beams
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.15672v1
- Date: Sun, 14 Jun 2026 08:28:27 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-06-16 16:21:33.788799
- Title: High-performance gates on trapped ion qubits using counterpropagating pulse-shaped laser beams
- Title（参考訳）: 逆伝搬パルス形レーザービームを用いたイオン量子ビットの高速ゲート
- Abstract要約: シングルキュービットゲートは伝統的にコプロパゲートビームで実装されている。
我々はパルス振幅を設計し実装し、ロバストな動的修正ゲートをデフォーカスする。
反伝播性ゲートは、しばしば共伝播性ゲートよりも優れている。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.0099206729416528
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Highly-localized light-matter interactions are necessary for scaling trapped-ion architectures. In hyperfine qubits, counterpropagating beams generate entangling gates by coupling with motion, but this effect is undesirable during single-qubit operations. For that reason, single-qubit gates are traditionally implemented with copropagating beams, and the coexistence of two beam geometries adds hardware and computational overhead. In an effort towards collective performance improvement with minimal overhead, we design and implement pulse-amplitude and dephasing robust dynamically corrected gates using Space Curve Quantum Control (SCQC) and compare them against the constant-amplitude gate implementation. We perform gate set tomography on a four-qubit trapped-ion register, and we discover more than 50% error reduction when robust pulses are used. We find that counterpropagating robust gates often outperform their copropagating counterparts and reach error rates as low as $(3.59 \pm 1.25)\cdot 10^{-3}$, using diamond distance as a metric. This value establishes a laser-driven-gate error reference and is merely an order of magnitude higher than the best reported $\textit{microwave}$ gate on a $\textit{single}$ ion. Additional experiments reveal that robust pulses can effectively suppress non-Markovian errors that grow during runtime. Our work challenges the widely accepted belief that copropagating gates should be preferred for their weak motional coupling and invites the adoption of high-performance robust pulses that suppress multiple noise sources of the trapped-ion error budget.
- Abstract（参考訳）: 閉じ込められたイオンアーキテクチャのスケーリングには、高度に局所化された光-物質相互作用が必要である。
超微細量子ビットでは、逆伝搬ビームは運動と結合してエンタングゲートを生成するが、この効果は単一量子ビットの操作では望ましくない。
そのため、シングルキュービットゲートは伝統的に共伝搬ビームで実装されており、2つのビームジオメトリの共存はハードウェアと計算オーバーヘッドを増大させる。
最小オーバーヘッドで総合的な性能向上を図るため,スペースカーブ量子制御(SCQC)を用いてパルス振幅を設計し,動的に補正されたゲートをデフォーカスし,定振幅ゲートの実装と比較した。
我々は4量子イオンレジスタ上でゲートセットトモグラフィを行い、ロバストパルスを用いた場合、50%以上の誤差低減を検知する。
正方形ゲートは、しばしば共伝播ゲートよりも優れており、ダイヤモンド距離をメートル法として使用して、(3.59 \pm 1.25)\cdot 10^{-3}$という低い誤差率に達する。
この値はレーザー駆動ゲートエラー参照を確立し、単に$\textit{microwave}$ gate on a $\textit{single}$ ionより桁違いに高いだけである。
さらなる実験により、ロバストパルスは実行中に発生する非マルコフ誤差を効果的に抑制できることが明らかになった。
我々の研究は、コプロパゲーションゲートが弱い運動結合に好まれるべきという広く受け入れられている信念に挑戦し、閉じ込められたイオン誤差予算の複数のノイズ源を抑制する高性能なロバストパルスの採用を奨励する。
関連論文リスト
- Mitigating crosstalk errors for simultaneous single-qubit gates on a superconducting quantum processor [59.06950309601253]
超伝導量子プロセッサ上の単一量子ビットゲートは、通常は専用の制御線を介して印加されるマイクロ波パルスを用いて実装される。
これらのマイクロ波パルスは、容量結合と波動関数の重なりに起因するクロストークによって、他の量子ビットを駆動する。
クロストークと周波数群集は、孤立ゲートに対する単一ビット同時動作における誤差を増加させる。
論文 参考訳（メタデータ） (2026-03-11T17:47:32Z) - Multi-Target Rydberg Gates via Spatial Blockade Engineering [47.582155477608445]
マルチターゲットゲートは、量子誤り訂正のためのシンドローム抽出におけるゲート深さを減らすことができる。
単一種中原子プラットフォーム上での単一制御マルチターゲットCZotimes Nゲートを提案する。
我々は、CZZゲートとCZZZゲートの滑らかな制御パルスを合成し、それぞれ99.55%と99.24%の忠実度を達成する。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-04-21T17:59:56Z) - Optimizing two-qubit gates for ultracold atoms using Fermi-Hubbard models [0.0]
我々は、Fermi-Hubbard記述に基づく超格子内における高速で衝突に基づく2量子ゲートの設計に量子最適制御を用いる。
その結果、最適化においてより高いエネルギーバンドを許すことで、ゲート長を5倍に短縮する。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-03-09T20:45:55Z) - High-performance conditional-driving gate for Kerr parametric oscillator qubits [0.0]
ゲート動作のフラックスパルスによるAC-Zeemanシフトがゲート性能に大きく影響を与えることを示す。
この望ましくない効果を解消する手法を提案する。
提案手法を使わずに,平均忠実度が99.9$%を超える条件付き運転ゲートを数値的に示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-10-01T09:58:52Z) - Designing fast quantum gates using optimal control with a reinforcement-learning ansatz [0.0]
本稿では,超伝導量子ビットにおける高速な2量子ゲート生成のための強化学習の有用性について述べる。
特に、RLコントローラは、一方向のゲートパルス列を見つけるのに非常に有効であることを示す。
RLにより検出されたゲートパルスを勾配制御器のアンザッツとして使用することにより,忠実度を大幅に向上できることを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-12-26T23:52:57Z) - Calibration of Drive Non-Linearity for Arbitrary-Angle Single-Qubit
Gates Using Error Amplification [43.97138136532209]
キュービットドライブラインコンポーネントの非線形性は、単一キュービットゲートの忠実性に制限を与える。
我々は、コヒーレンス制限エラーが2～4ドル、リークが6～5ドル以下の任意の角度のシングルキュービットゲートを実証する。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-12-02T10:34:43Z) - Robust Two-Qubit Gates Using Pulsed Dynamical Decoupling [1.0539847330971805]
本稿では、RF制御型トラップイオン量子プロセッサを用いた2量子位相ゲートの実験実装について述べる。
これは高忠実度の結果を持つ調整可能な位相シフトを可能にし、特にラムゼー型測定で99_-2+1%$までの差分コントラストが観測される。
2イオン結晶の2つの軸運動モードを使用することで、高速ゲート速度(100mu$sのゲート時間)の可能性を秘めている。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-07-30T10:59:31Z) - High fidelity two-qubit gates on fluxoniums using a tunable coupler [47.187609203210705]
超伝導フラクソニウム量子ビットは、大規模量子コンピューティングへの道のトランスモンに代わる有望な代替手段を提供する。
マルチキュービットデバイスにおける大きな課題は、スケーラブルなクロストークのないマルチキュービットアーキテクチャの実験的なデモンストレーションである。
ここでは、可変カプラ素子を持つ2量子フッソニウム系量子プロセッサを提案する。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-03-30T13:44:52Z) - Coherent effects contribution to a fast gate fidelity in ion quantum
computer [47.187609203210705]
線形イオンマイクロトラップアレイと2次元マイクロトラップアレイを用いたコヒーレンス効果のシミュレーションのための数値モデルを開発した。
また,レーザパワー変動に対するゲート密度の依存性についても検討した。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-12-12T12:53:00Z) - Multi-GHz repetition rate, multi-watt average power, ultraviolet laser
pulses for fast trapped-ion entanglement operations [0.0]
高速エンタングリングゲートプロトコルでは、パルスレーザーがゲート速度を桁違いに向上させる必要がある。
我々は周波数コムに基づく超高速エンタングリングゲート源を設計した。
ゲート時間はトラップ期間よりも早く、エラーが10-4$に近づく。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-07-07T13:11:39Z) - Scalable quantum computation with fast gates in two-dimensional
microtrap arrays of trapped ions [68.8204255655161]
本研究では,2次元マイクロトラップアーキテクチャにおけるイオン量子コンピューティングにおける高速パルス2量子ゲートの利用について検討する。
高速パルスゲートは、トラップ時間よりも高速に、隣接するトラップにおけるイオン間の高忠実な絡み合い動作を実現することができることを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-05-01T13:18:22Z) - Fast entangling gates in long ion chains [62.997667081978825]
任意長イオン鎖における超高速パルスを用いた高速エンタングリングゲートの実装モデルを提案する。
達成可能なゲートの忠実度は、鎖内のイオンの数とは独立である。
個々の超高速パルスから99.9%以上の人口移動効率が、高忠実度ゲートの実現のしきい値であることがわかった。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-04-09T05:32:09Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。