論文の概要: Spin Chain Quantum Communication on a Trapped-Ion Processor
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.12999v1
- Date: Tue, 14 Jul 2026 17:48:53 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-07-15 17:08:30.24018
- Title: Spin Chain Quantum Communication on a Trapped-Ion Processor
- Title（参考訳）: トラップイオンプロセッサを用いたスピン鎖量子通信
- Abstract要約: 我々は、IonQのForte 1/Forte Enterprise 1プロセッサ上で、デジタルシミュレートされたスピンハミルトニアンによる量子通信プロトコルを実験的に実現した。
工学的相互作用は量子状態伝達の忠実性を大幅に向上させることを示す。
本研究は,プログラマブル量子プロセッサが量子通信プロトコルを効果的に実現し,実装できることを実証する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Efficient communication between distant qubits is one of the central challenges in scaling quantum processors. Although engineered spin chain protocols have been extensively investigated theoretically, their experimental realization has remained comparatively limited. Here, we experimentally realize engineered quantum communication protocols through digitally simulated spin Hamiltonian on IonQ's Forte 1/ Forte Enterprise 1 trapped-ion quantum processor. Combining exact numerical simulations with quantum hardware experiments, we benchmark uniform nearest-neighbour and engineered coupling profiles and demonstrate that engineered interactions significantly enhance the fidelity of quantum state transfer. We further show that exploiting the commutation structure of the spin Hamiltonian enables a parallel Trotter decomposition that more faithfully reproduces the target dynamics while substantially reducing the circuit depth and execution time compared to the conventional sequential implementations. Our results demonstrate that programmable quantum processors can effectively realize and efficiently implement quantum communication protocols, bringing Hamiltonian-based quantum communication closer to practical quantum technologies.
- Abstract（参考訳）: 遠い量子ビット間の効率的な通信は、量子プロセッサのスケーリングにおける中心的な課題の1つである。
工学的なスピン鎖プロトコルは理論上は広く研究されているが、実験的な実現は比較的限られている。
本稿では,IonQ の Forte 1/Forte Enterprise 1 トラップイオン量子プロセッサ上でのスピンハミルトニアンのディジタルシミュレーションによる量子通信プロトコルを実験的に実現した。
正確な数値シミュレーションと量子ハードウェアの実験を組み合わせることで、均一な近傍と工学的な結合プロファイルをベンチマークし、エンジニアリングされた相互作用が量子状態移動の忠実性を大幅に向上させることを示した。
さらに、スピンハミルトニアンの可換構造を利用すると、従来の逐次実装と比較して回路深さと実行時間を著しく減少させながら、目標ダイナミクスをより忠実に再現する並列トロッター分解が可能となることを示す。
この結果から,プログラム可能な量子プロセッサは量子通信プロトコルを効果的に実現し,効率よく実装できることが示唆された。
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