論文の概要: Motional refocusing for trap-off Rydberg gates
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.04812v1
- Date: Wed, 05 Aug 2026 13:15:16 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-06 14:48:43.936468
- Title: Motional refocusing for trap-off Rydberg gates
- Title（参考訳）: トラップオフリドベルクゲートの運動的再焦点
- Authors: Yoav Sagi, Ofer Firstenberg, Nir Davidson, Guy Raz,
- Abstract要約: 光ツイーザーアレイのリドベルクエンタングゲートは、トラップ光をオフにして一般的に実行される。
それぞれのゲートには、原子の動きを加熱し、最終的に回路の深さを制限できるリリース・アンド・キャプチャー・サイクルが含まれている。
我々は、トラップ光のプログラム可能な強度切替のみを用いて、高調波近似におけるこの加熱を正確に除去する動き再焦点プロトコルを開発した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Rydberg entangling gates in optical-tweezer arrays are commonly executed with the trapping light switched off, so every gate contains a release--and--recapture cycle that heats the atomic motion and can ultimately limit circuit depth. We develop a motional refocusing protocol that exactly removes this heating in the harmonic approximation using only programmable intensity switching of the trapping light. The protocol closes the release--and--recapture cycle for every matched harmonic mode, returning arbitrary motional populations and coherences exactly up to ordinary evolution under the static trap. We derive the recovery sequence in closed form for arbitrary catch depth and prove that, within the experimentally relevant regime, it is the unique globally time-optimal solution under bounded trap intensity. The harmonic theory is then extended in two directions. First, we construct exact common-intensity recovery sequences that simultaneously refocus several nondegenerate harmonic modes, including radial--axial and fully anisotropic three-dimensional traps. Second, we derive a composite sequence that suppresses the leading anharmonic correction of weakly anharmonic traps by canceling all first-order motional transitions induced by the quartic anharmonicity, changing the residual heating law from $U_0^{-2}$ to $U_0^{-4}$. Wave-packet simulations in realistic Gaussian tweezers validate the analytic theory and quantify the residual effects of anharmonicity, finite switching ramps, trap ellipticity, and control errors. Applied to representative cesium Rydberg gates, the protocol suppresses the dominant recapture heating to the anharmonic floor and prevents the associated motional Doppler contribution from increasing with circuit depth. The resulting framework provides a practical route toward heating-free trap-off neutral-atom gates using only trap-intensity modulation.
- Abstract（参考訳）: 光ツイーザーアレイのリドベルクエンタングゲートは通常、トラップ光をオフにして実行されるので、全てのゲートは、原子運動を加熱し、最終的に回路深さを制限できる解放と回収のサイクルを含む。
我々は、トラップ光のプログラム可能な強度切替のみを用いて、高調波近似におけるこの加熱を正確に除去する動き再焦点プロトコルを開発した。
このプロトコルは調和モードごとにリリース・アンド・キャプチャ・サイクルを閉じ、任意の動きの集団とコヒーレンスを静的トラップの下での通常の進化に正確に戻す。
任意の漁獲深度に対する閉形状の回収シーケンスを導出し、実験的に関係のある状態において、これは境界トラップ強度の下での、一意のグローバルな時間最適解であることを示す。
調和理論は2つの方向に拡張される。
まず、放射軸および全異方性3次元トラップを含む複数の非退化調和モードを同時に再焦点する、正確な共通強度回復配列を構築する。
第2に、クォート非調和性によって誘導される1次運動遷移をキャンセルし、残留加熱則を$U_0^{-2}$から$U_0^{-4}$に変更することにより、弱非調和トラップの先行無調波補正を抑制する合成配列を導出する。
現実的なガウスのツイーザーにおけるウェーブ・パケットシミュレーションは解析理論を検証し、非調和性、有限スイッチングランプ、トラップ楕円性、制御誤差の残差効果を定量化する。
代表的なセシウム・ライドバーグゲートに適用すると、このプロトコルはアンハーモニックフロアへの支配的な再捕獲加熱を抑制し、関連する運動ドップラー寄与が回路深さで増加するのを防ぐ。
結果として得られる枠組みは、トラップ強度変調のみを用いて、無加熱トラップオフ中性原子ゲートへの実用的な経路を提供する。
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