論文の概要: Optimized EIT-Based Multi-Target CNOT^k Gates in Heteronuclear Rydberg Atom Arrays
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.15033v1
- Date: Sat, 15 Aug 2026 04:36:22 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-18 19:59:03.168069
- Title: Optimized EIT-Based Multi-Target CNOT^k Gates in Heteronuclear Rydberg Atom Arrays
- Title（参考訳）: ヘテロ核Rydberg原子配列におけるEIT基多ターゲットCNOT^kゲートの最適化
- Authors: Zeyu Zhou, Xian-Lei Sheng, Peng Xu, Jian Cui,
- Abstract要約: 多ビット結合を必要とする効率のよい安定化器の読み出しは、量子誤り訂正のコアボトルネックである。
1つの実現可能な方法は、1つのアンシラ量子ビットと安定化器Uの測定に割り当てられたデータ量子ビットとの間の制御Uゲートの直接実装である。
我々はMllerらによって提案されたマルチターゲットの$mathrmC1mathrmNOTk$ゲートを解析し、電磁誘導透過(EIT)とRydberg遮断機構を用いて実現した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.373571562376865
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
- Abstract: Efficient stabilizer readout requiring multi-qubit coupling is a core bottleneck for quantum error correction. One feasible method is direct implementation of the controlled-U gate between one ancilla qubit and the data qubits assigned to stabilizer U measurements. We systematically analyze the native multi-target $\mathrm{C}^1\mathrm{NOT}^k$ gates proposed by Müller et al., which is realized via electromagnetically induced transparency (EIT) and Rydberg blockade mechanisms. Using a microscopic open-system model, we analyze the gate's scaling with target number k and identify spontaneous emission, Doppler dephasing, target atom inter-coupling, and technical noise as major error contributions. We further optimize the protocol combining two-photon STIRAP control, heteronuclear interaction engineering, and waveform optimization. Our optimized heteronuclear protocol reaches fidelities of 98.03% ($\mathrm{C}^1\mathrm{NOT}^{1}$) and 96.54% ($\mathrm{C}^1\mathrm{NOT}^{4}$), in the presence of all primary noise sources and realistic experimental parameters. These results demonstrate that EIT-based multi-target gates serve as a practical building block for low-depth stabilizer readout.
- Abstract（参考訳）: 多ビット結合を必要とする効率のよい安定化器の読み出しは、量子誤り訂正のコアボトルネックである。
1つの実現可能な方法は、1つのアンシラ量子ビットと安定化器Uの測定に割り当てられたデータ量子ビットとの間の制御Uゲートの直接実装である。
我々はMüllerらによって提案されたネイティブマルチターゲットの$\mathrm{C}^1\mathrm{NOT}^k$ゲートを系統的に解析し、電磁誘導透過(EIT)とRydbergブロック機構によって実現した。
マイクロ・オープン・システム・モデルを用いて、ターゲット数kでゲートのスケーリングを分析し、自然発光、ドップラー劣化、ターゲット原子間結合、および技術的ノイズを主要なエラー寄与として同定する。
さらに,2光子STIRAP制御,ヘテロ核相互作用工学,波形最適化を組み合わせたプロトコルを最適化する。
我々の最適化されたヘテロ核プロトコルは、すべての一次ノイズ源と実測実験パラメータの存在下で98.03%(\mathrm{C}^1\mathrm{NOT}^{1}$)および96.54%(\mathrm{C}^1\mathrm{NOT}^{4}$)の忠実度に達する。
これらの結果から,EITをベースとしたマルチターゲットゲートは,低深度安定化器の読み出しのための実用的なビルディングブロックとして機能することが示唆された。
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