論文の概要: Dual-Isotope Sympathetic Cooling in a Long Ion Chain

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.23386v1
• Date: Mon, 24 Aug 2026 15:32:27 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-08-25 13:29:44.169304
• Title: Dual-Isotope Sympathetic Cooling in a Long Ion Chain
• Title（参考訳）: 長期イオン鎖における二重同位体交感神経冷却
• Abstract要約: 一次元のイオン鎖は、短期量子コンピュータにとって魅力的な構成要素である。 一次元のイオン鎖は、外部電場が変動することによって生じる運動加熱の影響を受けやすい。 このノイズ源は、クビットのデコヒーレンスを誘発したり、クビット接続を劣化させることなく抑制されなければならない。 冷却シーケンスは量子ビットコヒーレンスを保ち,その単一および2量子ゲート操作への影響を評価する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.861019110532471
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Owing to their high controllability and connectivity, one-dimensional ion chains are attractive building blocks for near-term quantum computers. However, long ion chains are susceptible to motional heating caused by fluctuating external electric fields. To enable deep computations, this source of noise must be suppressed without inducing qubit decoherence or degrading qubit connectivity. We demonstrate steady-state mid-circuit sympathetic cooling of all computationally-relevant motional modes of a 23-ion chain consisting of \qubit qubit and \coolant coolant ions without using any qubit operations. In a room-temperature system, our cooling scheme preserves the mean phonon occupations of the long-wavelength axial and radial modes near their values following state preparation, while keeping the modes used to implement entangling gates near their ground states throughout a 56-ms circuit. Crucially, we show that our cooling sequence preserves qubit coherence, and evaluate its impact on single- and two-qubit gate operations. Additionally, we demonstrate a parallel qubit reset protocol leveraging the shared radial mode coupling between species. Our sympathetic cooling scheme represents a critical step toward reducing gate errors in individually-addressed long ion chains and establishes a versatile platform for simulating open quantum systems.
• Abstract（参考訳）: 高い制御性と接続性のため、1次元のイオン鎖は、短期量子コンピュータにとって魅力的なビルディングブロックである。 しかし、長いイオン鎖は、外部電場が変動することによって生じる運動加熱の影響を受けやすい。 深い計算を可能にするために、このノイズ源は、キュービットのデコヒーレンスを誘発したり、クビット接続を劣化させることなく抑制する必要がある。 本研究では, クビット演算を使わずに, クビット量子ビットとクーラント冷却剤イオンからなる23イオン鎖の全ての計算関連運動モードを定常的に冷却することを示した。 室温システムでは, 56msの回路を通して, 接地ゲートの設置に使用するモードを保ちながら, 長波長軸および半径モードの平均フォノン占有率を, 状態調整後の値付近で保持する。 重要なこととして, 冷却シーケンスはキュービットコヒーレンスを保ち, シングルおよび2キュービットゲート操作への影響を評価する。 さらに,種間の共有ラジアルモード結合を利用した並列クビットリセットプロトコルを実証した。 我々の交感冷却方式は、個々の長イオン鎖のゲート誤差を低減するための重要なステップであり、オープン量子系をシミュレートするための汎用的なプラットフォームを確立する。

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