論文の概要: Deterministic Universal Logical Gates for Finite-Energy GKP Qubits in Trapped Neutral Atoms
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.30631v1
- Date: Mon, 31 Aug 2026 11:41:08 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-09-01 18:31:31.365383
- Title: Deterministic Universal Logical Gates for Finite-Energy GKP Qubits in Trapped Neutral Atoms
- Title（参考訳）: トラッピング中性原子中の有限エネルギーGKP量子ビットに対する決定論的普遍論理ゲート
- Abstract要約: 閉じ込められた中性原子の調和運動状態に符号化された有限エネルギー Gottesman-Kitaev-Preskill qubit に対する普遍論理ゲートセットを提案する。
内部電子状態は相空間における状態依存条件変位を実装するためのアンシラとして機能する。
過渡リドバーグ励起による原子双極子-双極子相互作用は、遮断機構を起動することなく制御Zゲートを可能にする。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.9964848378974727
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We present a universal logical gate set for finite-energy Gottesman-Kitaev-Preskill (GKP) qubits encoded in the harmonic motional states of trapped neutral atoms. Internal electronic states serve as ancilla for implementing state-dependent conditional displacements in phase space, enabling arbitrary single-qubit phase gates. A Transient Rydberg excitation-mediated atomic dipole-dipole interaction enables a controlled-Z gate without invoking the blockade mechanism. The gates operate under magic-trapping conditions, allowing continuous trapping throughout the gate sequence, thereby preserving the motional encoding without intermediate measurement or feedforward. We assess the experimental feasibility of the proposed protocols using neutral $^{88}\mathrm{Sr}$ atoms and obtain average gate fidelities of $0.986$ for single-qubit phase gates and $0.985$ for the controlled-Z gate at a finite squeezing parameter of $Δ=0.25$ (12 dB of squeezing), increasing to $0.997$ and $0.995$ respectively as $Δ$ reaches $0.1$. These results provide a route toward universal, measurement-free logical control of motional GKP qubits in neutral-atom architectures.
- Abstract（参考訳）: 我々は、閉じ込められた中性原子の調和運動状態に符号化された有限エネルギー Gottesman-Kitaev-Preskill (GKP) 量子ビットに対する普遍論理ゲートセットを提案する。
内部電子状態は、位相空間における状態依存条件変位を実装するためのアンシラとして機能し、任意の単一ビット位相ゲートを可能にする。
過渡リドバーグ励起による原子双極子-双極子相互作用は、遮断機構を起動することなく制御Zゲートを可能にする。
ゲートは魔法のトッピング条件下で動作し、ゲートシーケンス全体の連続的なトラップを可能にし、中間的な測定やフィードフォワードなしでモーションエンコーディングを保存する。
我々は、中立な$^{88}\mathrm{Sr}$原子を用いて提案プロトコルの実験的実現可能性を評価し、一量子位相ゲートに対して平均ゲートフィラリティが0.986$、有限のスクイージングパラメータで制御Zゲートが0.985$で$Δ=0.25$(12dBのスクイージング)となり、それぞれ0.997$と$0.995$となる。
これらの結果は、中性原子アーキテクチャにおける運動GKP量子ビットの普遍的で無計測な論理制御への経路を提供する。
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