論文の概要: Single- and Two-Qubit Gates Driven by an Integrated Photonic Laser
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.07708v1
- Date: Mon, 07 Sep 2026 16:19:48 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-09-11 21:14:49.391062
- Title: Single- and Two-Qubit Gates Driven by an Integrated Photonic Laser
- Title（参考訳）: 集積フォトニックレーザーによる単一および2量子ゲートの駆動
- Abstract要約: 窒化ケイ素レーザーは周波数選択性クビット状態の調製と測定を最近行った。
集積レーザー源で駆動される コヒーレントクビットゲートはまだ実証されていない
これらの結果から、集積可視波長狭線幅フォトニックレーザーはコヒーレントイオン量子論理の位相ノイズ要求を満たすことが示されている。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.9004151117126917
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Trapped ions are a leading technology for quantum computing, but their reliance on bespoke tabletop laser and optical systems remains a major obstacle to scaling and robustness. Integrated silicon nitride lasers, compatible with future monolithic integration with surface electrode ion traps, have recently demonstrated frequency-selective qubit state preparation and measurement as well as interrogation of an optical clock transition. However, coherent qubit gates driven by integrated laser sources have not yet been demonstrated because coherent quantum logic imposes substantially more stringent performance requirements on the laser. Here, we use a visible-wavelength integrated Brillouin laser stabilized to an integrated coil resonator to drive coherent single- and two-qubit gates with $^{88}$Sr$^+$ optical qubits. We measure an average single-qubit fidelity of 99.61% $\pm$ 0.03% per Clifford gate with randomized benchmarking and use a two-qubit Mølmer-Sørensen interaction to generate an entangled Bell state with a fidelity of 92.35% $\pm$ 1.50%. The qubit exhibits a bare Ramsey coherence time of 660 $\pm$ 9 $μ$s, extended to 1.750 $\pm$ 0.033 ms by spin echo. These results demonstrate that integrated visible-wavelength narrow-linewidth photonic lasers can meet the phase-noise requirements for coherent trapped ion quantum logic, providing a path for scalable optical systems integrated within trapped ion quantum processors.
- Abstract（参考訳）: トラップされたイオンは量子コンピューティングの先駆的な技術だが、テーブルトップレーザーと光学系への依存は、スケーリングと堅牢性にとって大きな障害である。
統合窒化ケイ素レーザーは、表面電極イオントラップと将来のモノリシックな統合と互換性があり、近年、周波数選択性量子ビット状態の調製と測定、および光時計遷移の検査を実証している。
しかし、レーザー源によって駆動されるコヒーレント量子ビットゲートは、コヒーレント量子論理がレーザーにかなり厳しい性能要求を課すため、まだ証明されていない。
ここでは、統合コイル共振器に安定化された可視波長集積ブリルアンレーザーを用いて、$^{88}$Sr$^+$光量子ビットでコヒーレントな単一および2量子ゲートを駆動する。
我々は、ランダムなベンチマークでクリフォードゲート当たりの平均1量子ビット密度99.61%$\pm$0.03%と測定し、2量子ビットのMølmer-Sørensen相互作用を用いて92.35%$\pm$ 1.50%のエンタングルドベル状態を生成する。
クォービットは660$\pm$9$μ$sの素のラムジーコヒーレンス時間を示し、スピンエコーにより1.750$\pm$0.033 msまで拡張される。
これらの結果は、集積可視波長狭帯域フォトニックレーザーがコヒーレントイオン量子論理の位相ノイズ要求を満たすことを示し、捕捉イオン量子プロセッサに組み込まれたスケーラブルな光学系のための経路を提供する。
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