論文の概要: High-Fidelity Universal Quantum Gates in a Cryogenic Atom Array
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.40329v1
- Date: Thu, 29 Oct 2026 15:57:06 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-11-02 07:38:19.339932
- Title: High-Fidelity Universal Quantum Gates in a Cryogenic Atom Array
- Title（参考訳）: 極低温原子アレイにおける高忠実ユニバーサル量子ゲート
- Abstract要約: 極低温の133$Cs原子配列に1量子ゲートの忠実度99.970(2)%のゲートセットを示す。
ゲートは2時間4.3ドルMHzのラビ周波数で作動する。
これらの結果は、現在の芸術の状態をはるかに超えて、ゲートの忠実性を絡ませる道を確立している。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.1576134202305135
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Neutral atoms in optical tweezer arrays have emerged as a leading platform for quantum information processing. The fidelity of entangling gates mediated by Rydberg interactions has improved rapidly and is increasingly constrained by blackbody-radiation-induced transitions, which shorten Rydberg lifetimes and create contaminant states that can cause correlated errors. Cryogenic environments can suppress these transition rates by more than an order of magnitude. However, realizing a universal gate set in such an environment has remained an outstanding challenge. Here, we demonstrate a universal quantum gate set in a cryogenic $^{133}$Cs atom array, with a single-qubit gate fidelity of 99.970(2)% and a raw two-qubit entangling-gate fidelity of 99.76(8)%, within the range of leading room-temperature implementations. The entangling gate uses direct single-photon coupling between the electronic ground state and a Rydberg $P$ state, avoiding scattering and light shifts associated with two-photon coupling. The gate operates at a modest Rabi frequency of $2π\times4.3$ MHz. The measured fidelity agrees with our error model dominated by atomic motion, indicating a straightforward route to higher fidelity through improved cooling, while the fundamental error contribution from Rydberg decay is below $3\times10^{-4}$. These results establish a path to entangling-gate fidelities substantially beyond the current state of the art through cryogenic suppression of Rydberg decay, reducing the overhead for fault-tolerant computation.
- Abstract（参考訳）: 光ツイーザーアレイ中の中性原子は量子情報処理の先駆的なプラットフォームとして出現している。
ライドベルク相互作用によって媒介されるエンタングゲートの忠実さは急速に改善され、ブラックボディの放射による遷移によってますます制限され、リドベルクの寿命が短くなり、相関する誤りを引き起こす汚染状態が生じる。
低温環境は、これらの遷移速度を1桁以上抑制することができる。
しかし、そのような環境での普遍的なゲートセットの実現は、依然として顕著な課題である。
ここでは,1量子ビットゲート忠実度99.970(2)%,生2量子エンタングゲート忠実度99.76(8)%の極低温原子配列の量子ゲート集合を,室温実装の先導範囲内で実証する。
エンタングゲートは電子基底状態とRydberg$P$状態との間の直接単光子カップリングを使用し、2光子カップリングに関連する散乱や光シフトを避ける。
ゲートの動作周波数は2π\times 4.3$ MHzである。
測定された忠実度は原子運動が支配する誤差モデルと一致し、冷却の改善による高忠実度への直接的な経路を示す一方、ライドバーグ崩壊による基本的な誤差寄与は3.10^{-4}$以下である。
これらの結果は, 耐故障性計算のオーバーヘッドを低減し, ライドベルク崩壊の極低温抑制を通じて, 最先端以上のゲート忠実性を引き寄せる道を確立した。
関連論文リスト
- Structured light for addressable two-qubit gates in medium-sized ion crystals: modeling motional and dephasing errors [33.72751145910978]
レーザー照射を施した幾何学的位相ゲートは、トラップイオン量子コンピュータで広く使われている。
本稿では、最近Faorlin et $al.$によって実装されたスキームの理論的記述について述べる。
対象パラメータを,報告した10～3ドルから10～5ドルへと減少させる。
論文 参考訳（メタデータ） (2026-10-20T13:51:19Z) - Quantum Co-Design of Inhomogeneous Many-Body Neutrino Fast Flavor Transformation [36.94429692322632]
我々は、TEBD2積形式量子回路への対流および有限範囲相互作用を持つ前方散乱ニュートリノハミルトニアンをマッピングする。
平均フィールド状の超高速フレーバーの不安定性をN=30$で再現する。
NISQと耐故障性の両方で回路深さとゲートコストを$N=50$で見積もる。
論文 参考訳（メタデータ） (2026-10-08T17:12:10Z) - A thermal microwave bus for neutral atom quantum computing [0.0]
中性原子配列の2量子ゲートは、本質的に短距離であり、原子のシャットリングによって達成される長い範囲の接続を必要とするRydbergブロックに依存している。
そこで我々は,典型的な基底状態量子ビットを長寿命に利用し,Rydberg状態はマイクロ波キャビティに結合し,長距離キャビティ媒介ゲートを実現する4レベルアーキテクチャを提案する。
論文 参考訳（メタデータ） (2026-09-21T17:27:28Z) - Protocols of coherent motion control for an interaction-driven Rydberg gate [0.0]
現在の2ビットゲートは、リュードベルク・ブロッケード政権で運用されている。
原子運動のコヒーレント制御に基づく一連の手法を提案する。
論文 参考訳（メタデータ） (2026-07-25T08:03:46Z) - Blueprint for a fault-tolerant compound photon-atom quantum architecture [26.831715552066694]
本稿では、共振器QEDを用いて近決定論的エンタングリング演算を実現する複合フォトニック原子量子コンピューティングプラットフォームを提案する。
光子は、測定ベースの量子コンピューティングを通じて長距離接続とスケーラビリティを提供する。
我々は、原子再利用によって、効果的に非制限接続とオーバーヘッドを低減した大規模クラスタ状態がいかにして生成されるかを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2026-06-29T14:40:27Z) - High-fidelity entanglement and coherent multi-qubit mapping in an atom array [34.82692226532414]
我々は、Ytterbium-171 tweezer配列において、複数の量子ビットにまたがる絡み合った量子状態の生成とコヒーレントマッピングを示す。
結果は、量子情報科学の複数の分野を前進させながら、それらの間に橋を架ける汎用的なアーキテクチャを確立する。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-06-16T15:58:53Z) - Erasing Doppler Dephasing Error in Rydberg Quantum Gates [11.9926033152331]
RbとCs原子の2量子制御NOTゲートのファミリーはドップラーのデフォーカス誤差に対して完全に堅牢である。
その結果,高忠実度量子ゲートの原子温度要件を著しく低減した。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-07-09T03:12:04Z) - Fast ZZ-Free Entangling Gates for Superconducting Qubits Assisted by a
Driven Resonator [42.152052307404]
量子ビット間の不規則な相互作用をキャンセルする簡単なスキームを提案する。
このようなスキームにより,短時間かつ高忠実なエンタングルゲートが実現可能であることを数値的に示す。
我々のアーキテクチャはZZフリーであるだけでなく、余分なノイズ成分も含まない。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-11-02T15:42:02Z) - Long-range $CCΦ$ gates via radio-frequency-induced Förster resonances [0.0]
高周波誘起F"オースター共鳴相互作用に基づく新しいCCPhi$量子位相ゲートプロトコルを提案する。
室温条件下での平均ゲート忠実度は99.27 %である。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-07-24T13:36:54Z) - High-fidelity parallel entangling gates on a neutral atom quantum
computer [41.74498230885008]
最大60個の原子に99.5%の忠実度を持つ2量子エンタングリングゲートの実現を報告した。
これらの進歩は、量子アルゴリズム、誤り訂正回路、デジタルシミュレーションの大規模実装の基礎となった。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-04-11T18:00:04Z) - Robust Mølmer-Sørensen gate for neutral atoms using rapid adiabatic Rydberg dressing [0.0]
Rydbergドレッシングによる断熱的ラピッドパスは、2量子エンタングゲートを実装するメカニズムを提供することを示す。
制御相ゲートのような2ビットゲートを実装する際の典型的な誤差は、単一原子光シフトの誤差に支配されている。
論文 参考訳（メタデータ） (2019-11-11T02:48:18Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。