Optimization of Entangling Logic Gates Based on the Rydberg Blockade Effect

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The implementation of a quantum logic gate in a system of cold atoms in optical microtraps is analyzed. The dynamics of two spin qubits is simulated, and a number of processes that limit the efficiency of entanglement based on the Rydberg blockade effect are considered. A geometry of two-photon excitation of Rydberg states of atoms is proposed that makes it possible to increase the robustness of the system to variations in a number of parameters and to reduce losses associated with the incoherent scattering of the driving field.

About the authors

L. V. Gerasimov

Quantum Technology Centre, Faculty of Physics, Lomonosov Moscow State University; Center for Advanced Studies, Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University

Email: gerasimov_lv@spbstu.ru
Moscow, 119991 Russia;St. Petersburg, 195251 Russia

D. V. Kupriyanov

Quantum Technology Centre, Faculty of Physics, Lomonosov Moscow State University

Email: gerasimov_lv@spbstu.ru
Moscow, 119991 Russia

S. S. Straupe

Quantum Technology Centre, Faculty of Physics, Lomonosov Moscow State University;Russian Quantum Center

Author for correspondence.
Email: gerasimov_lv@spbstu.ru
Moscow, 119991 Russia;Skolkovo, Moscow, 121205 Russia

References

  1. D. Bluvstein, H. Levine, G. Semeghini, T. T. Wang, S. Ebadi, M. Kalinowski, A. Keesling, N. Maskara, H. Pichler, M. Greiner, V. Vuleti'c, and M. D. Lukin, Nature 604, 451 (2022).
  2. T.-Y. Wu, A. Kumar, F. Giraldo, and D. S. Weiss, Nature Phys. 15, 6 (2019).
  3. T. M. Graham, M. Kwon, B. Grinkemeyer, Z. Marra, X. Jiang, M. T. Lichtman, Y. Sun, M. Ebert, and M. Sa man, Phys. Rev. Lett. 123, 230501 (2019).
  4. P. Scholl, M. Schuler, H. J. Williams, A. A. Eberharter, D. Barredo, K.-N. Shymik, V. Lienhard, L.-P. Henry, T. C. Lang, T. Lahaye, A. M. Lauchli, and A. Browaeys, Nature 595, 233 (2021).
  5. L. V. Gerasimov, R. R. Yusupov, I. B. Bobrov, D. Shchepanovich, E. V. Kovlakov, S. S. Straupe, S. P. Kulik, and D. V. Kupriyanov, Phys. Rev. A 103, 062426 (2021).
  6. M. Sa man, J. Phys. B: Atom. Mol. Opt. Phys. 49, 202001 (2016).
  7. L. Henriet, L. Beguin, A. Signoles, T. Lahaye, A. Browaeys, G.-O. Reymond, and C. Jurczak, Quantum 4, 327 (2020).
  8. X. Wu, X. Liang, Y. Tian, F. Yang, C. Chen, Y.-C. Liu, M. K. Tey, and L. You, Chinese Phys. B 30, 020305 (2021).
  9. C. Sheng, X. He, P. Xu, R. Guo, K. Wang, Z. Xiong, M. Liu, J. Wang, and M. Zhan, Phys. Rev. Lett. 121, 240501 (2018).
  10. G. K. Brennen, C. M. Caves, P. S. Jessen, and I. H. Deutsch, Phys. Rev. Lett. 82, 1060 (1999).
  11. D. Jaksch, H.-J. Briegel, J. I. Cirac, C. W. Gardiner, and P. Zoller, Phys. Rev. Lett. 82, 1975 (1999).
  12. L. You and M. S. Chapman, Phys. Rev. A 62, 052302 (2000).
  13. D. Jaksch, J. I. Cirac, P. Zoller, S. L. Rolston, R. Cˆot'e, and M. D. Lukin, Phys. Rev. Lett. 85, 2208 (2000).
  14. X.-F. Shi, Quant. Sci. Technol. 7, 023002 (2022).
  15. L. V. Gerasimov, R. R. Yusupov, A. D. Moiseevsky, I. Vybornyi, K. S. Tikhonov, S. P. Kulik, S. S. Straupe, C. I. Sukenik, and D. V. Kupriyanov, Phys. Rev. A 106, 042410 (2022).
  16. H. Levine, A. Keesling, G. Semeghini, A. Omran, T. T. Wang, S. Ebadi, H. Bernien, M. Greiner, V. Vuleti'c, H. Pichler, and M. D. Lukin, Phys. Rev. Lett. 123, 170503 (2019).
  17. M. Sa man, I. I. Beterov, A. Dalal, E. J. P'aez, and B. C. Sanders, Phys. Rev. A 101, 062309 (2020).
  18. I. I. Beterov, I. N. Ashkarin, E. A. Yakshina, D. B. Tretyakov, V. M. Entin, I. I. Ryabtsev, P. Cheinet, P. Pillet, and M. Sa man, Phys. Rev. A 98, 042704 (2018).
  19. I. Vybornyi, L. Gerasimov, D. Kupriyanov, S. Straupe, and K. Tikhonov, arXiv:2206.12171 [quant-ph] (2022).
  20. А. Г. Бутковский, Ю. И. Самойленко, Управление квантовомеханическими процессами, Наука, Москва (1984).
  21. T. H. Chang, T. N. Wang, H. H. Jen, and Y. C. Chen, arXiv:2303.16395 [quant-ph] (2023).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2023 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».