Masshtabiruemaya arkhitektura geteroyadernogo kvantovogo registra iz neytral'nykh atomov na osnove elektromagnitno-indutsirovannoy prozrachnosti

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

Основываясь на нашей недавней статье [arXiv: 2206.12176 (2022)], мы рассматриваем масштабируемую архитектуру гетероядерного квантового регистра из нейтральных атомов щелочных металов, в котором возможна параллельная реализация вентилей CNOT (управляемое НЕ) для квантовой обработки информации. Параллельное выполнение вентилей CNOT для удаленных друг от друга пар кубитов сочетается с последовательным выполнением таких вентилей для пар соседних кубитов, в которых один из кубитов является общим для всех пар. Для выполнения вентилей используется когерентный транспорт массива атомов одного химического элемента (вспомогательные кубиты) по отношению к массиву атомов другого химического элемента (кубиты данных). Вспомогательные кубиты удерживаются в массиве мобильных оптических дипольных ловушек, генерируемых двумерным акустооптическим дефлектором. Кубиты данных хранятся в массиве стационарных оптических дипольных ловушек, создаваемых с помощью пространственного модулятора света. Когерентный транспорт обеспечивает сохранение суперпозиций логических состояний вспомогательных кубитов, несмотря на их перемещение в пространстве. При этом пути перемещения выбираются таким образом, чтобы избежать пересечений с кубитами данных в пространстве. Численно оптимизированы параметры системы для достижения точности параллельновыполняемых вентилей CNOT около F = 95% для условий, которые могут быть реализованы в эксперименте. Предложенная архитектура может быть применена для реализации поверхностных кодовквантовой коррекции ошибок. Для оценки эффективности вентилей также исследованы энтропия Реньи и взаимная информация.

References

  1. S. Ebadi, T. T. Wang, H. Levine et al., Nature 595, 227 (2021).
  2. P. Scholl, M. Schuler, H. J. Williams et al., Nature 595, 233 (2021).
  3. T. M. Graham, Y. Song, J. Scott et al., Nature 604, 457 (2022).
  4. I. S. Madjarov, J. P. Covey, A. L. Shaw et al., Nature Physics 16, 857 (2020).
  5. W. H¨ansel, J. Reichel, P. Hommelho, and T. W. H¨ansch, Phys. Rev. Lett. 86, 608 (2001).
  6. J. Beugnon, C. Tuchendler, H. Marion et al., Nature Phys. 3, 696 (2007).
  7. G. T. Hickman and M. Sa man, Phys. Rev. A 101101, 063411 (2020).
  8. D. Bluvstein, H. Levine, G. Semeghini et al., Nature 604, 451 (2022).
  9. K. Singh, S. Anand, A. Pocklington et al., Phys. Rev. X 12, 011040 (2022).
  10. C. Sheng, J. Hou, X. He et al., Phys. Rev. Lett. 128, 083202 (2022).
  11. C. Zhang and M. R. Tarbutt, PRX Quantum 3, 030340 (2022).
  12. T. G. Walker and M. Sa man, Phys. Rev. A 77, 032723 (2008).
  13. I. I. Beterov and M. Sa man, Phys. Rev. A 92, 042710 (2015).
  14. Z. Tao, L. Yu, P. Xu et al., Chin. Phys. Lett. 39, 083701 (2022).
  15. S. Ebadi, A. Keesling, M. Cain et al., Science 376, 1209 (2022).
  16. M. Nguyen, J. Liu, J. Wurtz et al., PRX Quantum 4, 010316 (2023).
  17. A. Byun, M. Kim, and J. Ahn, PRX Quantum 3, 030305 (2022).
  18. M. Kim, K. Kim, J. Hwang et al., Nature Phys. 18, 755 (2022).
  19. F. Arute, K. Arya, R. Babbush et al., Nature 574, 505 (2019).
  20. M. Mu¨ller, I. Lesanovsky, H. Weimer et al., Phys. Rev. Lett. 102, 170502 (2009).
  21. K. McDonnell, L. F. Keary, and J. D. Pritchard, Phys. Rev. Lett. 129, 200501 (2022).
  22. A. M. Farouk, I. I. Beterov, P. Xu et al., ArXiv: 2206. 12176 (2022).
  23. C. W. Mansell and S. Bergamini, New J. Phys. 16, 053045 (2014).
  24. N. Sˇibalic,' J. D. Pritchard, C. S. Adams, and K. J. Weatherill, Comp. Phys.Comm. 220, 319 (2017).
  25. M. Hillery, V. Buˇzek, and A. Berthiaume, Phys. Rev. A 59, 1829 (1999).
  26. M. A. Nielsen and I. L. Chuang, Quantum Computing and Quantum Information, Cambridge University Press, Cambridge (2000).
  27. R. Horodecki, P. Horodecki, M. Horodecki, and K. Horodecki, Rev. Mod. Phys. 81, 865 (2009).
  28. R. Islam, R. Ma, P. M. Preiss et al., Nature 528, 77 (2015).
  29. M. M. Wolf, F. Verstraete, M. B. Hastings, and J. I. Cirac, Phys. Rev. Lett. 100, 070502 (2008).

Copyright (c) 2023 Russian Academy of Sciences

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies