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フォールト・トレラントな量子計算の前提条件である量子エラー訂正を実現するためには、量子状態の高忠実度検出が不可欠である。しかしながら、有望なトラップ型イオン量子ビットでは、状態のリークによって検出の忠実度が本質的に制限される。ここでは、$^{171}の検出の忠実度を高める効率的なアプローチを提案する。\mathrm{Yb}^+$量子ビットを$^2D_{3/2}$状態シェルビング技術によって検出する方法を提案する。選択的シェルビングと状態依存蛍光を利用することで、状態リークの影響を緩和し、実験的に99.88(2)%の忠実度を実現した。また、超微細量子ビットを準安定準位にマッピングすることで、最近の量子エラー訂正の実装にとって重要なステップである中間回路測定の実現可能性を実証した。本研究は、近い将来、トラップドイオンシステムを用いたフォールトトレラントな量子情報処理を実現するために不可欠な要素を提供するものである。
http://arxiv.org/abs/2402.18868v1 (ar5iv, pdf)
Xueying Mai, Liyun Zhang, Yao Lu
2024/02/29
Summary (DeepL訳)
フォールト・トレラントな量子計算の前提条件である量子エラー訂正を実現するためには、量子状態の高忠実度検出が不可欠である。しかしながら、有望なトラップ型イオン量子ビットでは、状態のリークによって検出の忠実度が本質的に制限される。ここでは、$^{171}の検出の忠実度を高める効率的なアプローチを提案する。\mathrm{Yb}^+$量子ビットを$^2D_{3/2}$状態シェルビング技術によって検出する方法を提案する。選択的シェルビングと状態依存蛍光を利用することで、状態リークの影響を緩和し、実験的に99.88(2)%の忠実度を実現した。また、超微細量子ビットを準安定準位にマッピングすることで、最近の量子エラー訂正の実装にとって重要なステップである中間回路測定の実現可能性を実証した。本研究は、近い将来、トラップドイオンシステムを用いたフォールトトレラントな量子情報処理を実現するために不可欠な要素を提供するものである。
Links
http://arxiv.org/abs/2402.18868v1 (ar5iv, pdf)
Authors
Xueying Mai, Liyun Zhang, Yao Lu
Published
2024/02/29