被困的离子提供了具有非常长的连贯时间的量子,可以用高填充性初始化,操纵,纠缠和读出[25-30]。更重要的是,被困的离子很容易与光场相互作用,在其电子状态(固定量子存储器 - 固定量子内存)和光子 - “浮动”量子信息载体之间提供了自然接口[31]。包含一个sin- gle物种的一个量子的被困的离子网状节点已通过光子链接连接,用于执行铃铛测试[7],状态传送[18] [18],随机数生成[19],量子密钥分布[21]和频率比较[22]。捕获的离子系统也证明了最新的单一和双Quibent Gate有限量,但是将它们集成到量子网络节点中仍然是一个挑战,因为适合量定通信的离子物种不一定还可以提供具有与网络活动的良好隔离的良好的存储量值。原子种(例如133 ba +或171 yb +)已被提议绕过这一问题[26,32],但是,所需的实验技术的发展仍在进行中。neverthe,每个角色都有可能被不同的物种填补[33]。此外,使用多种原子物种具有最小化串扰的优势,可以在中路测量和冷却[34]中最小化串扰[34]。
现在,您会感到依赖团体,与人或剥削的群体的关系可能开始变得不愉快,因为他们揭示了他们的真实意图或性格。在此阶段,您可能会遇到:•威胁行为和身体暴力•人们对您的内gui,羞耻和恐惧进行比赛•试图将您与家人,朋友和社会隔离开来•人们强迫您虐待他人,攻击甚至射击人们•参与A级药物(烹饪或跑步)
我们提出了一种硬件架构和协议,用于连接光学腔内的许多局部量子处理器。该方案与捕获离子或里德堡阵列兼容,并通过在腔内进行单光子传输来分配纠缠,从而实现任意两个量子比特之间的传送门。即使对于中等质量的腔,Heralding 也能实现高保真度纠缠。对于由线性链中的捕获离子组成的处理器,具有实际参数的单个腔每隔几 μs 就能成功传输光子,将链间纠缠速率提高到现有方法的 2 个数量级以上,并消除了扩展捕获离子系统的主要瓶颈。对于一个现实场景,我们概述了如何在 200 μs 内实现 20 条离子链(总共包含 500 个量子比特)的任意对任意纠缠,保真度和速率仅受局部操作和离子读出的限制。对于由里德堡原子组成的处理器,我们的方法可以完全连接数千个中性原子。我们的架构所提供的连接性可使用多个重叠腔扩展到数万个量子比特,从而扩展嘈杂的中尺度量子时代算法和汉密尔顿模拟的能力,并实现更强大的高维纠错方案。
I. 引言 囚禁离子是量子信息科学技术以及量子计算的主要平台 [1]。该平台具有高保真量子门 [2, 3, 4, 5, 6]、量子比特之间更广泛的连接性[7, 8]以及实现容错量子计算的潜力 [9, 10, 11]。随着量子比特和门数量的增加,系统的精确控制变得更加复杂,采取稳定和工程化的方法至关重要 [12, 13]。在量子计算的背景下,组件的可靠性减少了所需校准量并提高了数据收集的占空比[7, 14, 15]。操纵和控制囚禁离子量子比特依赖于多束激光与离子相互作用,因此可靠的光源是基于囚禁离子的量子计算机的关键部分。合适的激光系统应提供多种颜色的光,这些光不仅能够抵抗错位和机械振动,而且能够很好地稳定在感兴趣的原子跃迁频率上。任何空间或光谱不匹配都可能导致量子计算操作失败,这不仅是因为量子比特状态控制中的错误,还因为离子加载和冷却效率低下,这会增加实验的占空比。尽管构建这些光学系统的技术
使用2D聚焦光栅耦合器进行集成梁转向,用于可伸缩的离子量子计算Mizuki Shirao 1,Daniel Klawson 1,Sara Mouradian 2和Ming C. Wu 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 98195,美国电子邮件:shirao.mizuki@db.mitsubishielectric.co.jp * *作者当前的隶属关系是Mitsubishi Electric Corporation信息技术研发中心。摘要:提出了可扩展的梁转向装置,以控制离子陷阱量子计算机。波导阵列和二维聚焦耦合器的组合用于在自由空间中在729 nm波长下生成8×n光束斑点。关键字:量子计算,离子陷阱,集成的光子学
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量子技术正在从实验室前进到商业世界。但是,如果没有量子系统的精确控制,就无法建立从科学发现到革命技术的这一道路。量子最佳控制描述了一种技术系列,该科学家族通过系统地塑造应用于系统的控制场来改善量子操作。优化可以选择量子硬件的定制控制策略,以实现其全部潜力。在本论文中,我们将最佳控制应用于自旋系统,即钻石和戊季苯掺杂的萘的氮呈中心,以及被困的原子,特别是Rydberg Atoms和Ultracold原子冷凝物。genally,一个具有清晰目标的良好模型系统对应于通过开环优化接近定义明确的控制问题,即使用模型。但是,当未知的实验或环境因素具有很强的影响时,控制问题的复杂性就会增加。一旦任何可行的模型与现实,闭环分歧,即基于反馈,控制解决方案。从量子最佳控制方法的集合中,我们专注于穿着的切碎的随机基础算法与无梯度搜索相结合。此配对使我们能够应用带宽限制并限制优化参数的数量,从而简化了闭环应用程序。我们介绍了几种技术和修改,例如一种新的基础方法,可以使用“ RedCrab”软件包使用E FFI CIENT闭环控制。因此,我们在DI FF平台上为以下非常不同的目标进行了优化:灵敏度,超极化,数字挤压和纠缠状态准备。所有四个目标直接或间接改善感应方法。增强浅氮 - 视口中心的敏感性为改善基于钻石的扫描探针磁力计提供了机会。诸如萘晶体之类的材料的过度极化有望实现更精确的癌细胞成像。原子干涉法用于检测重力场的最小变化。我们探索的数字水平状态可以进一步提高该灵敏度。最后,较大的纠缠状态是超过经典灵敏度极限的关键。我们通过优化创建了一个破纪录的20量纠缠状态。最终,这些结果表明了量子最佳控制如何互连并增加平台量子技术的兴起。
量子计算机有望在解决一系列计算问题时比传统计算机实现显著的加速。线性 Paul 阱中保持的离子链是构建此类量子计算机的有前途的平台,因为它们具有较长的相干时间和较高的控制质量。本文,我们报告了使用射频 (rf) 阱中的 88 Sr + 离子构建小型五量子比特通用量子计算机的情况。所有基本操作(包括初始化、量子逻辑操作和读出)均以高保真度执行。使用窄线宽激光实现的选择性双量子比特和单量子比特门组成通用门组,允许在量子寄存器上实现任何幺正。我们回顾了主要的实验工具,并详细描述了计算机的独特方面:使用强大的纠缠门和通过电子倍增 CCD 相机采集开发量子相干反馈系统。后者对于在未来的实验中执行量子纠错协议是必要的。
摘要 — 离子阱量子比特是实用量子计算的领先技术。在这项工作中,我们对离子阱的线性磁带架构进行了架构分析。为了实现我们的研究,我们开发并评估了该架构的映射和调度算法。特别是,我们引入了 TILT,这是一种线性“图灵机式”架构,具有多激光控制“头”,其中线性离子链在激光头下来回移动。我们发现,与同等大小的量子电荷耦合器件 (QCCD) 架构相比,TILT 可以大大减少通信。我们还为 TILT 开发了两种重要的调度启发式方法。第一个启发式方法通过将沿相反方向传输的数据匹配为“反向交换”来减少交换操作的数量,并且还避免了跨头部宽度的最大交换距离,因为最大交换距离使得在一个头部位置调度多次交换变得困难。第二种启发式方法通过将磁带调度到每次移动时可执行操作最多的位置来最小化离子链运动。我们从模拟中提供了应用程序性能结果,这表明 TILT 在一系列 NISQ 应用程序中的成功率可以胜过 QCCD(平均高达 4.35 倍和 1.95 倍)。我们还讨论了使用 TILT 作为构建块来扩展现有的可扩展离子阱量子计算方案。索引术语 — 量子计算、离子阱架构、电路优化
我们已经通过振幅调节RF电位来证明了一种基于离子运动的参数激发,以进行微动补偿的新技术。通过时间戳记检测散射的冷却光子,我们能够检测并补偿导致不良微功能的杂散场。我们能够达到0.1 V/m/√Hz的灵敏度,最小不确定性为0.0015 V/m。
