大规模离子阱量子计算机中多量子比特门的快速设计与规模化
量子物理
2026-01-26 v2
摘要
基于囚禁离子晶体的量子计算机是量子计算的一项重要技术。囚禁离子独有的特征是它们的长程库仑相互作用，可利用其实现大规模多量子比特纠缠门。然而，在这类系统中将量子比特数 规模化，同时保持高保真度与高速度操作，是一项挑战。具体而言，在包含数百个离子的长离子晶体中设计多量子比特纠缠门涉及一个 NP 难优化问题，使得规模化不仅是技术挑战，也是概念性挑战。本文提出一种缓解该挑战的方法，可有效实现对整个离子晶体的快速、鲁棒且可编程纠缠门的多项式时间设计。我们表明，尽管同步纠缠操作的数量随 缩放，门持续时间随 缩放，从而带来缩放优势。我们利用该方法研究了这些多量子比特门的驱动功率需求以及对噪声与误差的敏感性。我们的方法勾勒出一条基于数百量子比特离子晶体扩展量子计算机规模的路径。
引用
@article{arxiv.2307.09566,
title = {Fast design and scaling of multi-qubit gates in large-scale trapped-ion quantum computers},
author = {Lee Peleg and David Schwerdt and Jonathan Nemirovsky and Yotam Shapira and Nitzan Akerman and Ady Stern and Amit Ben Kish and Roee Ozeri},
journal= {arXiv preprint arXiv:2307.09566},
year = {2026}
}