微运动下三维离子晶体中的高保真纠缠门
量子物理
2021-02-24 v2 原子物理
摘要
离子阱是量子计算最有前途的候选方案之一。当前的方案主要聚焦于 Paul 阱中最多约一百个离子的线性链。为了进一步扩展量子比特数量，一个可能的方向是使用二维或三维离子晶体（Wigner 晶体）。在这些系统中，由于强快振荡电场，离子通常受到较大的微运动影响，这会显著影响纠缠门的性能。在本工作中，我们开发了一种高效的数值方法来设计一般三维离子晶体中的高保真纠缠门。我们提出数值算法来求解离子的平衡构型及其集体简正模。然后，我们给出微运动的数学描述，并用它将线性离子链的门类方案推广到一般三维晶体。所涉及的强振荡函数的时间积分被展开为快速收敛的级数，以实现准确而高效的评估与优化。作为一个数值例子，我们展示了在 100 离子晶体中两个离子之间的高保真纠缠门设计，其理论保真度达 99.9%。
引用
@article{arxiv.2009.13007,
title = {High Fidelity Entangling Gates in a 3D Ion Crystal under Micromotion},
author = {Y. -K. Wu and Z. -D. Liu and W. -D. Zhao and L. -M. Duan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2009.13007},
year = {2021}
}