使用可扩展光子调制器实现高保真度囚禁离子量子比特操作
量子物理
2023-08-28 v2
摘要
涉及囚禁离子和中性原子的实验通常采用光调制器来控制导向单个原子的光的相位、频率和幅度。这些元件昂贵、体积庞大、功耗大，且通常依赖自由空间 I/O 通道，这些都带来了扩展性挑战。为了支持多离子系统（如囚禁离子量子计算机）或微型化可部署设备（如时钟和传感器），这些元件最终必须进行微加工，理想情况下与离子阱单片集成，以避免物理上分离的组件之间光学耦合相关的损耗。在这项工作中，我们设计、制造并测试了一种能够与表面电极离子阱单片集成的光调制器。这些器件由配置为多级 Mach-Zehnder 调制器的压电光机械光子集成电路组成，用于控制传输到位于独立芯片上的单个囚禁离子的光强。我们采用包含数百个多门序列的量子层析成像技术，以提高保真度对与量子计算相关的门错误类型和幅度的敏感性，并更好地表征调制器的性能，最终测得单量子比特门保真度超过 99.7%。
引用
@article{arxiv.2210.14368,
title = {High-fidelity trapped-ion qubit operations with scalable photonic modulators},
author = {Craig W. Hogle and Daniel Dominguez and Mark Dong and Andrew Leenheer and Hayden J. McGuinness and Brandon P. Ruzic and Matt Eichenfield and Daniel Stick},
journal= {arXiv preprint arXiv:2210.14368},
year = {2023}
}