trapped-ion 量子计算的可扩展、高保真电子控制
量子物理
2025-11-06 v1 原子物理
摘要
量子计算的核心挑战是实现大规模的高保真度量子门。然而，许多现有的量子比特控制方法都存在规模-性能权衡，阻碍了实用设备的实现。本文提出一种电子控制的 trapped-ion 量子计算机架构，以缓解这一瓶颈。该架构利用共享导电轨迹和局部调谐电极在微加工芯片上实现低噪声和低串扰的量子门，无论设备规模如何。为验证我们的方法，我们在一个包含七个区域的离子阱中实现了低噪声的可选址单量子门和双量子门，可控制最多 10 个量子比特。我们实现了 99.99916(7)% 的电子单量子门保真度，并在整个器件上展现出低串扰和一致的性能。我们还电子方式生成双量子最大纠缠态，保真度达 99.97(1)%，并在连续系统运行期间表现出长期稳定性能。这些领先的成果验证了将这些技术直接扩展到基于电子控制的 trapped-ion 量子计算机的潜力。
引用
@article{arxiv.2407.07694,
title = {Scalable, high-fidelity all-electronic control of trapped-ion qubits},
author = {C. M. Löschnauer and J. Mosca Toba and A. C. Hughes and S. A. King and M. A. Weber and R. Srinivas and R. Matt and R. Nourshargh and D. T. C. Allcock and C. J. Ballance and C. Matthiesen and M. Malinowski and T. P. Harty},
journal= {arXiv preprint arXiv:2407.07694},
year = {2025}
}