Control universal sin láser de alta fidelidad de los qubits de iones atrapados

Área de la Ciencia:

• Ciencia de la información cuántica
• Física atómica
• La computación cuántica

Sus antecedentes:

• El control universal de múltiples qubits es esencial para la computación cuántica, la simulación y las redes.
• Los iones atómicos atrapados ofrecen operaciones de qubit de alta fidelidad, pero los métodos de control universales existentes tienen limitaciones.
• Los métodos libres de láser prometen escalabilidad pero históricamente se han quedado atrás en rendimiento.

Objetivo del estudio:

• Para demostrar la alta fidelidad, el control universal sin láser de los qubits de iones atrapados.
• Desarrollar un método robusto para enredar qubits usando campos magnéticos y microondas.
• Para permitir procesadores cuánticos de iones atrapados escalables e integrados.

Principales métodos:

• Utilizó un esquema que combina gradientes de campo magnético de radiofrecuencia y campos magnéticos de microondas.
• Se crearon estados simétricos y antisímetros de dos qubits de iones atrapados.
• Corregido fidelidades para el error de inicialización.

Principales resultados:

• Logró un control universal sin láser de alta fidelidad de dos qubits de iones atrapados.
• Fidelidades de entrelazamiento demostradas de [Fórmula: ver texto] y [Fórmula: ver texto] para estados simétricos y antisímetros, respectivamente.
• El esquema desarrollado es robusto frente a la decoherencia y aplicable a varias especies de iones.

Conclusiones:

• Este enfoque sin láser ofrece una vía escalable para el control universal en procesadores cuánticos de iones atrapados.
• La integración con la fotónica y los detectores en el chip puede conducir a la computación cuántica totalmente integrada en el chip.
• El método tiene el potencial para operaciones simultáneas en múltiples pares de iones sin aumentar la complejidad.