使用高效的复合脉冲序列,快速,高保真地址单量子比特门

科学领域:

• 量子计算是一种量子计算.
• 原子物理 原子物理
• 量子控制是一种量子控制.

背景情况:

• 高保真度量子运算对于构建可扩展的量子计算机至关重要.
• ^{43}Ca^{+}超细量子比特为原子钟应用和量子信息处理提供了潜力.
• 在多量子比特系统中控制单个量子比特带来了重大挑战.

研究的目的:

• 为了实现高速,高保真地址的单量子比特和多量子比特门.
• 在表面陷中对43Ca^{+}量子位的门忠度和错误率进行基准测试.
• 调查量子寄存器微波控制的可扩展性.

主要方法:

• 使用电子微波控制来解决单量子比特门.
• 采用空间微波场梯度来独立控制相邻的两个量子位.
• 实施了一种高效的四脉冲方案,用于两量子比特操作.
• 执行并行随机基准测试以量化网关错误.

主要成果:

• 通过使用600 ns π/2脉冲,实现了单量子比特Clifford gate误差率为1.5×10^{-6}.
• 证明了独立的两个量子比特地址网关,平均错误率为3.4×10^{-5}每位址 π/2 网关.
• 展示了控制5微米距离的量子比特的可行性.

结论:

• 微波控制为运行 ^{43}Ca^{+} 原子钟量子比特提供了一种快速和高可靠的方法.
• 展示的空间定位技术可扩展到单个注册表中的更大数量的量子位.
• 这项工作有助于开发强大的量子计算架构.