2차원 이온 결정에서 개별적으로 주소가 지정된 얽힘 게이트

2차원(2D) 이온 결정은 이온 트랩 양자 정보 처리를 위한 큐비트 수를 늘릴 수 있는 유망한 방법이 되었습니다. 그러나 이 시스템에서 범용 양자 컴퓨팅을 실현하기 위해서는 2D 결정 내 이온의 불가피한 미세 운동과 2D 주소 지정의 기술적 어려움으로 인해 고충실도 2큐비트 얽힘 게이트를 개별적으로 주소 지정하는 것이 여전히 도전 과제가 남아 있습니다. 여기서는 네 개의 이온으로 이루어진 2D 결정에서 모든 이온 쌍 간의 2큐비트 얽힘 게이트를 구현합니다. 대칭적으로 배치된 교차 음향 광학 변위기(AOD)를 사용하여 라만 전이를 유도하고 주소 지정 간섭 오류를 0.1% 이하로 달성합니다. 두 개의 타겟 이온을 번갈아 가며 주소 지정하여 게이트 시퀀스를 설계하고 시연함으로써 다중 주소 지정 빔으로 인한 간섭 없이 모든 단일 이온 주소 지정 기술과 호환되도록 합니다. 또한 이온의 미세 운동 진폭에 대한 게이트 성능을 검토하고, 레이저 강도의 재보정을 통해 그 영향을 보상할 수 있음을 보여주어서 게이트 충실도를 저하시키지 않습니다. 우리의 연구는 2D 이온 결정에서 수백에서 수천 개의 큐비트를 갖춘 이온 트랩 양자 컴퓨팅의 길을 열어줍니다.