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Computación cuántica: dos qubits lógicos codificados en un ion atrapado
El estudio tiene como objetivo reducir la sobrecarga de qubit físico a lógico mediante la construcción de puertas lógicas dentro de un solo ion atrapado.
Los físicos de la Universidad de Sydney informaron un conjunto universal de puertas lógicas para los qubits Gottesman - Kitaev -Preskill (GKP) construidos dentro de un solo ion atrapado.El trabajo se publica en Nature Physics.
El resultado se dirige a un problema de escala de núcleo.Hoy, un qubit "lógico" útil a menudo necesita muchos qubits "físicos" para la corrección de errores.La lógica de codificación en un oscilador puede cortar esa sobrecarga.Ese es el papel del código GKP.
En el experimento, el equipo usó un ion Ytterbium sostenido en una trampa de Paul.Una trampa de Paul limita un átomo cargado con radiofrecuencia y campos eléctricos de corriente directa dentro de una cámara de vacío.La moción del ion luego actúa como un pequeño oscilador de primavera -masa.
Dos de estos osciladores, llamados modos vibratorios radiales, ya que son perpendiculares al eje de la trampa y almacenan dos qubits lógicos.Ejecutar la lógica dentro de un átomo evita el cableado de dos iones separados para este paso.El grupo realizó operaciones de un solo qubit y una puerta enredada de dos quits entre los dos modos.
La codificación de GKP mapea las variables continuas del oscilador (posición e momento) en una cuadrícula de estados discretos.Los pequeños cambios se convierten en errores medibles que se pueden corregir.La lógica luego se ejecuta en estos estados codificados en lugar de en estados de hardware sin procesar.
El control provino de los láseres que combinan el estado interno del ion con su movimiento.Al conducir las "bandas laterales" de Motional, el equipo preparó, manipuló y enredó los modos.Los autores describen una estrategia de control óptimo para evitar que los estados codificados se distorsionen durante las puertas.
El diseño y la calibración de la puerta fueron compatibles con el software Quantum-Control de Q-CTRL, un spin-out de la Universidad de Sydney.Esto vincula el protocolo de laboratorio con las herramientas utilizadas en plataformas de iones atrapados.
El resultado muestra que dos qubits lógicos correctables por error se pueden almacenar y enredar dentro de un átomo.También muestra que un conjunto de puerta universal puede ejecutarse en qubits GKP en una configuración estándar de iones atrapados a temperatura ambiente.El documento describe los siguientes pasos para extender la biblioteca de la puerta y conectarse a sistemas de iones múltiples.