Физики РКЦ предложили новый способ повысить точность подготовки запутанных состояний в ионных квантовых компьютерах

Исследователи из группы «Квантовые вычисления на холодных ионах кальция» РКЦ под руководством Кирилла Лахманского разработали метод, который позволяет значительно снизить ошибки при создании многочастичных состояний Гринбергера — Хорна — Цайлингера (GHZ) в цепочках захваченных ионов. Работа опубликована в журнале Physical Review Applied.

GHZ-состояния — один из важных типов квантовой запутанности. В ионных системах их можно создавать с помощью лазерного импульса, одновременно воздействующего на все ионы. Однако при увеличении числа частиц начинают сильнее проявляться эффекты, которые стандартное приближение Лэмба — Дике уже не учитывает. Для цепочек из десятков ионов связанные с этим ошибки могут достигать нескольких процентов.

Авторы предложили особую амплитудно-фазовую модуляцию лазерного импульса — «эхо-лемнискатный импульс». Во время его действия фазовая траектория коллективной колебательной моды ионов описывает фигуру, похожую на восьмёрку — лемнискату. Такая форма позволяет компенсировать ведущий вклад нежелательных эффектов и уменьшить ошибку подготовки GHZ-состояния.
Расчёты показывают, что для цепочки из 20 ионов ошибка может быть снижена до величины менее 0,0001.

Авторы работы — сотрудники РКЦ и МФТИ: Евгений Аникин, Андрей Чучалин, Димитрий Донченко, Ольга Лахманская и Кирилл Лахманский.