論文の概要: From megahertz to terahertz qubits encoded in molecular ions:
theoretical analysis of dipole-forbidden spectroscopic transitions in
N$\mathbf{_2^+}$
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2007.11097v1
- Date: Tue, 21 Jul 2020 21:24:13 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-08 20:39:49.851897
- Title: From megahertz to terahertz qubits encoded in molecular ions:
theoretical analysis of dipole-forbidden spectroscopic transitions in
N$\mathbf{_2^+}$
- Title（参考訳）: 分子イオンにコードされるメガヘルツからテラヘルツ量子ビット:N$\mathbf{_2^+}$における双極子禁止分光遷移の理論解析
- Authors: Kaveh Najafian, Ziv Meir, Stefan Willitsch
- Abstract要約: 理論的には、分子イオンのスピン、回転、振動自由度における量子ビットおよびクロック遷移の実装について研究する。
我々は、非常に低い(ストレッチされた)状態量子ビットまたはゼロの(磁気)磁場量子ビットの線形ゼーマンシフトを持つ2種類の磁気非感応量子ビットを同定する。
核スピン状態の磁気強化によりN$+$の核スピン構成をコヒーレントに制御する可能性を探る。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Recent advances in quantum technologies have enabled the precise control of
single trapped molecules on the quantum level. Exploring the scope of these new
technologies, we studied theoretically the implementation of qubits and clock
transitions in the spin, rotational, and vibrational degrees of freedom of
molecular nitrogen ions including the effects of magnetic fields. The relevant
spectroscopic transitions span six orders of magnitude in frequency
illustrating the versatility of the molecular spectrum for encoding quantum
information. We identified two types of magnetically insensitive qubits with
very low ("stretched"-state qubits) or even zero ("magic" magnetic-field
qubits) linear Zeeman shifts. The corresponding spectroscopic transitions are
predicted to shift by as little as a few mHz for an amplitude of magnetic-field
fluctuations on the order of a few mG translating into Zeeman-limited coherence
times of tens of minutes encoded in the rotations and vibrations of the
molecule. We also found that the Q(0) line of the fundamental vibrational
transition is magnetic-dipole allowed by interaction with the first excited
electronic state of the molecule. The Q(0) transitions, which benefit from
small systematic shifts for clock operation and high sensitivity to a possible
variation in the proton-to-electron mass ratio, were so far not considered in
single-photon spectra. Finally, we explored possibilities to coherently control
the nuclear-spin configuration of N$_2^+$ through the magnetically enhanced
mixing of nuclear-spin states.
- Abstract（参考訳）: 近年の量子技術の発展により、量子レベルでの単一トラップ分子の精密制御が可能になった。
これらの新技術の範囲を探究し、磁場の影響を含む分子窒素イオンのスピン、回転、振動の自由度における量子ビットとクロック遷移の実装を理論的に検討した。
関連する分光遷移は、量子情報をエンコードする分子スペクトルの多様性を示す周波数の6桁に及ぶ。
我々は、非常に低い("ストレッチ"状態量子ビット)またはゼロ("マジック"磁場量子ビット)の線形ゼーマンシフトを持つ2種類の磁気無感量子ビットを同定した。
対応する分光遷移は、分子の回転と振動にエンコードされた数分間のゼーマン制限コヒーレンス時間に変換する数mgの順に磁場変動の振幅の振幅に対して、数mhzしかシフトしないと予測される。
また, 分子の励起電子状態との相互作用により, 基本振動遷移のq(0)線が磁性双極子であることが判明した。
Q(0)遷移は、クロック操作の小さな系統的な変化と陽子-電子質量比の変動に対する高い感度の恩恵を受けており、これまでは単一光子スペクトルでは考慮されていなかった。
最後に,核スピン状態の磁気的強化によりn$_2^+$の核スピン配置をコヒーレントに制御する可能性を検討した。
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