論文の概要: Dynamical decoupling in interacting systems: applications to
signal-enhanced hyperpolarized readout
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2008.08323v1
- Date: Wed, 19 Aug 2020 08:22:11 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-05 20:45:46.047091
- Title: Dynamical decoupling in interacting systems: applications to
signal-enhanced hyperpolarized readout
- Title（参考訳）: 相互作用系における動的デカップリング:信号強調ハイパーポーラライズド読み出しへの応用
- Authors: A. Ajoy, R. Nirodi, A. Sarkar, P. Reshetikhin, E. Druga, A. Akkiraju,
M. McAllister, G. Maineri, S. Le, A. Lin, A. M. Souza, C. A. Meriles, B.
Gilbert, D. Suter, J. A. Reimer, A. Pines
- Abstract要約: ハミルトン工学は、量子ビット上の劣化ノイズを同時に抑制しながらスピン間カップリングを設計する。
室温で13C核のTprimeapprox$2.5sの有効寿命を観察した。
- 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: Methods that preserve coherence broadly impact all quantum information
processing and metrology applications. Dynamical decoupling methods accomplish
this by protecting qubits in noisy environments but are typically constrained
to the limit where the qubits themselves are non-interacting. Here we consider
the alternate regime wherein the inter-qubit couplings are of the same order as
dephasing interactions with the environment. We propose and demonstrate a
multi-pulse protocol that protects transverse spin states by suitably
Hamiltonian engineering the inter-spin coupling while simultaneously
suppressing dephasing noise on the qubits. We benchmark the method on 13C
nuclear spin qubits in diamond, dipolar coupled to each other and embedded in a
noisy electronic spin bath, and hyperpolarized via optically pumped NV centers.
We observe effective state lifetimes of 13C nuclei $T_2^{\prime}\approx$2.5s at
room temperature, an extension of over 4700-fold over the conventional
$T_2^{\ast}$ free induction decay. The spins are continuously interrogated
during the applied quantum control, resulting in 13C NMR line narrowing and an
$>$500-fold boost in SNR due to the lifetime extension. Together with
hyperpolarization spin interrogation is accelerated by $>10^{11}$ over
conventional 7T NMR. This work suggests strategies for the dynamical decoupling
of coupled qubit systems with applications in a variety of experimental
platforms.
- Abstract（参考訳）: コヒーレンスを保存する手法は、すべての量子情報処理およびメトロロジー応用に広く影響する。
動的デカップリング法はノイズの多い環境でキュービットを保護することでこれを達成しているが、通常、キュービット自体が相互作用しない極限に制限される。
ここでは、量子ビット間カップリングが環境との相互作用を強調するのと同じ順序である代替的な構造を考える。
本研究では, スピン間結合を適切に設計し, 量子ビット上の劣化雑音を同時に抑制し, 横スピン状態を保護するマルチパルスプロトコルを提案する。
提案手法は, ダイヤモンド中の13C核スピン量子ビット, 双極子を結合し, ノイズの多い電子スピン浴に埋め込まれ, 光ポンピングされたNV中心を介して過分極化されている。
室温で13c原子核$t_2^{\prime}\approx$2.5sの有効寿命を観測し、従来の$t_2^{\ast}$自由誘導崩壊よりも4700倍大きい値を示した。
スピンは適用された量子制御中に連続的に疑問視され、寿命延長により13CのNMR線が狭まり、SNRが500ドル以上上昇する。
超分極スピン尋問と共に、従来の7T NMRよりも$>10^{11}$で加速される。
この研究は、様々な実験プラットフォームでの応用と結合量子ビット系の動的疎結合の戦略を提案する。
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