論文の概要: Coherence protection and decay mechanism in qubit ensembles under
concatenated continuous driving
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2008.09027v1
- Date: Thu, 20 Aug 2020 15:25:32 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-05 12:14:49.097288
- Title: Coherence protection and decay mechanism in qubit ensembles under
concatenated continuous driving
- Title（参考訳）: 連結連続駆動下におけるクビットアンサンブルのコヒーレンス保護と崩壊機構
- Authors: Guoqing Wang, Yi-Xiang Liu, Paola Cappellaro
- Abstract要約: 連続的な動的デカップリングは、ゲート操作を許容しながらアンサンブルキュービットをノイズから保護することができるが、駆動によってもたらされる付加ノイズによって妨げられる。
我々は、Floquet理論に基づいて、CCDの下での力学の洞察を与え、運転パラメータを調整することにより、最適化された状態保護をもたらす。
この結果は,連続運転およびバス運転時の量子ビットコヒーレンス保護の最適化や,ロバストパルス設計や量子センシングへの応用に利用することができる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 9.748977752269704
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Dense ensembles of spin qubits are valuable for quantum applications, even
though their coherence protection remains challenging. Continuous dynamical
decoupling can protect ensemble qubits from noise while allowing gate
operations, but it is hindered by the additional noise introduced by the
driving. Concatenated continuous driving (CCD) techniques can, in principle,
mitigate this problem. Here we provide deeper insights into the dynamics under
CCD, based on Floquet theory, that lead to optimized state protection by
adjusting driving parameters in the CCD scheme to induce mode evolution
control. We experimentally demonstrate the improved control by simultaneously
addressing a dense Nitrogen-vacancy (NV) ensemble with $10^{10}$ spins. We
achieve an experimental 15-fold improvement in coherence time for an arbitrary,
unknown state, and a 500-fold improvement for an arbitrary, known state,
corresponding to driving the sidebands and the center band of the resulting
Mollow triplet, respectively. We can achieve such coherence time gains by
optimizing the driving parameters to take into account the noise affecting our
system. By extending the generalized Bloch equation approach to the CCD
scenario, we identify the noise sources that dominate the decay mechanisms in
NV ensembles, confirm our model by experimental results, and identify the
driving strengths yielding optimal coherence. Our results can be directly used
to optimize qubit coherence protection under continuous driving and bath
driving, and enable applications in robust pulse design and quantum sensing.
- Abstract（参考訳）: スピン量子ビットの密集したアンサンブルは量子応用に有用であるが、コヒーレンス保護は依然として困難である。
連続的な動的デカップリングは、ゲート操作を許容しながらアンサンブルキュービットをノイズから保護することができるが、駆動によってもたらされる付加ノイズによって妨げられる。
連結連続駆動(CCD)技術は原則としてこの問題を軽減することができる。
ここでは、Floquet理論に基づいて、CCD方式の駆動パラメータを調整し、モード進化制御を誘導することで、状態保護を最適化するCCDの下での力学についてより深い知見を提供する。
10^{10}$スピンの高密度窒素空洞(nv)アンサンブルを同時に取り扱うことにより,制御の改善を実験的に実証した。
任意の未知状態に対するコヒーレンス時間の実験的15倍改善と、得られたモロートリプレットのサイドバンドと中心バンドの駆動に対応する任意の既知の状態に対する500倍の改善を実現する。
このようなコヒーレンス時間ゲインは、駆動パラメータを最適化して、システムに影響を及ぼすノイズを考慮して達成できる。
一般化ブロッホ方程式をccdのシナリオに拡張することにより,nvアンサンブルの減衰機構を支配するノイズ源を特定し,実験結果によりモデルを確認し,最適コヒーレンスをもたらす駆動強度を同定する。
この結果は,連続運転およびバス運転時の量子ビットコヒーレンス保護の最適化や,ロバストパルス設計や量子センシングへの応用に利用することができる。
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