論文の概要: Single-shot readout of a solid-state spin in a decoherence-free subspace
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2010.12140v4
- Date: Tue, 23 Mar 2021 18:34:21 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-27 22:53:56.286754
- Title: Single-shot readout of a solid-state spin in a decoherence-free subspace
- Title（参考訳）: デコヒーレンスフリー部分空間における固体スピンの単発読み出し
- Authors: D. Farfurnik, R. M. Pettit, Z. Luo and E. Waks
- Abstract要約: 量子ドット分子の単一光子放出能力は、それらを量子情報処理の有望なプラットフォームとして位置づけている。
本稿では,デコヒーレンスフリー部分空間内の2段階のスピン読み出しプロトコルを提案し,理論的に検討する。
その結果,光子収集効率が0.12%に抑えられた場合,スピン読み出し精度が97%を超え,シングルショット読み出し性能が達成できることが示唆された。
- 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: The efficient single photon emission capabilities of quantum dot molecules
position them as promising platforms for quantum information processing.
Furthermore, quantum dot molecules feature a "decoherence-free" subspace that
enables spin qubits with long coherence time. To efficiently read out the spin
state within this subspace requires optically cycling isolated transitions that
originate from a triplet manifold within the quantum dot molecule. We propose
and theoretically study a two-stage spin readout protocol within this
decoherence-free subspace that allows single-shot readout performance. The
process incorporates a microwave $\pi$-pulse and optically cycling the isolated
transitions, which induces fluorescence that allows us to identify the initial
spin state. This protocol offers enhanced readout fidelity compared to previous
schemes that rely on the excitation of transitions that strongly decay to
multiple ground states or require long initialization via slow, optically
forbidden transitions. By simulating the performance of the protocol, we show
that an optimal spin readout fidelity of over 97% and single-shot readout
performance are achievable for a photon collection efficiency of just 0.12%.
This high readout performance for such realistic photon collection conditions
within the decoherence-free subspace expands the potential of quantum dot
molecules as building blocks for quantum networks.
- Abstract（参考訳）: 量子ドット分子の効率的な単一光子放出能力は、それらを量子情報処理の有望なプラットフォームと位置づけている。
さらに、量子ドット分子は、長いコヒーレンス時間でスピン量子ビットを可能にする「脱コヒーレンスのない」部分空間を持つ。
この部分空間内のスピン状態の効率よく読み取るには、量子ドット分子内の三重項多様体に由来する孤立遷移を光学的にサイクリングする必要がある。
本稿では,このデコヒーレンスフリー部分空間内の2段階のスピン読み出しプロトコルを提案し,理論的に検討する。
このプロセスはマイクロ波の$\pi$-pulseを内蔵し、孤立した遷移を光学的にサイクリングし、初期スピン状態の特定を可能にする蛍光を誘導する。
このプロトコルは、複数の基底状態に強く減衰するか、遅く、光学的に禁止された遷移を介して長い初期化を必要とする遷移の励起に依存する以前のスキームと比較して、読み出し忠実性が向上している。
プロトコルの性能をシミュレーションすることにより,光子収集効率を0.12%に抑えるために,最適なスピン読み出し精度97%,シングルショット読み出し性能が達成可能であることを示す。
デコヒーレンスフリー部分空間内のそのような現実的なフォトン収集条件に対する高い読み出し性能は、量子ドット分子のポテンシャルを量子ネットワークの構成要素として拡張する。
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