論文の概要: Rare Earth Ions Doped Mixed Crystals for Fast Quantum Computers with Optical Frequency Qubits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2101.07792v1
• Date: Tue, 19 Jan 2021 13:27:58 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-14 17:51:35.521726
• Title: Rare Earth Ions Doped Mixed Crystals for Fast Quantum Computers with Optical Frequency Qubits
• Title（参考訳）: 光周波数量子ビットを用いた高速量子コンピュータ用希土類イオンドープ混合結晶
• Authors: Vladimir Hizhnyakov, Vadim Boltrushko, Helle Kaasik, Yurii Orlovskii
• Abstract要約: 高速量子コンピュータの物理システムとして,レアアースイオン(REI)を高ドープした混合結晶を用いる可能性について論じる。 ジュッド・オフェルト行列U(2)の対角要素の小さい希土類イオンの電子4f状態は、光周波数量子ビットレベルとして提案される。
• 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: The possibility of using mixed crystals highly doped with rare earth ions (REIs) as physical systems for creating fast quantum computers with a sampling time of nanoseconds is discussed. The electronic 4f states of rare earth ions with small values of the diagonal elements of the Judd-Ofelt matrix U(2) are proposed as optical frequency qubit levels. CNOT and other conditional gate operations are performed by exciting the rare earth ion into the 4f state with a large diagonal element of U(2), causing a Stark blockade. It is found that the main interaction responsible for this blockade is the quadrupole-quadrupole interaction. The large inhomogeneous broadening of the frequencies of the electronic transitions in mixed crystals and the weak interaction of 4f electrons with phonons make it possible to achieve a high computation rate and a long decoherence time of the qubits. An ensemble of closest REIs is described that can act as an OQC instance; the frequencies of the corresponding qubits can be found using the spectral hole burning method.
• Abstract（参考訳）: ナノ秒のサンプリング時間を持つ高速量子コンピュータの物理システムとして,希土類イオン(REI)を高ドープした混合結晶を用いる可能性について論じる。 ジャッド・オフェルト行列 u(2) の対角要素の小さい希土類イオンの電子的4f状態は、光周波数量子ビットレベルとして提案されている。 CNOTおよびその他の条件ゲート操作は、希土類イオンがU(2)の大きな対角素子を持つ4f状態に励起され、スタークの遮断を引き起こす。 この閉塞の原因となる主な相互作用は四重極-四重極相互作用である。 混合結晶中の電子遷移の周波数の大きな不均一な拡張と4f電子とフォノンとの弱い相互作用により、量子ビットの高い計算速度と長いデコヒーレンス時間を達成することができる。 最寄りのREIのアンサンブルはOQCインスタンスとして機能し、対応する量子ビットの周波数はスペクトルホールバーニング法を用いて見つけることができる。

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