論文の概要: Rydberg quantum computation with nuclear spins in two-electron neutral
atoms
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2103.13847v1
- Date: Thu, 25 Mar 2021 13:55:04 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-06 21:43:55.192972
- Title: Rydberg quantum computation with nuclear spins in two-electron neutral
atoms
- Title（参考訳）: 2電子中性原子における核スピンを用いたrydberg量子計算
- Authors: Xiao-Feng Shi
- Abstract要約: 2つの原子価電子と非ゼロ核スピンを持つアルカリ-アース様(AEL)原子は、量子コンピューティングのためにリドベルク状態に励起される。
我々は、よく研究されたALE同位体の現実的なデータを用いて、この卓越した挑戦に対する2つの解決策を提供する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.394728504061752
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Alkaline-earth-like~(AEL) atoms with two valence electrons and a nonzero
nuclear spin can be excited to Rydberg state for quantum computing. Typical AEL
ground states possess no hyperfine splitting, but unfortunately a GHz-scale
splitting seems necessary for Rydberg excitation. Though strong magnetic fields
can induce a GHz-scale splitting, weak fields are desirable to avoid noise in
experiments. Here, we provide two solutions to this outstanding challenge with
realistic data of well-studied AEL isotopes. In the first theory, the two
nuclear spin qubit states $|0\rangle$ and $|1\rangle$ are excited to Rydberg
states $|r\rangle$ with detuning $\Delta$ and 0, respectively, where a
MHz-scale detuning $\Delta$ arises from a weak magnetic field on the order of
1~G. With a proper ratio between $\Delta$ and $\Omega$, the qubit state
$|1\rangle$ can be fully excited to the Rydberg state while $|0\rangle$ remains
there. In the second theory, we show that by choosing appropriate intermediate
states a two-photon Rydberg excitation can proceed with only one nuclear spin
qubit state. The second theory is applicable whatever the magnitude of the
magnetic field is. These theories bring a versatile means for quantum
computation by combining the broad applicability of Rydberg blockade and the
incomparable advantages of nuclear-spin quantum memory in two-electron neutral
atoms.
- Abstract（参考訳）: 2つの原子価電子と非ゼロ核スピンを持つアルカリ-アース--~(AEL)原子は、量子コンピューティングのリドベルク状態に励起される。
典型的なALE基底状態は超微細な分割を持たないが、残念ながらRydbergの励起にはGHzスケールの分割が必要であると思われる。
強磁場はGHzスケールのスプリッティングを誘導するが、実験ではノイズを避けることが望ましい。
ここでは, ael同位体の現実的なデータを用いて, この課題に対する2つの解を提案する。
最初の理論では、2つの核スピン量子状態 $|0\rangle$ と $|1\rangle$ はそれぞれ 1~G のオーダーで弱磁場から MHz スケールの detuning $\Delta$ が生じる。
適切な比が$\Delta$ と $\Omega$ のとき、qubit state $|1\rangle$ は Rydberg 状態に完全に興奮し、$|0\rangle$ はそこに残る。
2つ目の理論では、適切な中間状態を選択することで、2光子リドバーグ励起が1つの核スピン量子ビット状態で進行できることが示される。
2つ目の理論は磁場の大きさが何であれ適用できる。
これらの理論は、ライドバーグ封鎖の幅広い適用可能性と2電子中性原子における核スピン量子メモリの非比較的な利点を組み合わせることで、量子計算の汎用性をもたらす。
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