論文の概要: Quantum Optimal Control of Nuclear Spin Qudecimals in $^{87}\text{Sr}$
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2106.13705v2
- Date: Thu, 14 Oct 2021 05:18:19 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-25 13:47:59.052824
- Title: Quantum Optimal Control of Nuclear Spin Qudecimals in $^{87}\text{Sr}$
- Title（参考訳）: 原子核スピンqudecimalsの量子最適制御 : $^{87}\text{sr}$
- Authors: Sivaprasad Omanakuttan, Anupam Mitra, Michael J. Martin and Ivan H
Deutsch
- Abstract要約: 我々は、textsuperscript87Srで$I=9/2$核スピンの状態にユニタリマップを実装する能力について検討した。
本研究では、量子速度制限、最適パラメータ、任意の状態準備とフルSUマップの忠実度を数値的に研究する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We study the ability to implement unitary maps on states of the $I=9/2$
nuclear spin in \textsuperscript{87}Sr, a $d=10$ dimensional (qudecimal)
Hilbert space, using quantum optimal control. Through a combination of nuclear
spin-resonance and a tensor AC-Stark shift, by solely modulating the phase of a
radio-frequency magnetic field, the system is quantum controllable. Alkaline
earth atoms, such as \textsuperscript{87}Sr, have a very favorable
figure-of-merit for such control due to narrow intercombination lines and the
large hyperfine splitting in the excited states. We numerically study the
quantum speed-limit, optimal parameters, and the fidelity of arbitrary state
preparation and full SU(10) maps, including the presence of decoherence due to
optical pumping induced by the light-shifting laser. We also study the use of
robust control to mitigate some dephasing due to inhomogeneities in the light
shift. We find that with an rf-Rabi frequency of $\Omega_\text{rf}$ and 0.5\%
inhomogeneity in the the light shift we can prepare an arbitrary Haar-random
state in a time $T={4.5}\pi/\Omega_\text{rf}$ with average fidelity $\langle
\mathcal{F}_\psi \rangle =0.9992$, and an arbitrary Haar-random SU(10) map in a
time $T=24\pi/\Omega_\text{rf}$ with average fidelity $\langle \mathcal{F}_U
\rangle = 0.9923$.
- Abstract（参考訳）: 量子最適制御を用いて, y=10$ 次元ヒルベルト空間である \textsuperscript{87}sr において, 核スピン $i=9/2$ の状態上でユニタリ写像を実装する能力について検討した。
核スピン共鳴とテンソルac-starkシフトの組み合わせにより、高周波磁場の位相のみを変調することで、システムは量子制御可能である。
アルカリ土類原子(例えば \textsuperscript{87}sr)は、狭い結合線と励起状態における大きな超微粒分裂のため、そのような制御に非常に好適である。
光シフトレーザによって誘起される光ポンピングによるデコヒーレンスの存在を含む、量子速度限界、最適パラメータ、任意の状態準備およびフルSU(10)マップの忠実度を数値的に研究する。
また,光シフトの不均一性による劣化を軽減するためのロバスト制御の利用についても検討した。
光シフトにおけるrf-rabi周波数が$\omega_\text{rf}$と0.5\%不均一であれば、平均忠実度$\langle \mathcal{f}_\psi \rangle =0.9992$、時間$t=24\pi/\omega_\text{rf}$と平均忠実度$\langle \mathcal{f}_u \rangle = 0.9923$で任意のhaar-random状態を作成することができる。
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