論文の概要: Dispersive optical systems for scalable Raman driving of hyperfine qubits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2110.14645v1
• Date: Wed, 27 Oct 2021 18:00:00 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-10 03:07:08.072188
• Title: Dispersive optical systems for scalable Raman driving of hyperfine qubits
• Title（参考訳）: 超微細量子ビットのスケーラブルラマン駆動のための分散光学系
• Authors: Harry Levine, Dolev Bluvstein, Alexander Keesling, Tout T. Wang, Sepehr Ebadi, Giulia Semeghini, Ahmed Omran, Markus Greiner, Vladan Vuleti\'c, and Mikhail D. Lukin
• Abstract要約: レーザの位相変調により振幅変調を生成する新しい手法を提案する。 このアプローチは受動的に安定であり、高効率であり、高出力レーザー源と互換性がある。 我々は、この新しいアプローチを、光ツイーザーに閉じ込められた中性8,7$Rb原子量子ビットの配列を全世界で駆動することで、ベンチマークする。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 45.82374977939355
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Hyperfine atomic states are among the most promising candidates for qubit encoding in quantum information processing. In atomic systems, hyperfine transitions are typically driven through a two-photon Raman process by a laser field which is amplitude modulated at the hyperfine qubit frequency. Here, we introduce a new method for generating amplitude modulation by phase modulating a laser and reflecting it from a highly dispersive optical element known as a chirped Bragg grating (CBG). This approach is passively stable, offers high efficiency, and is compatible with high-power laser sources, enabling large Rabi frequencies and improved quantum coherence. We benchmark this new approach by globally driving an array of $\sim 300$ neutral $^{87}$Rb atomic qubits trapped in optical tweezers, and obtain Rabi frequencies of 2 MHz with photon-scattering error rates of $< 2 \times 10^{-4}$ per $\pi$-pulse. This robust approach can be directly integrated with local addressing optics in both neutral atom and trapped ion systems to facilitate high-fidelity single-qubit operations for quantum information processing.
• Abstract（参考訳）: 超微細原子状態は量子情報処理における量子ビット符号化の最も有望な候補の一つである。 原子系では、超微細遷移は通常、超微細量子ビット周波数で振幅変調されるレーザー場によって2光子ラマン過程によって駆動される。 本稿では、レーザーを位相変調し、チャープドブラッググレーティング(cbg)として知られる高分散光学素子から反射することで振幅変調を生成する新しい方法を提案する。 このアプローチは受動安定であり、高効率であり、高出力レーザー源と互換性があり、大きなrabi周波数と量子コヒーレンスの改善を可能にする。 我々は、光ツイーザに閉じ込められた$\sim 300$ neutral $^{87}$Rb原子量子ビットのアレイをグローバルに駆動し、光子散乱誤差率$<2 \times 10^{-4}$ per $\pi$-pulseでラビ周波数を2MHz取得することで、この新しいアプローチをベンチマークする。 この堅牢なアプローチは、量子情報処理のための高忠実度単一量子ビット演算を容易にするために、中性原子と閉じ込められたイオン系の局所アドレッシング光学と直接統合することができる。

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