論文の概要: Limits on atomic qubit control from laser noise

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2112.04946v1
• Date: Thu, 9 Dec 2021 14:25:27 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-05 00:57:06.421979
• Title: Limits on atomic qubit control from laser noise
• Title（参考訳）: レーザーノイズからの原子量子ビット制御の限界
• Authors: Matthew L Day, Pei Jiang Low, Brendan M White, Rajibul Islam, Crystal Senko
• Abstract要約: レーザーシステムに存在する技術的ノイズは、原子量子ビットの高忠実度量子制御を行う能力を制限することができる。 レーザーノイズのスペクトル構造について検討し、原子量子ビットの量子制御のために安定化レーザー源がいつ最適化されたかを決定する新しい測定基準を導入する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Technical noise present in laser systems can limit their ability to perform high fidelity quantum control of atomic qubits. The ultimate fidelity floor for atomic qubits driven with laser radiation is due to spontaneous emission from excited energy levels. The goal is to suppress the technical noise from the laser source to below the spontaneous emission floor such that it is no longer a limiting factor. It has been shown that the spectral structure of control noise can have a large influence on achievable control fidelities, while prior studies of laser noise contributions have been restricted to noise magnitudes. Here, we study the unique spectral structure of laser noise and introduce a new metric that determines when a stabilised laser source has been optimised for quantum control of atomic qubits. We find requirements on stabilisation bandwidths that can be orders of magnitude higher than those required to simply narrow the linewidth of a laser. We introduce a new metric, the $\chi$-separation line, that provides a tool for the study and engineering of laser sources for quantum control of atomic qubits below the spontaneous emission floor.
• Abstract（参考訳）: レーザーシステムに存在する技術ノイズは、原子量子ビットの高忠実度量子制御を行う能力を制限することができる。 レーザー放射によって駆動される原子の量子ビットに対する究極の忠実性は、励起エネルギーレベルからの自発的な放出によるものである。 目標は、レーザー源からの技術的なノイズを、もはや制限要因にならないように、自発的な放射床の下まで抑制することである。 制御ノイズのスペクトル構造は達成可能な制御特性に大きな影響を与えることが示されているが、レーザノイズの寄与に関する先行研究はノイズ等級に制限されている。 本稿では,レーザーノイズのスペクトル構造について検討し,原子量子ビットの量子制御のために安定化レーザー源がいつ最適化されたかを決定する新しい指標を提案する。 我々は、レーザーの直線幅を狭めるのに必要なものよりも桁違いに高い安定化帯域幅の要件を見出した。 我々は,自発的放射床下の原子量子ビットの量子制御のためのレーザー源の研究と工学のためのツールである,$\chi$-separation lineという新しい測定基準を導入する。

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