論文の概要: Universal gate operations on nuclear spin qubits in an optical tweezer array of $^{171}$Yb atoms

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2112.06799v1
• Date: Mon, 13 Dec 2021 16:58:51 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-04 16:44:10.832801
• Title: Universal gate operations on nuclear spin qubits in an optical tweezer array of $^{171}$Yb atoms
• Title（参考訳）: $^{171}$yb原子の光トウェザーアレイにおける核スピン量子ビット上のユニバーサルゲート演算
• Authors: Shuo Ma, Alex P Burgers, Genyue Liu, Jack Wilson, Bichen Zhang, Jeff D Thompson
• Abstract要約: 我々は、新しいタイプの中性原子量子ビット上での量子ゲート演算の普遍的集合を実証する。 新たに発見されたマジックトラップ波長を用いて, 冷却, トラップ, イメージングを行う手法を提案する。 AEAツイーザーアレイにおける高コヒーレントな量子ゲートに向けた重要なステップである。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.7307395485114934
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Neutral atom arrays are a rapidly developing platform for quantum science. In this work, we demonstrate a universal set of quantum gate operations on a new type of neutral atom qubit: a nuclear spin in an alkaline earth-like atom (AEA), $^{171}$Yb. We present techniques for cooling, trapping and imaging using a newly discovered magic trapping wavelength at $\lambda = 486.78$ nm. We implement qubit initialization, readout, and single-qubit gates, and observe long qubit lifetimes, $T_1 \approx 20$ s and $T^*_2 = 1.24(5)$ s, and a single-qubit operation fidelity $\mathcal{F}_{1Q} = 0.99959(6)$. We also demonstrate two-qubit entangling gates using the Rydberg blockade, as well as coherent control of these gate operations using light shifts on the Yb$^+$ ion core transition at 369 nm. These results are a significant step towards highly coherent quantum gates in AEA tweezer arrays.
• Abstract（参考訳）: ニュートラル原子配列は、量子科学の急速に発展するプラットフォームである。 本研究では, アルカリ性地球状原子(aea)中の核スピン($^{171}$yb)という, 新たなタイプの中性原子量子ビット上での量子ゲート演算の普遍的な集合を示す。 新たに発見されたマジックトラップ波長を,$\lambda = 486.78$ nmで冷却,トラップ,撮像を行う技術を提案する。 キュービットの初期化、読み出し、単一キュービットゲートを実装し、長いキュービット寿命、$T_1 \approx 20$ s と $T^*_2 = 1.24(5)$ s 、および単一キュービット演算フィデリティ $\mathcal{F}_{1Q} = 0.99959(6)$ を観測する。 また,yb$^+$イオンコア転移の光シフトを用いた369nmでのゲート操作のコヒーレント制御を行うとともに,rydbergブロックを用いた2量子ゲートの絡み込みを実証した。 これらの結果は、aea tweezer配列における高いコヒーレントな量子ゲートへの重要なステップである。

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