論文の概要: Analyzing the Rydberg-based omg architecture for $^{171}$Yb nuclear
spins
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2201.04083v3
- Date: Mon, 18 Apr 2022 17:02:44 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-01 12:56:21.207630
- Title: Analyzing the Rydberg-based omg architecture for $^{171}$Yb nuclear
spins
- Title（参考訳）: rydberg ベースの omg アーキテクチャによる (16171}$yb 核スピンの解析
- Authors: Neville Chen, Lintao Li, William Huie, Mingkun Zhao, Ian Vetter, Chris
H. Greene, and Jacob P. Covey
- Abstract要約: 中性アルカリ土類(-様)原子は、個々の読み出し、制御、高忠実度ライドバーグによる絡み合いを持つ原子配列に用いられている。
クロックまたはライドバーグ遷移をラビ周波数で駆動する際の核スピン状態のマルチレベルダイナミクスについて検討する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Neutral alkaline earth(-like) atoms have recently been employed in atomic
arrays with individual readout, control, and high-fidelity Rydberg-mediated
entanglement. This emerging platform offers a wide range of new quantum science
applications that leverage the unique properties of such atoms: ultra-narrow
optical "clock" transitions and isolated nuclear spins. Specifically, these
properties offer an optical qubit ("o") as well as ground ("g") and metastable
("m") nuclear spin qubits, all within a single atom. We consider experimentally
realistic control of this "omg" architecture and its coupling to Rydberg states
for entanglement generation, focusing specifically on ytterbium-171
($^{171}\text{Yb}$) with nuclear spin $I = 1/2$. We analyze the $S$-series
Rydberg states of $^{171}\text{Yb}$, described by the three spin-$1/2$
constituents (two electrons and the nucleus). We confirm that the $F = 3/2$
manifold -- a unique spin configuration -- is well suited for entangling
nuclear spin qubits. Further, we analyze the $F = 1/2$ series -- described by
two overlapping spin configurations -- using a multichannel quantum defect
theory. We study the multilevel dynamics of the nuclear spin states when
driving the clock or Rydberg transition with Rabi frequency $\Omega_\text{c} =
2 \pi \times 200$ kHz or $\Omega_\text{R} = 2 \pi \times 6$ MHz, respectively,
finding that a modest magnetic field ($\approx200\,\text{G}$) and feasible
laser polarization intensity purity ($\lesssim0.99$) are sufficient for gate
fidelities exceeding 0.99.
- Abstract（参考訳）: 中性アルカリ土類(類似)原子は最近、個々の読み出し、制御、高忠実度ライドバーグによる絡み合いを持つ原子配列に採用されている。
この新興プラットフォームは、超狭光の「時計」遷移と孤立した核スピンという、そのような原子のユニークな性質を利用する幅広い新しい量子科学応用を提供する。
具体的には、これらの性質は光量子ビット(o)と地上(g)と準安定(m)核スピン量子ビット(いずれも単一の原子内)を提供する。
我々は、核スピン$I = 1/2$のytterbium-171(^{171}\text{Yb}$)に焦点をあてて、この"omg"アーキテクチャの実験的に現実的な制御と、Rydberg状態への結合について検討する。
3つのスピン-$1/2$成分(電子と核)によって記述された$^{171}\text{yb}$の一連のrydberg状態を分析する。
F = 3/2$多様体 -- ユニークなスピン構成 -- が核スピン量子ビットの絡み合うのに適していることを確認する。
さらに、多重チャネル量子欠陥理論を用いて、2つの重なり合うスピン配置によって記述される$f = 1/2$ 級数を解析する。
クロックまたはライドバーグ遷移をラビ周波数$\Omega_\text{c} = 2 \pi \times 200$ kHz または $\Omega_\text{R} = 2 \pi \times 6$ MHz で駆動する際の核スピン状態のマルチレベルダイナミクスについて検討し、極小磁場 ("\approx200\,\text{G}$) と feasible laser polarization intensity purity ("\lesssim0.99$") が0.99以上のゲートフィラリティに対して十分であることを示した。
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