論文の概要: Feedforward Quantum Control and Coherence Protection of Single Electron
Spin in Diamond using Deep Learning
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2201.06002v1
- Date: Sun, 16 Jan 2022 09:19:18 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-01 00:52:10.328959
- Title: Feedforward Quantum Control and Coherence Protection of Single Electron
Spin in Diamond using Deep Learning
- Title（参考訳）: 深層学習によるダイヤモンド中の単一電子スピンのフィードフォワード量子制御とコヒーレンス保護
- Authors: Nanyang Xu, Feifei Zhou, Xiangyu Ye, Xue Lin, Bao Chen, Ting Zhang,
Feng Yue, Bing Chen, Ya Wang and Jiangfeng Du
- Abstract要約: 量子測定の時間コストは、制御プロセスの遅延を必然的に引き起こし、その性能を制限します。
本稿では,遅延による制御誤差を予測・補償することで,この制約を緩和するディープラーニング手法を提案する。
このスキームは一般的な測定スキームに適用でき、他の量子制御系にも拡張できる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 26.13935769245144
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Measurement-based realtime control is an important strategy in quantum
information processing, which is applied in fields from qubit readout to error
corrections. However, the time cost of quantum measurement inevitably induces a
latency in the control process and limits its performance. Here we introduce
the deep learning approach to relax this restriction by predicting and
compensating the latency-induced control error. We experimentally implement
feedforward quantum control of a single-spin system of nitrogen-vacancy (NV)
center in diamond to protect the coherence of the electron spin. The new
approach enhances the decoherence time as well as the the spectrum resolution
of Ramsey interferometry about three times comparing with conventional scheme.
This enables resolving optically indistinguishable NV centers from their
magnetic spectrum with a frequency difference less than 20 kHz. A theoretical
model is proposed to explain the improvement, where we show that the
low-frequency magnetic noise is perfectly reduced. This scheme could be applied
in general measurement schemes and extended to other quantum control systems.
- Abstract（参考訳）: 測定に基づくリアルタイム制御は量子情報処理において重要な戦略であり、量子ビットの読み出しから誤り訂正まで分野に適用される。
しかし、量子計測の時間コストは、制御プロセスの遅延を必然的に引き起こし、その性能を制限する。
本稿では,遅延による制御誤差を予測・補償することで,この制約を緩和するディープラーニング手法を提案する。
我々は,電子スピンのコヒーレンスを保護するために,ダイヤモンド中の窒素空孔(nv)中心の単一スピン系のフィードフォワード量子制御を実験的に実装した。
この新しいアプローチは、従来のスキームに比べて約3倍のデコヒーレンス時間とラムゼー干渉計のスペクトル分解能を高める。
これにより、光学的に区別できないNV中心を20kHz未満の周波数差で磁気スペクトルから分解することができる。
低周波磁気ノイズが完全に低減されることを示す理論モデルを提案する。
このスキームは一般的な測定スキームに適用でき、他の量子制御系にも拡張できる。
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