論文の概要: High-Fidelity Ion State Detection Using Trap-Integrated Avalanche Photodiodes

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2202.01715v1
• Date: Thu, 3 Feb 2022 17:30:23 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2023-02-26 22:57:55.032182
• Title: High-Fidelity Ion State Detection Using Trap-Integrated Avalanche Photodiodes
• Title（参考訳）: トラップ集積アバランシェフォトダイオードを用いた高密度イオン状態検出
• Abstract要約: 集積技術は、捕捉されたイオンに基づく実用的な量子情報処理およびセンシングデバイスの可能性を大幅に向上させる。 高速かつ高忠実なイオン状態の読み出しは、そのようなアプリケーションには不可欠である。 シリコンイオントラップチップの基板に直接集積された単光子アバランシェダイオード(SPAD)を用いた室温でのイオン量子状態検出を実証した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.5524313805031773
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Integrated technologies greatly enhance the prospects for practical quantum information processing and sensing devices based on trapped ions. High-speed and high-fidelity ion state readout is critical for any such application. Integrated detectors offer significant advantages for system portability and can also greatly facilitate parallel operations if a separate detector can be incorporated at each ion-trapping location. Here we demonstrate ion quantum state detection at room temperature utilizing single-photon avalanche diodes (SPADs) integrated directly into the substrate of silicon ion trapping chips. We detect the state of a trapped $^{88}\text{Sr}^{+}$ ion via fluorescence collection with the SPAD, achieving $99.92(1)\%$ average fidelity in 450 $\mu$s, opening the door to the application of integrated state detection to quantum computing and sensing utilizing arrays of trapped ions.
• Abstract（参考訳）: 統合技術は、捕捉されたイオンに基づく実用的な量子情報処理およびセンシングデバイスへの期待を大きく高めている。 高速かつ高忠実なイオン状態の読み出しは、そのようなアプリケーションには不可欠である。 統合検出器は、システムの可搬性に大きな利点をもたらし、各イオントッピング位置で分離検出器を組み込むことができれば、並列操作を大幅に促進できる。 ここでは、シリコンイオントラップチップの基板に直接集積された単光子アバランシェダイオード(SPAD)を用いて、室温でのイオン量子状態検出を示す。 捕捉された$^{88}\text{sr}^{+}$ ionの状態をspadによる蛍光収集により検出し、450$\mu$sで99.92(1)\%$の平均忠実性を達成し、量子コンピューティングへの統合状態検出の応用への扉を開き、捕捉されたイオンの配列を検知する。

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