論文の概要: Mid-circuit cavity measurement in a neutral atom array

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2205.14138v2
• Date: Fri, 7 Oct 2022 06:09:48 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-11 13:55:03.442799
• Title: Mid-circuit cavity measurement in a neutral atom array
• Title（参考訳）: 中性原子アレイにおける中回路キャビティ測定
• Authors: Emma Deist, Yue-Hui Lu, Jacquelyn Ho, Mary Kate Pasha, Johannes Zeiher, Zhenjie Yan, Dan M. Stamper-Kurn
• Abstract要約: 我々は、強く結合した光学キャビティを用いて、小さなツイーザアレイ内の単一のツイーザトラップ87Rb原子の状態を読み取る。 キャビティ内の1つの原子の測定では、キャビティ体積から数十ミクロン離れた第2原子に観察可能な超微細状態のデコヒーレンスが発生しないことが判明した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Subsystem readout during a quantum process, or mid-circuit measurement, is crucial for error correction in quantum computation, simulation, and metrology. Ideal mid-circuit measurement should be faster than the decoherence of the system, high-fidelity, and nondestructive to the unmeasured qubits. Here, we use a strongly coupled optical cavity to read out the state of a single tweezer-trapped 87Rb atom within a small tweezer array. Measuring either atomic fluorescence or the transmission of light through the cavity, we detect both the presence and the state of an atom in the tweezer, within only tens of microseconds, with state preparation and measurement infidelities of roughly 0.5% and atom loss probabilities of around 1%. Using a two-tweezer system, we find measurement on one atom within the cavity causes no observable hyperfine-state decoherence on a second atom located tens of microns from the cavity volume. This high-fidelity mid-circuit readout method is a substantial step towards quantum error correction in neutral atom arrays.
• Abstract（参考訳）: 量子プロセス中のサブシステム読み出し、または中間回路測定は、量子計算、シミュレーション、およびメトロジーにおける誤り訂正に不可欠である。 理想の中間回路測定は、システムのデコヒーレンス、高忠実度、そして測定されていない量子ビットに対する非破壊よりも高速であるべきである。 ここでは、強い結合を持つ光学空洞を用いて、小さなtweezerアレイ内の1つのtweezer-trapped 87rb原子の状態を読み出す。 原子蛍光またはキャビティ内への光の透過のどちらかを測定することで、トワイザー内の原子の存在と状態の双方を、わずか数マイクロ秒で検出し、状態形成と測定の不純物は約0.5%、原子損失確率は約1%である。 2ツイーザーシステムを用いて、キャビティ内の1つの原子を計測すると、キャビティ体積から数十ミクロン離れた第2原子に観察可能な超微細状態のデコヒーレンスが発生しない。 この高忠実な中回路読み出し法は、中性原子配列の量子誤差補正に向けた重要なステップである。

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