論文の概要: Experimental realization of optimal time-reversal on an atom chip for
quantum undo operations
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2206.02746v1
- Date: Mon, 6 Jun 2022 17:03:10 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-10 09:22:14.260682
- Title: Experimental realization of optimal time-reversal on an atom chip for
quantum undo operations
- Title（参考訳）: 量子undo演算のための原子チップ上の最適時間反転の実験的実現
- Authors: Ivana Mastroserio, Stefano Gherardini, Cosimo Lovecchio, Tommaso
Calarco, Simone Montangero, Francesco Saverio Cataliotti, Filippo Caruso
- Abstract要約: 我々は、dCRAB最適制御アルゴリズムを用いて、量子アンド演算の実装のための時間反転手順を実現する。
本研究は,ゲート型量子コンピューティングの現実シナリオにおける時間反転演算の実装を促進することが期待されている。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.15623340386296
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: We report on the use of the dCRAB optimal control algorithm to realize
time-reversal procedures for the implementation of quantum undo operations, to
be applied in quantum technology contexts ranging from quantum computing to
quantum communications. By means of the undo command, indeed, the last
performed operation can be time-reversed so as to perfectly restore a condition
in which an arbitrary new operation, chosen by the external user, can be
applied. Moreover, by further generalizing this concept, the undo command can
also allow for the reversing of a quantum operation in a generic instant of the
past. Here, thanks to optimal time-reversal routines, all these functionalities
are experimentally implemented on the five-fold F=2 Hilbert space of a
Bose-Einstein condensate (BEC) of non-interacting $^{87}$Rb atoms in the ground
state, realized with an atom chip. Specifically, each time-reversal
transformation is attained by designing an optimal modulated radio frequency
field, achieving on average an accuracy of around 92% in any performed test.
The experimental results are accompanied by a thermodynamic interpretation
based on the Loschmidt echo. Our findings are expected to promote the
implementation of time-reversal operations in a real scenario of gate-based
quantum computing with a more complex structure than the five-level system here
considered.
- Abstract（参考訳）: 本稿では,量子コンピューティングから量子通信まで,量子技術分野に適用可能な量子undo演算の実装のための時間反転手順を実現するために,dcrab最適制御アルゴリズムの利用について報告する。
アンドコマンドにより、外部ユーザによって選択された任意の新規操作を適用可能な条件を完璧に復元するために、実際に最後に実行された操作をタイムリバースすることができる。
さらに、この概念をさらに一般化することにより、undoコマンドは過去の一般的な瞬間における量子演算の反転を可能にする。
ここでは、最適時間反転ルーチンにより、これらのすべての機能は、原子チップで実現された非相互作用の$^{87}$Rb原子のボース=アインシュタイン凝縮(BEC)の5倍のF=2ヒルベルト空間に実験的に実装される。
具体的には、各時間反転変換は、最適な変調された無線周波数場を設計し、任意の試験で平均92%の精度で達成される。
実験結果はLoschmidtエコーに基づく熱力学的解釈を伴う。
本研究は,5レベルシステムよりも複雑な構造を持つゲート型量子コンピューティングの現実シナリオにおける時間反転演算の実装を促進することが期待されている。
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