論文の概要: Complete unitary qutrit control in ultracold atoms

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2208.00045v1
• Date: Fri, 29 Jul 2022 19:23:16 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-03 02:08:35.229446
• Title: Complete unitary qutrit control in ultracold atoms
• Title（参考訳）: 極低温原子の完全ユニタリ量子制御
• Authors: Joseph Lindon, Arina Tashchilina, Logan W. Cooke, and Lindsay J. LeBlanc
• Abstract要約: 我々は、超低温の87$Rbのアンサンブルで中性原子クォートを符号化し、任意の単一クォートSU(3)ゲートを示す。 この研究は、量子情報処理のための有望なプラットフォームとして、超低温中原子クォートを確立させる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Physical quantum systems are commonly composed of more than two levels and offer the capacity to encode information in higher-dimensional spaces beyond the qubit, starting with the three-level qutrit. Here, we encode neutral-atom qutrits in an ensemble of ultracold $^{87}$Rb and demonstrate arbitrary single-qutrit SU(3) gates. We generate a full set of gates using only two resonant microwave tones, including synthesizing a gate that effects a direct coupling between the two disconnected levels in the three-level $\Lambda$-scheme. Using two different gate sets, we implement and characterize the Walsh-Hadamard Fourier transform, and find similar final-state fidelity and purity from both approaches. This work establishes the ultracold neutral-atom qutrit as a promising platform for qutrit-based quantum information processing, extensions to $d$-dimensional qudits, and explorations in multilevel quantum state manipulations with nontrivial geometric phases.
• Abstract（参考訳）: 物理量子システムは通常2つ以上のレベルで構成され、量子ビットを超えた高次元空間に情報をエンコードする能力を提供する。 ここでは、超低温の$^{87}$rbのアンサンブルに中性原子クトリットをエンコードし、任意のシングルクトリットsu(3)ゲートを示す。 3レベル$\Lambda$-schemeの2つの非連結レベル間の直接結合に影響を及ぼすゲートの合成を含む、2つの共振マイクロ波トーンのみを用いて、ゲートの完全なセットを生成する。 2つの異なるゲート集合を用いて、walsh-hadamardフーリエ変換を実装して特徴付けし、両者のアプローチから同様の最終状態忠実性と純度を求める。 この研究は、量子情報処理、$d$-dimensional quditsの拡張、および非自明な幾何学的位相を持つマルチレベル量子状態操作における探索のための有望なプラットフォームとして、超低温中性原子クォートを確立する。

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