論文の概要: Fast nuclear-spin gates and electrons-nuclei entanglement of neutral
atoms in weak magnetic fields
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2212.05876v1
- Date: Mon, 12 Dec 2022 13:29:18 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-09 15:44:58.059352
- Title: Fast nuclear-spin gates and electrons-nuclei entanglement of neutral
atoms in weak magnetic fields
- Title（参考訳）: 弱磁場中における中性原子の高速核スピンゲートと電子核絡み
- Authors: Xiao-Feng Shi
- Abstract要約: 高速ライドバーグによる2価原子の核スピンと171$Ybの絡み合いを例に挙げる。
スタークシフトを補助する際の2つのレーザーパルス、または3つのパルスで実現可能な任意の位相の核スピン制御相ゲートを示す。
3つの原子状態 $(sqrt3lverttextcccrangle_texte otimes lvertLambdarangle_textn + lvertGHZr を生成するプロトコルを示します。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.394728504061752
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We present fast Rydberg-mediated entanglement involving nuclear spins of
divalent atoms with $^{171}$Yb as an example. First, we show a nuclear-spin
controlled phase gate of an arbitrary phase realizable either with two laser
pulses when assisted by Stark shifts, or with three pulses. Second, we propose
to create a state $(\lvert\text{cc}\rangle_{\text{e}} \otimes
\lvert\Phi\rangle_{\text{n}} + \lvert\Phi\rangle_{\text{e}} \otimes
\lvert\Psi\rangle_{\text{n}} )/\sqrt{2}$ entangled between the electrons~(e)
and nuclear spins~(n) of two atoms, where $\lvert\Phi\rangle$ and
$\lvert\Psi\rangle$ are two orthogonal Bell states and $\lvert
\text{c}\rangle_{\text{e}}$ denotes the clock state. For want of a better term,
it is called a Super Bell State for it mimics a ``large'' Bell state
incorporating three ``smaller'' Bell states. Third, we show a protocol to
create a three-atom state $(\sqrt{3}\lvert\text{ccc}\rangle_{\text{e}} \otimes
\lvert\Lambda\rangle_{\text{n}} + \lvert \text{W}\rangle_{\text{e}} \otimes
\lvert \text{GHZ}\rangle_{\text{n}} )/2$, where
$\lvert\Lambda\rangle_{\text{n}}$ is a nuclear-spin state, $\lvert
\text{W}\rangle_{\text{e}}$ is a W state in the ground-clock state space, and
$\lvert \text{GHZ}\rangle_{\text{n}}$ is the Greenberger-Horne-Zeilinger~(GHZ)
state in the nuclear-spin state space. The four protocols possess high
intrinsic fidelities, do not require single-site Rydberg addressing, and can be
executed with large $\Omega_{\text{m}}$ in a weak, Gauss-scale magnetic field
for they involve Rydberg excitation of both nuclear-spin qubit states in each
atom. The latter two protocols can enable measurement-based preparation of
Bell, hyperentangled, and GHZ states.
- Abstract（参考訳）: 例として,2価原子の核スピンを^<171}$ybとする高速リドバーグ媒介の絡み合いを示す。
まず、スタークシフトの補助により2つのレーザーパルスまたは3つのパルスで実現可能な任意の位相の核スピン制御位相ゲートを示す。
次に、2つの原子の電子~(e)と核スピン~(n)の間に絡み合った状態(\lvert\text{cc}\rangle_{\text{e}} \otimes \lvert\phi\rangle_{\text{n}} + \lvert\phi\rangle_{\text{e}} \otimes \lvert\psi\rangle_{\text{n}} )/\sqrt{2}$を作成する。
より優れた用語を欲しがるならば、" `large'' Bell state"を模倣した"Super Bell State"と呼ばれ、3つの" ``smaller' Bell state"が組み込まれている。
第3に、3つの原子状態 $(\sqrt{3}\lvert\rangle_{\text{e}} \otimes \lvert\lambda\rangle_{\text{n}} + \lvert \text{w}\rangle_{\text{e}} \otimes \lvert \text{ghz}\rangle_{\text{n}} )/2$, where $\lvert\lambda\rangle_{\text{n}}$ is a nuclear-spin state, $\lvert \text{w}\rangle_{\text{e}}$ is a w state in the ground-clock state space, $\lvert \text{ghz}\rangle_{\text{n}}$ is the greenberger-horne-zeilinger(~ghz) state-pin state space である。
4つのプロトコルは内在性が高く、単サイトのrydbergアドレスを必要とせず、各原子中の2つの核スピン量子ビット状態のrydberg励起を伴う弱いガウススケールの磁場で大きな$\omega_{\text{m}}$で実行することができる。
後者の2つのプロトコルはベル、ハイパーエンタングルおよびGHZ状態の測定に基づく準備を可能にする。
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