論文の概要: Noise-resistant quantum memory enabled by Hamiltonian engineering

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2301.00575v1
• Date: Mon, 2 Jan 2023 09:31:08 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-09 01:30:14.997243
• Title: Noise-resistant quantum memory enabled by Hamiltonian engineering
• Title（参考訳）: ハミルトン工学による耐雑音量子メモリの実現
• Authors: Lei Jing, Peng Du, Hui Tang, Wenxian Zhang
• Abstract要約: 量子ドットの核スピンは、高速でスケーラブルな量子メモリの候補として有望である。 ハミルトン工学を通して高速かつ高忠実な量子メモリを実現するための耐雑音プロトコルを提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.595632154520519
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Nuclear spins in quantum dots are promising candidates for fast and scalable quantum memory. By utilizing the hyperfine interaction between the central electron and its surrounding nuclei, quantum information can be transferred to the collective state of the nuclei and be stored for a long time. However, nuclear spin fluctuations in a partially polarized nuclear bath deteriorate the quantum memory fidelity. Here we introduce a noise-resistant protocol to realize fast and high-fidelity quantum memory through Hamiltonian engineering. With analytics and numerics, we show that high-fidelity quantum state transfer between the electron and the nuclear spins is achievable at relatively low nuclear polarizations, due to the strong suppression of nuclear spin noises. For a realistic quantum dot with $10^4$ nuclear spins, a fidelity surpassing 80% is possible at a polarization as low as 30%. Our approach reduces the demand for high nuclear polarization, making experimentally realizing quantum memory in quantum dots more feasible.
• Abstract（参考訳）: 量子ドットの核スピンは、高速でスケーラブルな量子メモリの候補である。 中心電子と周囲の原子核との間の超微細な相互作用を利用することで、量子情報を核の集合状態に移し、長期間保存することができる。 しかし、部分的に偏極化した核浴における核スピンの変動は量子記憶率を低下させた。 本稿では,ハミルトン工学を通して高速かつ高忠実な量子メモリを実現するための耐雑音プロトコルを提案する。 分析と数値により、電子と核スピンの間の高忠実な量子状態移動は、核スピンノイズの強い抑制のため、比較的低い偏極で達成可能であることを示す。 10^4$の核スピンを持つ現実的な量子ドットでは、偏光度が30%以下で80%を超える忠実度が可能である。 提案手法は,高核偏極の要求を低減し,量子ドットにおける量子メモリを実験的に実現しやすくする。

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