論文の概要: Quantum simulation of the central spin model with a Rydberg atom and
polar molecules in optical tweezers
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2302.14774v2
- Date: Tue, 28 Nov 2023 20:06:46 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-12-01 03:59:02.863447
- Title: Quantum simulation of the central spin model with a Rydberg atom and
polar molecules in optical tweezers
- Title（参考訳）: 光ツイーザーにおけるRydberg原子と極性分子を用いた中心スピンモデルの量子シミュレーション
- Authors: Jacek Dobrzyniecki, Micha{\l} Tomza
- Abstract要約: 本稿では、XX(スピン交換)相互作用を持つ中心スピンモデルの超低温量子シミュレータを提案する。
内部の粒子状態をスピン状態にマッピングすることで、スピン交換相互作用をシミュレートすることができる。
この設定でシミュレートできる2つの動的シナリオを数値的に解析する。
- 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: Central spin models, where a single spinful particle interacts with a spin
environment, find wide application in quantum information technology and can be
used to describe, e.g., the decoherence of a qubit over time. We propose a
method of realizing an ultracold quantum simulator of a central spin model with
XX (spin-exchanging) interactions. The proposed system consists of a single
Rydberg atom ("central spin") and surrounding polar molecules ("bath spins"),
coupled to each other via dipole-dipole interactions. By mapping internal
particle states to spin states, spin-exchanging interactions can be simulated.
As an example system geometry, we consider a ring-shaped arrangement of bath
spins, and show how it allows us to exact precise control over the interaction
strengths. We numerically analyze two example dynamical scenarios which can be
simulated in this setup: a decay of central spin polarization, which can
represent qubit decoherence in a disordered environment, and a transfer of an
input spin state to a specific output spin, which can represent the
transmission of a single bit across a quantum network. We demonstrate that this
setup allows us to realize a central spin model with highly tunable parameters
and geometry, for applications in quantum science and technology.
- Abstract（参考訳）: 1つのスピンフル粒子がスピン環境と相互作用する中心スピンモデルは、量子情報技術の幅広い応用を見つけ、例えば時間とともに量子ビットのデコヒーレンスを記述するのに使うことができる。
本稿では、XX(スピン交換)相互作用を持つ中心スピンモデルの超低温量子シミュレータを実現する方法を提案する。
提案系は1つのRydberg原子(中心スピン)と周囲の極性分子(基底スピン)から構成され、双極子-双極子相互作用を介して互いに結合している。
内部粒子状態をスピン状態にマッピングすることで、スピン交換相互作用をシミュレートすることができる。
システム幾何学の例として、リング状の浴室スピンの配置を検討し、それが相互作用強度の正確な制御を可能にする方法を示す。
この構成でシミュレーションできる2つの例の動的シナリオを数値的に解析する: 乱れた環境で量子ビットのデコヒーレンスを表現できる中心スピン偏極の崩壊と、量子ネットワークをまたいだ単一ビットの伝送を表現できる特定の出力スピンへの入力スピン状態の転送である。
この設定により、量子科学や技術への応用のために、高度に調整可能なパラメータと幾何学を持つ中心スピンモデルを実現することができることを示す。
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