論文の概要: Repetitive readout and real-time control of nuclear spin qubits in
$^{171}$Yb atoms
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.02926v1
- Date: Thu, 4 May 2023 15:28:45 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-05 14:55:28.358604
- Title: Repetitive readout and real-time control of nuclear spin qubits in
$^{171}$Yb atoms
- Title（参考訳）: $^{171}$Yb原子における核スピン量子ビットの繰り返し読み出しとリアルタイム制御
- Authors: William Huie, Lintao Li, Neville Chen, Xiye Hu, Zhubing Jia, Won Kyu
Calvin Sun, Jacob P. Covey
- Abstract要約: 原子配列中の核スピン量子ビットの高忠実度反復射影測定を実証する。
平均的な0.98(1)の読み出しサバイバルは、暗黒状態への非共鳴散乱によって制限される。
これらの機能は、原子配列を持つ適応量子回路への重要なステップとなる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We demonstrate high fidelity repetitive projective measurements of nuclear
spin qubits in an array of neutral ytterbium-171 ($^{171}$Yb) atoms. We show
that the qubit state can be measured with a fidelity of 0.995(4) under a
condition that leaves it in the state corresponding to the measurement outcome
with a probability of 0.993(6) for a single tweezer and 0.981(4) averaged over
the array. This is accomplished by near-perfect cyclicity of one of the nuclear
spin qubit states with an optically excited state under a magnetic field of
$B=58$ G, resulting in a bright/dark contrast of $\approx10^5$ during
fluorescence readout. The performance improves further as $\sim1/B^2$. The
state-averaged readout survival of 0.98(1) is limited by off-resonant
scattering to dark states and can be addressed via post-selection by measuring
the atom number at the end of the circuit, or during the circuit by performing
a measurement of both qubit states. We combine projective measurements with
high-fidelity rotations of the nuclear spin qubit via an AC magnetic field to
explore several paradigmatic scenarios, including the non-commutivity of
measurements in orthogonal bases, and the quantum Zeno mechanism in which
measurements "freeze" coherent evolution. Finally, we employ real-time
feedforward to repetitively deterministically prepare the qubit in the $+z$ or
$-z$ direction after initializing it in an orthogonal basis and performing a
projective measurement in the $z$-basis. These capabilities constitute an
important step towards adaptive quantum circuits with atom arrays, such as in
measurement-based quantum computation, fast many-body state preparation,
holographic dynamics simulations, and quantum error correction.
- Abstract（参考訳）: 我々は、中性イッテルビウム-171(^{171}$Yb)原子配列における核スピン量子ビットの高忠実度反復射影測定を実証する。
その結果, 1つのトワイザーに対して0.993(6)の確率で測定結果に対応する状態と配列上で平均される0.981(4)の条件下で, 量子ビット状態は0.995(4)の忠実度で測定できることがわかった。
これは、光励起状態の核スピン量子状態のうちの1つがb=58$gの磁場下でほぼ完全な周期性を持つことで達成され、蛍光読み出し時に明るく暗いコントラストが約10^5$となる。
パフォーマンスは$\sim1/b^2$でさらに向上する。
平均値0.98(1)の読み出しサバイバルは、暗黒状態への非共鳴散乱によって制限され、回路の端の原子番号を計測したり、両キュービット状態の測定を行うことで、選択後の処理によって対処することができる。
投影的測定と交流磁場による核スピン量子ビットの高忠実な回転を組み合わせることで、直交基底における測定の非可換性や「フリーズ」コヒーレント進化の量子ゼノン機構など、いくつかのパラダイムシナリオを探求する。
最後に、実時間フィードフォワードを用いて、直交的に初期化し、$z$-basisで射影測定を行った後、$+z$または$-z$方向のキュービットを繰り返し決定的に準備する。
これらの能力は、測定に基づく量子計算、高速多体状態形成、ホログラフィックダイナミクスシミュレーション、量子誤差補正など、原子配列を持つ適応量子回路への重要なステップを構成する。
関連論文リスト
- Preserving a qubit during adjacent measurements at a few micrometers
distance [0.7785955518529766]
共鳴レーザーによる隣接測定に対する量子ビット保存の現在の試みは、貴重な実験資源を無駄にしている。
隣のプロセスの量子ビットが数ミクロンの距離でリセットまたは測定されている間に、アセットのイオン量子ビットの高忠実性保存を示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-06-05T17:50:36Z) - Quantum Non-Demolition Measurement on the Spin Precession of
Laser-Trapped $^{171}$Yb Atoms [0.0]
量子非破壊測定(QND)は、検出効率と測定忠実度を高める。
本稿では,レーザートラップ原子のスピン状態に対するQND測定手法を提案する。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-09-17T02:19:26Z) - Probing finite-temperature observables in quantum simulators of spin
systems with short-time dynamics [62.997667081978825]
ジャジンスキー等式から動機付けられたアルゴリズムを用いて, 有限温度可観測体がどのように得られるかを示す。
長範囲の逆場イジングモデルにおける有限温度相転移は、捕捉されたイオン量子シミュレータで特徴づけられることを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-06-03T18:00:02Z) - Mid-circuit cavity measurement in a neutral atom array [0.0]
我々は、強く結合した光学キャビティを用いて、小さなツイーザアレイ内の単一のツイーザトラップ87Rb原子の状態を読み取る。
キャビティ内の1つの原子の測定では、キャビティ体積から数十ミクロン離れた第2原子に観察可能な超微細状態のデコヒーレンスが発生しないことが判明した。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-05-27T17:58:35Z) - Experimental limit on non-linear state-dependent terms in quantum theory [110.83289076967895]
3つの制御ビット列によるブラインド計測とデータ解析を実装した。
古典的ランダムビット発生器を用いて制御ビット列の1つを生成することにより、系統的効果の制御を実現する。
我々の測定では、電磁量子状態依存的な非線形性を示す証拠は見つからない。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-04-25T18:00:03Z) - Rapid generation of all-optical $^{39}$K Bose-Einstein condensates using
a low-field Feshbach resonance [58.720142291102135]
フェシュバッハ共振器を用いた全光学的ボース・アインシュタイン凝縮体(399ドル)の製造について検討した。
完全に凝縮したアンサンブルと5.8タイムs104$の原子を850$msの蒸発時間で232ドルの散乱長で生成することができる。
本研究は, 慣性センシングのための超低温カリウムの高流動源への道筋について述べる。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-01-12T16:39:32Z) - Beating the thermal limit of qubit initialization with a Bayesian
Maxwell's demon [48.7576911714538]
フォールトトレラント量子コンピューティングは、明確に定義された有限状態の量子レジスタを初期化する必要がある。
固体系では、これは典型的には冷たい貯水池への熱化によって達成される。
本稿では, 熱限界を超える信頼度を持つフィデューシャル量子状態を作成する方法を提案する。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-10-05T13:55:08Z) - Enhanced nonlinear quantum metrology with weakly coupled solitons and
particle losses [58.720142291102135]
ハイゼンベルク(最大1/N)および超ハイゼンベルクスケーリングレベルにおける位相パラメータ推定のための干渉計測手法を提案する。
我々のセットアップの中心は、量子プローブを形成する新しいソリトンジョセフソン接合(SJJ)システムである。
このような状態は、適度な損失があっても最適な状態に近いことを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-08-07T09:29:23Z) - Partitioning dysprosium's electronic spin to reveal entanglement in
non-classical states [55.41644538483948]
我々は、ジスプロシウム電子スピンの絡み合いの実験的研究について報告する。
我々の発見は、新しいタイプの絡み合った原子アンサンブルを設計する可能性を開く。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-04-29T15:02:22Z) - Sub-ms, nondestructive, time-resolved quantum-state readout of a single,
trapped neutral atom [0.0]
蛍光検出による高速で非破壊的な量子状態の読み出しを実現する。
原子は線形偏光レーザービームによって駆動され、原子集団の分布に敏感である。
我々の結果は、中性原子量子コンピューティングとシミュレーションに応用される可能性が高い。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-07-18T13:02:49Z) - Weakly invasive metrology: quantum advantage and physical
implementations [0.0]
任意に強いコヒーレントな状態は、最も線形にスケールする速度で、$N_rm abs$と$T$で情報を得ることができることを示す。
キャビティQEDにおけるFock状態の生成と,キャビティへの原子アンサンブルの結合による測定について論じる。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-06-22T10:14:36Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。