論文の概要: Investigation of Floquet engineered non-Abelian geometric phase for holonomic quantum computing

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2307.12957v2
• Date: Wed, 6 Mar 2024 17:32:59 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-03-07 18:11:47.924846
• Title: Investigation of Floquet engineered non-Abelian geometric phase for holonomic quantum computing
• Title（参考訳）: Floquetによるホロノミック量子コンピューティングのための非アベリア幾何学位相の研究
• Authors: Logan W. Cooke, Arina Tashchilina, Mason Protter, Joseph Lindon, Tian Ooi, Frank Marsiglio, Joseph Maciejko, Lindsay J. LeBlanc
• Abstract要約: この実験では、原子スピン状態が変調されたRF磁場で制御され、調整可能なパラメータ空間で連結されたハミルトニアン族の周期的駆動を誘導する超低温87$Rb原子の実験を行う。 このパラメータ空間を通した断熱運動は、非アベリア接続によって特徴づけられる$SU(2)$の縮退スピン状態のホロノミック進化をもたらす。 Floquetのエンジニアリング技術は、明示的な退化の必要性を排除しているが、退化系に存在する同様の制限の多くを継承している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Holonomic quantum computing (HQC) functions by transporting an adiabatically degenerate manifold of computational states around a closed loop in a control-parameter space; this cyclic evolution results in a non-Abelian geometric phase which may couple states within the manifold. Realizing the required degeneracy is challenging, and typically requires auxiliary levels or intermediate-level couplings. One potential way to circumvent this is through Floquet engineering, where the periodic driving of a nondegenerate Hamiltonian leads to degenerate Floquet bands, and subsequently non-Abelian gauge structures may emerge. Here we present an experiment in ultracold $^{87}$Rb atoms where atomic spin states are dressed by modulated RF fields to induce periodic driving of a family of Hamiltonians linked through a fully tuneable parameter space. The adiabatic motion through this parameter space leads to the holonomic evolution of the degenerate spin states in $SU(2)$, characterized by a non-Abelian connection. We study the holonomic transformations of spin eigenstates in the presence of a background magnetic field, characterizing the fidelity of these single-qubit gate operations. Results indicate that while the Floquet engineering technique removes the need for explicit degeneracies, it inherits many of the same limitations present in degenerate systems.
• Abstract（参考訳）: ホロノミック量子コンピューティング(HQC)は、制御-パラメータ空間における閉ループの周囲の計算状態の断熱的に退化した多様体を輸送することによって機能する。 必要な縮退を実現することは困難であり、通常補助レベルや中間レベル結合を必要とする。 これを回避する可能性の1つは、非退化ハミルトニアンの周期的駆動がフロッケバンドを退化させ、その後非アーベルゲージ構造が出現するフロッケ工学である。 ここでは、極低温の$^{87}$Rb原子において、原子スピン状態が変調されたRF場によって着飾られ、完全に調整可能なパラメータ空間で連結されたハミルトン系の周期的駆動を誘導する実験を示す。 このパラメータ空間を通した断熱運動は、非アベリア接続によって特徴づけられる$SU(2)$の縮退スピン状態のホロノミック進化をもたらす。 背景磁場の存在下でのスピン固有状態のホロノミック変換について検討し、これらの単一量子ゲート演算の忠実度を特徴付ける。 Floquetのエンジニアリング技術は、明示的な退化の必要性を排除しているが、退化系に存在する同様の制限の多くを継承している。

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