論文の概要: Erasure-cooling, control, and hyper-entanglement of motion in optical tweezers

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.15580v1
• Date: Mon, 27 Nov 2023 07:17:56 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-11-28 16:52:25.746241
• Title: Erasure-cooling, control, and hyper-entanglement of motion in optical tweezers
• Title（参考訳）: 光トウェザにおける運動の消去冷却・制御・ハイパーエンタングルメント
• Authors: Pascal Scholl, Adam L. Shaw, Ran Finkelstein, Richard Bing-Shiun Tsai, Joonhee Choi, Manuel Endres
• Abstract要約: 我々は,光ツイーザの運動自由度を量子情報キャリアとして利用できることを示す。 まず, 運動励起を消去に変換することにより, 種別冷却機構を実装した。 次に、2つの原子の運動を別個のツイーザに絡み合わせることで、超絡みを発生させる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.9514210525254785
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We demonstrate how motional degrees of freedom in optical tweezers can be used as quantum information carriers. To this end, we first implement a species-agnostic cooling mechanism via conversion of motional excitations into erasures - errors with a known location - reminiscent of Maxwell's demon thought experiment. We find that this cooling mechanism fundamentally outperforms idealized traditional sideband cooling, which we experimentally demonstrate in specific scenarios. By coherently manipulating the motional state, we perform mid-circuit readout and mid-circuit erasure detection of an optical qubit via local shelving into motional superposition states. We finally entangle the motion of two atoms in separate tweezers, and utilize this to generate hyper-entanglement by preparing a simultaneous Bell state of motional and optical qubits. This work shows how controlling motion enriches the toolbox of quantum information processing with neutral atoms, and opens unique prospects for metrology enhanced by mid-circuit readout and a large class of quantum operations enabled via hyper-entanglement.
• Abstract（参考訳）: 我々は,光ツイーザの運動自由度を量子情報キャリアとして利用できることを示す。 この目的のために,我々はまず,マクスウェルのデモン思考実験を想起させるような,運動励起を消去(既知の位置でのエラー)に変換することで,種に依存しない冷却機構を実装した。 我々は、この冷却機構が理想化された従来のサイドバンド冷却よりも根本的に優れており、特定のシナリオで実験的に実証している。 運動状態のコヒーレントな操作により、局所シェルビングを介して運動重畳状態への光量子ビットの中間回路読み出しおよび中回路消去検出を行う。 最終的に2つの原子の運動を別個のツイーザに絡み合わせることで、運動および光量子ビットの同時状態を作成することで超絡み合いを生成する。 この研究は、運動の制御が量子情報処理のツールボックスを中性原子で豊かにし、中間回路の読み出しによって強化されたメソロジーと、ハイパーエンタングルメントによって実現された大規模な量子操作のユニークな展望を開放することを示す。

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