論文の概要: Long-Lived Circular Rydberg Qubits of Alkaline-Earth Atoms in Optical Tweezers

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2401.10625v2
• Date: Mon, 4 Mar 2024 12:48:58 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-03-07 00:48:10.768133
• Title: Long-Lived Circular Rydberg Qubits of Alkaline-Earth Atoms in Optical Tweezers
• Title（参考訳）: 光学的ツイーザにおけるアルカリ-地球原子の長寿命円環
• Authors: Christian H\"olzl, Aaron G\"otzelmann, Einius Pultinevicius, Moritz Wirth, Florian Meinert
• Abstract要約: ライドベルク原子量子シミュレータとコンピュータにおけるコヒーレンス時間とゲート忠実度は、ライドベルク状態寿命によって根本的に制限される。 円のリドベルク状態は、この制限を桁違いに克服する非常に有望な候補である。 光学式ツイーザに閉じ込められたアルカリ-アース円形リドベルク原子の最初の実現を報告した。
• 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: Coherence time and gate fidelities in Rydberg atom quantum simulators and computers are fundamentally limited by the Rydberg state lifetime. Circular Rydberg states are highly promising candidates to overcome this limitation by orders of magnitude, as they can be effectively protected from decay due to their maximum angular momentum. We report the first realization of alkaline-earth circular Rydberg atoms trapped in optical tweezers, which provide unique and novel control possibilities due to the optically active ionic core. Specifically, we demonstrate creation of very high-$n$ ($n=79$) circular states of $^{88}$Sr. We measure lifetimes as long as 2.55 ms at room temperature, which are achieved via cavity-assisted suppression of black-body radiation. We show coherent control of a microwave qubit encoded in circular states of nearby manifolds, and characterize the qubit coherence time via Ramsey and spin-echo spectroscopy. Finally, circular state tweezer trapping exploiting the Sr$^+$ core polarizability is quantified via measurements of the trap-induced light shift on the qubit. Our work opens routes for quantum simulations with circular Rydberg states of divalent atoms, exploiting the emergent toolbox associated with the optically active core ion.
• Abstract（参考訳）: rydberg原子の量子シミュレータとコンピュータにおけるコヒーレンス時間とゲートフィダリティは、rydberg状態の寿命によって基本的に制限される。 円のリドベルク状態は、最大角運動量のために減衰から効果的に保護できるため、この制限を桁違いに克服する非常に有望な候補である。 光トワイザーに閉じ込められたアルカリ-地球円形リドベルグ原子を初めて実現し,光学活性型イオンコアによる新規な制御可能性を示した。 具体的には、非常に高い n$ (n=79$) の円状状態 ($^{88}$sr) の生成を示す。 我々は室温で2.55msの寿命を計測し、空洞支援による黒体放射の抑制によって達成される。 近傍多様体の円状に符号化されたマイクロ波量子ビットのコヒーレント制御を示し、ラムゼーおよびスピンエコー分光法を用いてコヒーレンス時間を特徴付ける。 最後に、Sr$^+$コア偏光率を利用した円状状態ツイーザトラップを、量子ビット上のトラップ誘起光シフトの測定により定量化する。 我々の研究は、2価原子の円リドベルグ状態を持つ量子シミュレーションの経路を開き、光学活性核イオンに関連する創発的ツールボックスを利用する。

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