論文の概要: Coherent Control of the Fine-Structure Qubit in a Single Alkaline-Earth Atom

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2401.10679v1
• Date: Fri, 19 Jan 2024 13:22:27 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-01-22 15:57:55.067702
• Title: Coherent Control of the Fine-Structure Qubit in a Single Alkaline-Earth Atom
• Title（参考訳）: 単一アルカリ-地球原子における微細構造量子ビットのコヒーレント制御
• Authors: Govind Unnikrishnan, Philipp Ilzh\"ofer, Achim Scholz, Christian H\"olzl, Aaron G\"otzelmann, Ratnesh Kumar Gupta, Jiachen Zhao, Jennifer Krauter, Sebastian Weber, Nastasia Makki, Hans Peter B\"uchler, Tilman Pfau, Florian Meinert
• Abstract要約: キュービット状態のラマンカップリングは、高速なライドバーグ媒介の2体ゲートと同等の高速な単一量子ビット回転を約束する。 我々は、キュービットの準備、読み出し、コヒーレントな制御を実証する。 我々の研究は、中性原子ベースの量子コンピューティングのための未探索の量子ビット符号化概念の扉を開く。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.7033719572603241
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We report on the first realization of a novel neutral atom qubit encoded in the metastable fine-structure states ${^3\rm{P}_0}$ and ${^3\rm{P}_2}$ of single $^{88}$Sr atoms trapped in an optical tweezer. Raman coupling of the qubit states promises rapid single-qubit rotations on par with the fast Rydberg-mediated two-body gates. We demonstrate preparation, read-out, and coherent control of the qubit. In addition to driving Rabi oscillations bridging an energy gap of more than 17 THz using a pair of phase-locked clock lasers, we also carry out Ramsey spectroscopy to extract the transverse qubit coherence time $T_2$. When the tweezer is tuned into magic trapping conditions, which is achieved in our setup by tuning the tensor polarizability of the ${^3\rm{P}_2}$ state via an external control magnetic field, we measure $T_2 = 1.2$ ms. A microscopic quantum mechanical model is used to simulate our experiments including dominant noise sources. We identify the main constraints limiting the observed coherence time and project improvements to our system in the immediate future. Our work opens the door for a so far unexplored qubit encoding concept for neutral atom based quantum computing.
• Abstract（参考訳）: 準安定な微細構造状態である${3\rm{P}_0}$と${3\rm{P}_2}$の単一の$^{88}$Sr原子を光学的ツイーザに閉じ込めた新しい中性原子量子ビットを初めて実現したことを報告した。 キュービット状態のラマンカップリングは、高速なライドバーグ媒介の2体ゲートと同等の高速な単一量子ビット回転を約束する。 我々は,キュービットの生成,読み出し,コヒーレント制御を実証する。 一対の位相同期クロックレーザーを用いて17 THz以上のエネルギーギャップをブリッジするRabi発振を駆動するのに加えて、ラムゼー分光を行い、逆量子ビットコヒーレンス時間$T_2$を抽出する。 外部制御磁場を介して{^3\rm{p}_2}$状態のテンソル偏光性をチューニングすることにより、tweezerをマジックトラップ条件に調整すると、$t_2 = 1.2$ms を測定できる。 観測されたコヒーレンス時間を制限する主な制約と、システムに対する近い将来のプロジェクト改善を特定します。 我々の研究は、中性原子ベースの量子コンピューティングのための未探索の量子ビット符号化概念の扉を開く。

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