論文の概要: A tweezer array with 6100 highly coherent atomic qubits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.12021v2
- Date: Tue, 19 Mar 2024 17:43:58 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-03-20 19:01:22.207743
- Title: A tweezer array with 6100 highly coherent atomic qubits
- Title（参考訳）: 6100個の高コヒーレント原子量子ビットを持つツイーザアレイ
- Authors: Hannah J. Manetsch, Gyohei Nomura, Elie Bataille, Kon H. Leung, Xudong Lv, Manuel Endres,
- Abstract要約: 我々は約12,000の場所で6,100個の中性原子をトラップする光学的ツイーザーを実験的に実現した。
また、光ツイーザアレイにおける超微細量子ビットの記録である12.6(1)秒のコヒーレンス時間を示す。
我々の結果は、他の最近の発展とともに、1万の原子量子ビットを持つ普遍量子コンピューティングが近い将来の展望であることを示している。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.5277756703318045
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Optical tweezer arrays have had a transformative impact on atomic and molecular physics over the past years, and they now form the backbone for a wide range of leading experiments in quantum computing, simulation, and metrology. Underlying this development is the simplicity of single particle control and detection inherent to the technique. Typical experiments trap tens to hundreds of atomic qubits, and very recently systems with around one thousand atoms were realized without defining qubits or demonstrating coherent control. However, scaling to thousands of atomic qubits with long coherence times and low-loss, high-fidelity imaging is an outstanding challenge and critical for progress in quantum computing, simulation, and metrology, in particular, towards applications with quantum error correction. Here, we experimentally realize an array of optical tweezers trapping over 6,100 neutral atoms in around 12,000 sites while simultaneously surpassing state-of-the-art performance for several key metrics associated with fundamental limitations of the platform. Specifically, while scaling to such a large number of atoms, we also demonstrate a coherence time of 12.6(1) seconds, a record for hyperfine qubits in an optical tweezer array. Further, we show trapping lifetimes close to 23 minutes in a room-temperature apparatus, enabling record-high imaging survival of 99.98952(1)% in combination with an imaging fidelity of over 99.99%. Our results, together with other recent developments, indicate that universal quantum computing with ten thousand atomic qubits could be a near-term prospect. Furthermore, our work could pave the way for quantum simulation and metrology experiments with inherent single particle readout and positioning capabilities at a similar scale.
- Abstract（参考訳）: 光ツイーザーアレイは過去数年間、原子物理学や分子物理学に革命的な影響を与えており、量子コンピューティング、シミュレーション、気象学における幅広い主要な実験のバックボーンを形成している。
この開発の根底にあるのは、この技術固有の単一粒子制御と検出の単純さである。
典型的な実験では、数十から数百の原子量子ビットをトラップし、最近になって約1000個の原子を持つ系が、量子ビットを定義したりコヒーレントな制御を示すことなく実現された。
しかし、長いコヒーレンス時間と低損失の高密度イメージングを持つ何千もの原子量子ビットへのスケーリングは、量子コンピューティング、シミュレーション、およびメトロジーの進歩、特に量子エラー補正の応用において顕著な課題であり、重要な課題である。
そこで我々は,約12,000の場所で6,100個の中性原子をトラップする光学的ツイーザーの配列を実験的に実現し,同時にプラットフォームの基本的制約に関連するいくつかの重要な指標に対する最先端性能を克服した。
具体的には、このような大量の原子にスケーリングしながら、コヒーレンス時間は12.6(1)秒であり、光ツイーザーアレイにおける超微細量子ビットの記録である。
さらに, 室温装置で23分近いトラップ寿命を示し, 99.98952(1)%の高画像生存率と99.99%以上の画像忠実度を併用できるようにした。
我々の結果は、他の最近の発展とともに、1万の原子量子ビットを持つ普遍量子コンピューティングが近い将来の展望であることを示している。
さらに、我々の研究は、量子シミュレーションとメトロジーの実験において、固有の単一粒子の読み出しと位置決め機能を同様のスケールで行う道を開くことができる。
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