論文の概要: Schrödinger cat states of a nuclear spin qudit in silicon

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.15494v2
• Date: Tue, 14 Jan 2025 04:08:11 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-01-15 17:02:04.111754
• Title: Schrödinger cat states of a nuclear spin qudit in silicon
• Title（参考訳）: シリコン中の核スピンキュディトのシュレーディンガー猫状態
• Authors: Xi Yu, Benjamin Wilhelm, Danielle Holmes, Arjen Vaartjes, Daniel Schwienbacher, Martin Nurizzo, Anders Kringhøj, Mark R. van Blankenstein, Alexander M. Jakob, Pragati Gupta, Fay E. Hudson, Kohei M. Itoh, Riley J. Murray, Robin Blume-Kohout, Thaddeus D. Ladd, Namit Anand, Andrew S. Dzurak, Barry C. Sanders, David N. Jamieson, Andrea Morello,
• Abstract要約: シリコンナノエレクトロニクスデバイスに埋め込まれたアンチモン原子のスピン-7/2核を用いたシュロディンガー猫状態の生成と操作を実証した。 本研究は、量子情報処理および量子誤り訂正における応用の前提条件である、非古典的資源状態の準備と制御能力を示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 27.699094547813214
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: High-dimensional quantum systems are a valuable resource for quantum information processing. They can be used to encode error-correctable logical qubits, which has been demonstrated using continuous-variable states in microwave cavities or the motional modes of trapped ions. For example, high-dimensional systems can be used to realise `Schr\"{o}dinger cat' states, superpositions of widely displaced coherent states that can also be used to illustrate quantum effects at large scales. Recent proposals have suggested encoding qubits in high-spin atomic nuclei, finite-dimensional systems that can host hardware-efficient versions of continuous-variable codes. Here we demonstrate the creation and manipulation of Schrodinger cat states using the spin-7/2 nucleus of an antimony atom embedded in a silicon nanoelectronic device. We use a multi-frequency control scheme to produce spin rotations that preserve the symmetry of the qudit, and constitute logical Pauli operations for qubits encoded in the Schrodinger cat states. Our work demonstrates the ability to prepare and control nonclassical resource states, a prerequisite for applications in quantum information processing and quantum error correction using our scalable, manufacturable semiconductor platform.
• Abstract（参考訳）: 高次元量子システムは、量子情報処理の貴重な資源である。 これらは、マイクロ波キャビティにおける連続可変状態や閉じ込められたイオンの運動モードを用いて、誤り訂正可能な論理量子ビットを符号化するために用いられる。 例えば、高次元の系は 'Schr\"{o}dinger cat' 状態の実現に利用することができ、大規模な量子効果を説明できるような、広く置換されたコヒーレントな状態の重ね合わせである。 最近の提案では、連続可変符号のハードウェア効率の良いバージョンをホストできる高スピン原子核、有限次元システムにおける量子ビットの符号化を提案する。 ここでは、シリコンナノエレクトロニクスデバイスに埋め込まれたアンチモン原子のスピン-7/2核を用いて、シュロディンガー猫状態の生成と操作を実証する。 我々は、多周波制御スキームを用いて、クディットの対称性を保ったスピン回転を生成し、シュロディンガー・キャット状態に符号化された量子ビットに対する論理的パウリ演算を構成する。 我々の研究は、スケーラブルで製造可能な半導体プラットフォームを用いて、量子情報処理および量子誤り訂正への応用のための前提条件である、古典的でないリソース状態の準備と制御の能力を示す。

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