論文の概要: A hybrid atom tweezer array of nuclear spin and optical clock qubits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2406.12247v2
- Date: Thu, 27 Jun 2024 10:17:51 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-06-28 18:47:10.153833
- Title: A hybrid atom tweezer array of nuclear spin and optical clock qubits
- Title（参考訳）: 核スピンと光時計キュービットのハイブリッド原子トウィーザーアレイ
- Authors: Yuma Nakamura, Toshi Kusano, Rei Yokoyama, Keito Saito, Koichiro Higashi, Naoya Ozawa, Tetsushi Takano, Yosuke Takasu, Yoshiro Takahashi,
- Abstract要約: データ量子ビットとしてフェルミオン171mathrmYb$の核スピン量子ビットと、アンシラ量子ビットとしてボソニック174mathrmYb$の光クロック量子ビットからなるハイブリッドシステムの実現を提案する。
撮像光からの核スピン量子ビットのコヒーレンスへの影響に関するクォービット間のクロストークを174mathrmYb$で評価した。
- 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: While data qubits with a long coherence time are essential for the storage of quantum information, ancilla qubits are pivotal in quantum error correction (QEC) for fault-tolerant quantum computing. The recent development of optical tweezer arrays, such as the preparation of large-scale qubit arrays and high-fidelity gate operations, offers the potential for realizing QEC protocols, and one of the important next challenges is to control and detect ancilla qubits while minimizing atom loss and crosstalk. Here, we present the realization of a hybrid system consisting of a dual-isotope ytterbium (Yb) atom array, in which we can utilize a nuclear spin qubit of fermionic ${}^{171}\mathrm{Yb}$ as a data qubit and an optical clock qubit of bosonic ${}^{174}\mathrm{Yb}$ as an ancilla qubit with a capacity of non-destructive qubit readout. We evaluate the crosstalk between qubits regarding the impact on the coherence of the nuclear spin qubits from the imaging light for ${}^{174}\mathrm{Yb}$. The Ramsey sequence with a 556 nm probe beam shows negligible influence on the coherence up to 100 ms exposure time. In the Hahn-echo sequence with a 399 nm probe and 556 nm cooling beams for ${}^{174}\mathrm{Yb}$, we observe retaining a 98.4(2.1) % coherence under 30 ms exposure. This result highlights the potential of the hybrid-Yb atom array for ancilla-qubit-based QEC protocols.
- Abstract（参考訳）: 量子情報の保存には長いコヒーレンス時間を持つデータ量子ビットが不可欠であるが、フォールトトレラント量子コンピューティングの量子エラー補正(QEC)では、アシラ量子ビットが中心となる。
大規模量子ビットアレイや高忠実ゲート演算などの光ツイーザアレイの最近の開発は、QECプロトコルを実現する可能性を提供しており、次の重要な課題の1つは、原子損失とクロストークを最小化しながら、アンシラ量子ビットを制御および検出することである。
ここでは、フェルミオン${}^{171}\mathrm{Yb}$とボソニック${}^{174}\mathrm{Yb}$の原子核スピンキュービットを非破壊的クビット読み出し能力を持つアンシラキュービットとして利用することができる二重同位体イッテルビウム(Yb)原子配列からなるハイブリッドシステムの実現について述べる。
本研究では,核スピン量子ビットのコヒーレンスに対する影響に関するクビット間のクロストークを${}^{174}\mathrm{Yb}$で評価した。
556nmのプローブビームを持つラムゼイ系列は、100ミリ秒の露光時間までのコヒーレンスに無視できる影響を示す。
399nmのプローブと556nmの冷却ビームを${}^{174}\mathrm{Yb}$とすることで、30msの露光下で98.4(2.1)のコヒーレンスを保持するのを観察する。
この結果は、Acilla-qubitベースのQECプロトコルのためのハイブリッドYb原子アレイの可能性を強調している。
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