論文の概要: Long-lived metastable-qubit memory

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.00975v2
• Date: Sun, 18 Aug 2024 19:56:25 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-08-21 01:39:16.128640
• Title: Long-lived metastable-qubit memory
• Title（参考訳）: 長寿命Metastable-qubitメモリ
• Authors: Xiaoyang Shi, Jasmine Sinanan-Singh, Kyle DeBry, Susanna L. Todaro, Isaac L. Chuang, John Chiaverini,
• Abstract要約: 長いコヒーレンス時間は、閉じ込められたイオン量子ビットで実証されている。 最近の研究は、準安定状態に符号化された量子ビットがアーキテクチャ上の利点をもたらすことを示唆している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Coherent storage of quantum information is crucial to many quantum technologies. Long coherence times have been demonstrated in trapped-ion qubits, typically using the hyperfine levels within the ground state of a single ion. However, recent research suggests qubits encoded in metastable states could provide architectural benefits for quantum information processing, such as the possibility of effective dual-species operation in a single-species system and erasure-error conversion for fault-tolerant quantum computing. Here we demonstrate long-lived encoding of a quantum state in the metastable states of a trapped ion. By sympathetically cooling with another ion of the same species and constantly monitoring for erasure errors, we demonstrate a coherence time of 136(42) seconds with a qubit encoded in the metastable $5D_{5/2}$ state of a single $^{137}$Ba$^+$ ion. In agreement with a model based on empirical results from dynamical-decoupling-based noise spectroscopy, we find that dephasing of the metastable levels is the dominant source of error once erasure errors are removed.
• Abstract（参考訳）: 量子情報のコヒーレントな保存は多くの量子技術にとって不可欠である。 長いコヒーレンス時間は閉じ込められたイオン量子ビットで示されており、典型的には1つのイオンの基底状態における超微細な準位を用いている。 しかし、最近の研究では、量子ビットを準安定状態に符号化することで、単一種システムにおける効果的な二重種操作の可能性や、フォールトトレラント量子コンピューティングにおける消去エラー変換といった、量子情報処理にアーキテクチャ上の利点をもたらす可能性が示唆されている。 ここでは、捕捉されたイオンの準安定状態における量子状態の長寿命符号化を示す。 同調的に同じ種の他のイオンと冷却し、常に消去エラーをモニタリングすることにより、準安定な5D_{5/2}$状態の量子ビットで136(42)秒のコヒーレンス時間を示す。 動的デカップリングに基づくノイズスペクトロスコピーによる実験結果に基づくモデルと一致して, 消去誤差が除去されると, メタスタブルレベルのデフォーカスがエラーの原因となることが判明した。

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