論文の概要: Dark spin-cats as biased qubits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.04421v1
• Date: Thu, 8 Aug 2024 12:47:10 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-08-09 15:38:36.157968
• Title: Dark spin-cats as biased qubits
• Title（参考訳）: 偏光量子ビットとしてのダークスピンキャット
• Authors: Andreas Kruckenhauser, Ming Yuan, Han Zheng, Mikhail Mamaev, Pei Zeng, Xuanhui Mao, Qian Xu, Torsten V. Zache, Liang Jiang, Rick van Bijnen, Peter Zoller,
• Abstract要約: 基底状態ゼーマンレベル内のスピンキャットとして符号化されたバイアス原子量子ビットを提示する。 我々の構成の重要な特徴は、F_g gg 1$の基底状態スピン多様体と、F_e = F_g - 1$の励起ゼーマンスピン多様体との光を用いた結合である。 ダークスピンキャットの解析,ノイズに対するロバスト性,およびバイアス保存型単一量子ビットゲートとエンタングリングゲートについて考察する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 10.775294997924899
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We present a biased atomic qubit, universally implementable across all atomic platforms, encoded as a `spin-cat' within ground state Zeeman levels. The key characteristic of our configuration is the coupling of the ground state spin manifold of size $F_g \gg 1$ to an excited Zeeman spin manifold of size $F_e = F_g - 1$ using light. This coupling results in eigenstates of the driven atom that include exactly two dark states in the ground state manifold, which are decoupled from light and immune to spontaneous emission from the excited states. These dark states constitute the `spin-cat', leading to the designation `dark spin-cat'. We demonstrate that under strong Rabi drive and for large $F_g$, the `dark spin-cat' is autonomously stabilized against common noise sources and encodes a qubit with significantly biased noise. Specifically, the bit-flip error rate decreases exponentially with $F_g$ relative to the dephasing rate. We provide an analysis of dark spin-cats, their robustness to noise, and discuss bias-preserving single qubit and entangling gates, exemplified on a Rydberg tweezer platform.
• Abstract（参考訳）: 基底状態ゼーマンレベル内の「スピンキャット」として符号化された、すべての原子プラットフォームで普遍的に実装可能なバイアス付き原子量子ビットを提示する。 我々の構成の重要な特徴は、サイズ$F_g \gg 1$の基底状態スピン多様体とサイズ$F_e = F_g - 1$の励起ゼーマンスピン多様体との光による結合である。 この結合は、励起状態から自然に放出される光と免疫から切り離された基底状態多様体にちょうど2つの暗黒状態を含む駆動原子の固有状態をもたらす。 これらの暗黒状態は 'spin-cat' を構成し、 'dark spin-cat' という命名に繋がる。 強いRabiドライブと大きめの$F_g$では、'dark spin-cat'は一般的なノイズ源に対して自律的に安定化され、かなりバイアスのある量子ビットを符号化する。 具体的には、ビットフリップ誤差率は、デファスレートに対して$F_g$で指数関数的に減少する。 本稿では,ダークスピンキャットの解析,ノイズに対するロバスト性,およびRydberg tweezerプラットフォーム上で実証されたバイアス保存シングルキュービットおよびエンタングルゲートについて考察する。

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