論文の概要: Transporting, splitting, and connecting spin singlet pairs in a topological pump

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.02984v2
• Date: Mon, 23 Dec 2024 13:31:49 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-12-24 19:42:47.681869
• Title: Transporting, splitting, and connecting spin singlet pairs in a topological pump
• Title（参考訳）: トポロジカルポンプにおけるスピン一重項対の輸送、分割、結合
• Authors: Zijie Zhu, Yann Kiefer, Samuel Jele, Marius Gächter, Giacomo Bisson, Konrad Viebahn, Tilman Esslinger,
• Abstract要約: 光格子中にフェルミオンカリウム-40原子の2つの磁性状態のスピン一重項対を作る。 我々は,50以上の格子点に対して99.78(3)%の単一シフト忠実度を持つペアポンピングを実現し,このペアを非コヒーレンスな部分空間に分割する。 我々の研究は、絡み合いの複雑なパターンを作り、量子処理、センシング、原子干渉計への新しいアプローチを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Transporting and connecting quantum states are key capabilities for larger-scale quantum information processing. Concrete challenges are the coherent shuttling and the manipulation of distant quantum states in an optical lattice. Here, we create spin singlet pairs of two magnetic states of fermionic potassium-40 atoms in an optical lattice and use a bi-directional topological Thouless pump to transport, coherently split, and separate the pairs, as well as to demonstrate interaction between them via tuneable $($swap$)^\alpha$-gate operations. We achieve pair pumping with a single-shift fidelity of 99.78(3)% over 50 lattice sites and split the pairs within a decoherence-free subspace. Gates are implemented by superexchange interaction, allowing us to produce interwoven spin singlets. For read-out, we apply a magnetic field gradient, resulting in single- and multi-frequency singlet-triplet oscillations. Our work shows avenues to create complex patterns of entanglement and new approaches to quantum processing, sensing, and atom interferometry.
• Abstract（参考訳）: 量子状態の転送と接続は、大規模量子情報処理の鍵となる機能である。 具体的な課題は、光格子内のコヒーレントなシャットリングと遠い量子状態の操作である。 ここでは、光格子中にフェルミオンカリウム-40原子の2つの磁気状態からなるスピン一重項対を作成し、双方向のトポロジカルThoulessポンプを用いて、それらの対を輸送し、コヒーレントに分割し、分離し、調整可能な$($swap$)^\alpha$-gate演算によってそれらの相互作用を実証する。 我々は,50以上の格子点に対して99.78(3)%の単一シフト忠実度を持つペアポンピングを実現し,このペアを非コヒーレンスな部分空間に分割する。 ゲートは超交換相互作用によって実装され、織り合わされたスピン一重項を生成することができる。 読み出しには磁場勾配を適用し、結果として単周波および多周波一重項ストリップレット振動が生じる。 我々の研究は、絡み合いの複雑なパターンを作り、量子処理、センシング、原子干渉計への新しいアプローチを示す。

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