論文の概要: Splitting and connecting singlets in atomic quantum circuits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.02984v3
• Date: Fri, 14 Mar 2025 07:41:54 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-17 15:33:20.294468
• Title: Splitting and connecting singlets in atomic quantum circuits
• Title（参考訳）: 原子量子回路における一重項の分割と接続
• Authors: Zijie Zhu, Yann Kiefer, Samuel Jele, Marius Gächter, Giacomo Bisson, Konrad Viebahn, Tilman Esslinger,
• Abstract要約: 我々は、光学格子中にフェルミオンカリウム-40原子の2つの磁性状態の一対の対を作る。 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でパンピングを行い,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: Gate operations composed in quantum circuits form the basis for digital quantum simulation and quantum processing. While two-qubit gates generally operate on nearest neighbours, many circuits require nonlocal connectivity and necessitate some form of quantum information transport. Yet, connecting distant nodes of a quantum processor still remains challenging, particularly for neutral atoms in optical lattices. Here, we create 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 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 atomic 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）: 量子回路を構成するゲート演算は、デジタル量子シミュレーションと量子処理の基礎を形成する。 2ビットゲートは概して近隣で動作するが、多くの回路は非局所接続を必要とし、何らかの形での量子情報転送を必要とする。 しかし、特に光学格子中の中性原子では、量子プロセッサの遠いノードを接続することは依然として困難である。 ここでは,光格子上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一対対を作製し,双方向のトポロジカルThoulessポンプを用いて対を輸送し,コヒーレントに分割し,分離し,調整可能な$($swap$)^\alpha$-gate演算により相互作用を示す。 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でパンピングを行い,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、織り合わせの原子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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