論文の概要: Certifying the quantumness of a nuclear spin qudit through its uniform precession

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.07641v2
• Date: Fri, 11 Oct 2024 03:07:21 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-10-31 15:46:26.787762
• Title: Certifying the quantumness of a nuclear spin qudit through its uniform precession
• Title（参考訳）: 核スピンquditの量子性に対する一様述語による証明
• Authors: Arjen Vaartjes, Martin Nurizzo, Lin Htoo Zaw, Benjamin Wilhelm, Xi Yu, Danielle Holmes, Daniel Schwienbacher, Anders Kringhøj, Mark R. van Blankenstein, Alexander M. Jakob, Fay E. Hudson, Kohei M. Itoh, Riley J. Murray, Robin Blume-Kohout, Namit Anand, Andrew S. Dzurak, David N. Jamieson, Valerio Scarani, Andrea Morello,
• Abstract要約: 我々は、核スピンのエキゾチックな状態の量子性を、その均一な前提によって証明する。 この実験は、シリコンナノエレクトロニクスデバイスに埋め込まれた1つのスピン-7/2 $123$Sb核上で実行される。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 28.4073170440133
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: Spin precession is a textbook example of dynamics of a quantum system that exactly mimics its classical counterpart. Here we challenge this view by certifying the quantumness of exotic states of a nuclear spin through its uniform precession. The key to this result is measuring the positivity, instead of the expectation value, of the $x$-projection of the precessing spin, and using a spin > 1/2 qudit, that is not restricted to semi-classical spin coherent states. The experiment is performed on a single spin-7/2 $^{123}$Sb nucleus, implanted in a silicon nanoelectronic device, amenable to high-fidelity preparation, control, and projective single-shot readout. Using Schr\"odinger cat states and other bespoke states of the nucleus, we violate the classical bound by 19 standard deviations, proving that no classical probability distribution can explain the statistic of this spin precession, and highlighting our ability to prepare quantum resource states with high fidelity in a single atomic-scale qudit.
• Abstract（参考訳）: スピン・プレセッション(Spin precession)は、古典的な量子系の力学の教科書の例である。 ここでは、核スピンの異方性状態の量子性を、その均一な先入観を通じて証明することで、この見解に挑戦する。 この結果の鍵となるのは、予想値ではなく、先行するスピンの$x$-射影の正の値を測定し、半古典的なスピンコヒーレント状態に制限されないスピン > 1/2 qudit を用いることである。 実験は1つのスピン-7/2$^{123}$Sb核上で行われ、シリコンナノエレクトロニクスデバイスに埋め込まれ、高忠実な準備、制御、投射的な単発読み出しが可能である。 Schr\\odinger cat state や他の核のBespoke state を用いて、19の標準偏差による古典的境界を破り、古典的な確率分布がこのスピンの沈み込みの統計を説明できないことを証明し、1つの原子スケールのクディットにおいて高い忠実度で量子資源状態を作成する能力を強調した。

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