論文の概要: Experimental Acceleration of Spin Transition in Nitrogen-Vacancy Center
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.11370v1
- Date: Mon, 16 Dec 2024 01:58:28 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-12-17 13:56:19.555745
- Title: Experimental Acceleration of Spin Transition in Nitrogen-Vacancy Center
- Title（参考訳）: 窒素空洞におけるスピン遷移の実験的加速
- Authors: Si-Qi Chen, He Lu,
- Abstract要約: STA(Shortcuts to adiabaticity)は、量子システムの高速かつ堅牢なコヒーレント制御を可能にする。
不変量に基づく逆エンジニアリングは、NVシステムの高速かつ堅牢な操作に有効である。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.82916024971416
- License:
- Abstract: Shortcuts to adiabaticity~(STA) enables fast and robust coherent control of quantum system, which has been well placed in quantum technologies. In particular, inverse engineering STA provides much more freedom for the optimization of shortcut, which alleviates the complexity for experimental realization. Here, we implement a STA technique, known as invariant-based inverse engineering, to speed up the adiabatic control of the electron triplet ground state of a single nitrogen-vacancy~(NV) center. The microwave pulses to drive inversely engineered STA are obtained with space curve quantum control, where the evolution of spin transition is mapped to a three-dimensional closed space curve and the design of shortcut is obtained by optimization over the space curve. We demonstrate the fast and high-fidelity drive of dipole-forbidden transition between two spin sublevels of the ground state. Moreover, we demonstrate the robustness of the spin transition by introducing the detuning of driving microwave field. The acceleration and robustness is further confirmed by the comparison with two traditional Raman control schemes. Our results suggest invariant-based inverse engineering is powerful for fast and robust manipulation of NV system, and thus benefits quantum sensing and quantum computation based on the NV platform.
- Abstract（参考訳）: Adiabaticity~(STA)へのショートカットは、量子技術によく使われている量子システムの高速かつ堅牢なコヒーレント制御を可能にする。
特に、逆エンジニアリング STA はショートカットの最適化にはるかに自由を与え、実験的な実現の複雑さを軽減する。
ここでは,1つの窒素空孔〜(NV)中心の電子三重項基底状態の断熱制御を高速化するために,不変系逆工学(invariant-based inverse engineering)と呼ばれるSTA技術を実装した。
逆エンジニアリングSTAを駆動するマイクロ波パルスは、スピン遷移の進化を三次元閉空間曲線にマッピングし、空間曲線の最適化によりショートカットの設計を求める空間曲線量子制御により得られる。
我々は、基底状態の2つのスピンサブレベル間の双極子禁止遷移の高速かつ高忠実な駆動を実証する。
さらに、駆動マイクロ波磁界のデチューニングを導入することにより、スピン遷移のロバスト性を示す。
加速度とロバスト性は、従来の2つのラマン制御スキームとの比較によりさらに確認される。
この結果から,NVシステムの高速かつ堅牢な操作には不変な逆エンジニアリングが有効であることが示唆され,NVプラットフォームに基づく量子センシングと量子計算が有用である。
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