論文の概要: Optical Nuclear Electric Resonance as Single Qubit Gate for Trapped Neutral Atoms
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.11163v2
- Date: Wed, 22 Jan 2025 14:20:18 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-01-23 13:30:33.166493
- Title: Optical Nuclear Electric Resonance as Single Qubit Gate for Trapped Neutral Atoms
- Title（参考訳）: トラッピング中性原子の単一クビットゲートとしての光核電気共鳴
- Authors: Johannes K. Krondorfer, Sebastian Pucher, Matthias Diez, Sebastian Blatt, Andreas W. Hauser,
- Abstract要約: 我々は、光核電気共鳴(ONER)の概念を利用して、高速で堅牢なシングルキュービットゲートを87ドルSrで提案する。
この「原子量子ビット」における最先端の振動に比べ,ONERはスピン操作を高速化できることを示すシミュレーションを行った。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: The precise control of nuclear spin states is crucial for a wide range of quantum technology applications. Here, we propose a fast and robust single qubit gate in $^{87}$Sr, utilizing the concept of optical nuclear electric resonance (ONER). ONER exploits the interaction between the quadrupole moment of a nucleus and the electric field gradient generated by its electronic environment, enabling spin level transitions via amplitude-modulated laser light. We investigate the hyperfine structure of the 5s$^2$ $^1S_{0}\rightarrow{}$ 5s5p $^3P_1$ optical transition in neutral $^{87}$Sr, and identify the magnetic field strengths and laser parameters necessary to drive spin transitions between the $m_I$ = -9/2 and $m_I$ = -5/2 hyperfine levels in the ground state. Our simulations show that ONER could enable faster spin operations compared to the state-of-the-art oscillations in this 'atomic qubit'. Moreover, we show that the threshold for fault-tolerant quantum computing can be surpassed even in the presence of typical noise sources. These results pave the way for significant advances in nuclear spin control, opening new possibilities for quantum memories and other quantum technologies.
- Abstract（参考訳）: 核スピン状態の精密制御は、幅広い量子技術応用に不可欠である。
本稿では,光核電気共鳴(ONER)の概念を利用して,高速で堅牢な単一量子ビットゲートを$^{87}$Srで提案する。
ONERは、核の四重極モーメントと電子環境によって生じる電場勾配との相互作用を利用して、振幅変調レーザー光によるスピンレベル遷移を可能にする。
5s$^2$ $^1S_{0}\rightarrow{}$ 5s5p $^3P_1$ Optical transition in neutral $^{87}$Sr, and identified the magnetic field strengths and laser parameters required to drive spin transitions between the $m_I$ = -9/2 and $m_I$ = -5/2 hyperfine levels in the ground state。
この「原子量子ビット」における最先端の振動に比べ,ONERはスピン操作を高速化できることを示す。
さらに, 耐故障性量子コンピューティングのしきい値が, 典型的なノイズ源の存在下においても超えることを示す。
これらの結果は、核スピン制御の大幅な進歩の道を開き、量子メモリや他の量子技術への新たな可能性を開く。
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