論文の概要: Precision Polarization Tuning for Light Shift Mitigation in Trapped-Ion Qubits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.19474v1
• Date: Mon, 28 Apr 2025 04:30:32 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-02 19:15:54.316861
• Title: Precision Polarization Tuning for Light Shift Mitigation in Trapped-Ion Qubits
• Title（参考訳）: トラップイオン量子における光シフト緩和のための高精度偏光調整
• Authors: Hengchao Tu, Chun-Yang Luan, Menglin Zou, Zihan Yin, Kamran Rehan, Kihwan Kim,
• Abstract要約: 171mathrmYb+$イオンの超微細エネルギー準位における交流スタークシフトの研究 コヒーレンス時間の顕著な向上が観察され、クロックキュービットの100倍を超える。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.305848381836485
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Trapped-ion qubits are among the most promising candidates for quantum computing, quantum information processing, and quantum simulation. In general, trapped ions are considered to have sufficiently long coherence times, which are mainly characterized under laser-free conditions. However, in reality, essential laser fields for quantum manipulation introduce residual light shift, which seriously degrades the coherence due to power fluctuations. Here, we present a comprehensive study of AC Stark shifts in the hyperfine energy levels of the $^{171}\mathrm{Yb}^+$ ion, revealing an asymmetric light shift between two circular polarizations in the clock qubit and pronounced vector light shifts in the Zeeman qubits. By precisely tuning these polarizations, a remarkable enhancement in coherence time is observed, reaching over a hundredfold for the clock qubit and more than tenfold for the Zeeman qubits, when comparing conditions of maximum and minimum shifts. These findings advance the practical realization of scalable trapped-ion quantum processors, enabling deep quantum circuit execution and long duration adiabatic operations.
• Abstract（参考訳）: トラップイオン量子ビットは、量子コンピューティング、量子情報処理、量子シミュレーションにおいて最も有望な候補である。 一般的に、閉じ込められたイオンは十分に長いコヒーレンス時間を持つと考えられており、主にレーザーフリー条件下で特徴付けられる。 しかし、実際には、量子操作のための必須レーザー場は残留光シフトを導入し、電力変動によるコヒーレンスを著しく低下させる。 ここでは、$^{171}\mathrm{Yb}^+$ ionの超微細エネルギー準位における交流スタークシフトの包括的研究を行い、時計量子ビットにおける2つの円偏光とゼーマン量子ビットにおける顕著なベクトル光シフトの間の非対称光シフトを明らかにする。 これらの偏光を正確に調整することにより、最大シフトと最小シフトの条件を比較する際に、時計キュービットが100倍、ゼーマンキュービットが10倍を超えるという、コヒーレンス時間の顕著な向上が観察される。 これらの発見により、スケーラブルなトラップイオン量子プロセッサの実現が進み、深い量子回路の実行と長時間の断熱操作が可能となった。

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