論文の概要: Rapid state-resolved single-atom imaging of alkaline-earth fermions

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.19876v1
• Date: Mon, 23 Feb 2026 14:21:48 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-02-24 17:42:02.847094
• Title: Rapid state-resolved single-atom imaging of alkaline-earth fermions
• Title（参考訳）: アルカリ-アースフェルミオンの高速状態分解単原子イメージング
• Authors: Thies Plassmann, Leon Schaefer, Meny Menashes, Guillaume Salomon,
• Abstract要約: 単一フェミオンストロンチウム原子の核スピン多様体に符号化された最大4個の量子状態を100マイクロ秒以内に同時検出できる新しいイメージング技術について報告する。 結果は、キューディットベースの量子コンピューティングからSU(N)フェルミ・ハッバードモデルの量子シミュレーションまで、多電子原子を持つ量子科学に魅力的な視点を与える。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Local Hilbert spaces with large dimension are of key interest for quantum information with applications in quantum computing and memories, quantum simulations and metrology. Thanks to its weak coupling to external perturbations, the large ground-state nuclear spin manifold of fermionic alkaline-earth atoms is an exciting resource to explore for quantum information. Simultaneous single atom and state-resolved detection however remains an outstanding challenge limiting the development of novel quantum computing and simulation schemes beyond qubits. Here, we report on a new imaging technique enabling the simultaneous detection of up to four quantum states encoded in the nuclear spin manifold of a single fermionic strontium atom within 100 microseconds, with state-resolved detection fidelities ranging from 0.936 to 0.997. This technique is further used to track the highly coherent nuclear spin dynamics after a quench highlighting the potential of this system for quantum information. These results offer fascinating perspectives for quantum science with multi-electron atoms ranging from qudit-based quantum computing to quantum simulations of the SU(N) Fermi-Hubbard model.
• Abstract（参考訳）: 大きな次元を持つ局所ヒルベルト空間は、量子コンピューティングやメモリ、量子シミュレーション、メトロジーに応用される量子情報にとって重要な関心事である。 外部摂動との弱い結合のおかげで、フェルミオンアルカリ-アース原子の大きな基底状態の核スピン多様体は、量子情報を探究するためのエキサイティングな資源である。 しかし、単一原子と状態分解検出の同時検出は、新しい量子コンピューティングと量子ビットを超えたシミュレーションスキームの開発を限定する顕著な課題である。 本稿では,100マイクロ秒以内に1個のフェルミオンストロンチウム原子の核スピン多様体にコードされる最大4つの量子状態の同時検出を可能にする新しいイメージング技術について報告する。 この手法は、量子情報に対するこのシステムのポテンシャルを強調したクエンチの後、高度にコヒーレントな核スピンダイナミクスを追跡するためにさらに用いられる。 これらの結果は、キューディットベースの量子コンピューティングからSU(N)フェルミ・ハバードモデルの量子シミュレーションまで、多電子原子を持つ量子科学に魅力的な視点を与える。

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