論文の概要: An ionic clock qubit inside a circular Rydberg atom
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.06988v1
- Date: Fri, 07 Aug 2026 09:06:23 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-10 16:21:25.425802
- Title: An ionic clock qubit inside a circular Rydberg atom
- Title（参考訳）: 円Rydberg原子中のイオン時計量子ビット
- Abstract要約: 2つのクビットからなる2つのイオン-リドバーグ系を、同じアルカリ-アース原子の個別に制御された2つの電子に符号化した。
第1のマイクロ波量子ビットは、一対の円形のリドベルク状態に符号化され、第2の光学量子ビットは、リドベルク原子のイオンコアの狭い四重極遷移に符号化される。
我々は、リドベルク電子とイオンコアの大きな分離における静電四極子相互作用による2つの電子間のコヒーレントカップリングを実現し、その角のチューニング性をマップアウトする。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
- Abstract: Neutral atoms trapped in optical tweezers and excited to Rydberg states, together with trapped ions, are among the most advanced platforms for quantum simulation and quantum computing. Current experiments often rely on additional atoms in neighboring traps to encode ancilla qubits for local manipulation and readout. Here, we demonstrate a dual ion-Rydberg system comprising two qubits encoded in two individually controlled electrons of the same alkaline-earth atom. The first, a microwave qubit, is encoded in a pair of circular Rydberg states, while the second, an optical qubit, is encoded on a narrow quadrupole transition of the Rydberg atom's ionic core. We demonstrate coherent control of the optical qubit and achieve coherence times of several hundred microseconds under dynamical decoupling. Furthermore, we realize coherent coupling between the two electrons via electrostatic quadrupole interactions over the large separation between the Rydberg electron and the ionic core, and map out its angular tunability. Finally, we demonstrate a two-qubit operation, reminiscent of a Mølmer-Sørensen gate, that evolves through an entangled state of the two qubits driven by the quadrupole coupling. Our work opens a pathway to exploit a pair of individually controlled electronic qubits with tunable coupling for quantum simulation and quantum metrology.
- Abstract（参考訳）: 光ツイーザーに閉じ込められた中性原子は、リドベルクの状態に興奮し、イオンを閉じ込めた状態で、量子シミュレーションと量子コンピューティングの最も先進的なプラットフォームである。
現在の実験では、局所的な操作や読み出しのためにアシラ量子ビットをエンコードするために、近隣のトラップにある追加の原子に依存することが多い。
ここでは、同じアルカリ-希土類原子の2つの個別制御された電子に符号化された2つの量子ビットからなる二重イオン-リドバーグ系を実証する。
第1のマイクロ波量子ビットは、一対の円形のリドベルク状態に符号化され、第2の光学量子ビットは、リドベルク原子のイオンコアの狭い四重極遷移に符号化される。
我々は,光量子ビットのコヒーレント制御を実証し,動的疎結合下で数百マイクロ秒のコヒーレンス時間を達成する。
さらに、リドベルク電子とイオンコアの大きな分離における静電四極子相互作用による2つの電子間のコヒーレントカップリングを実現し、その角状チューニング性をマップアウトする。
最後に、四重極結合によって駆動される2つの量子ビットの絡み合った状態を通して進化するメル・ソレンセンゲートを想起させる2量子ビット演算を実演する。
我々の研究は、量子シミュレーションと量子気象学のためのチューナブルカップリングによる、個別に制御された電子量子ビットを活用するための経路を開く。
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