論文の概要: Dynamical Decoupling of Nonclassical States in a Biased-Noise Spin Qudit
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.19676v1
- Date: Wed, 14 Oct 2026 06:55:11 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-10-15 21:06:15.994531
- Title: Dynamical Decoupling of Nonclassical States in a Biased-Noise Spin Qudit
- Title（参考訳）: Biased-Noise Spin Quditにおける非古典状態の動的デカップリング
- Abstract要約: ノイズバイアスのある量子ビットは、符号化された論理量子ビットの寿命を大幅に向上させることができることを示す。
我々は,一様重ね合わせ,猫状態,ハールランダム状態などの非古典的状態に対するDD性能のベンチマークを行った。
スピンキャットの誤り訂正符号に対して、連続DDは論理的重ね合わせのコヒーレンス時間$|+rangle_L$を225$msまで拡張する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 27.863742053071928
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Encoding quantum information in $d$-dimensional systems (qudits) with $d>2$ offers appealing new directions for resource-efficient quantum computing. However, protecting the coherence of nonclassical qudit resource states remains an open challenge. Dynamical decoupling (DD) is a well-established technique for extending coherence, but its application to qudits is hindered by the quadratic scaling of the decoupling sequence overhead with the dimension $d$. As a result, demonstrations of qudit DD have so far been limited to low-dimensional qudits. Here, we show that noise-biased qudits enable a nontrivial reduction of this overhead, for example, from quadratic to linear. We perform qudit DD on a model $d=8$ qudit, the nuclear spin of an antimony donor in silicon. We benchmark DD performance on highly nonclassical states such as uniform superpositions, cat states, and Haar random states and measure coherence improvements up to a factor $5$ to $10$. For a spin-cat error correction code, continuous DD extends the coherence time of the logical superposition $|+\rangle_L$ to $225$~ms, compared to $19$~ms under free evolution and $85$~ms with a Hahn echo. This improvement shows that DD sequences tailored to a system's noise bias can significantly enhance the lifetime of encoded logical qubits.
- Abstract（参考訳）: 量子情報を$d$次元システム(qudits)に$d>2$でエンコードすることで、リソース効率のよい量子コンピューティングの新しい方向性をアピールすることができる。
しかしながら、非古典的なキュディの資源状態のコヒーレンスを保護することは、未解決の課題である。
動的デカップリング(DD)はコヒーレンスを拡張するための確立された手法であるが、そのキューディットへの応用は、デカップリングシーケンスオーバーヘッドと次元$d$の2次スケーリングによって妨げられる。
結果として、qudit DD の実証は、これまでは低次元の立方体に限られてきた。
ここでは、ノイズバイアスのあるキューディットにより、例えば2次から線形へのこのオーバーヘッドを非自明に削減できることを示す。
シリコン中のアンチモン供与体の核スピンであるモデル$d=8$qudit上でqudit DDを実行する。
我々は、均一な重ね合わせ、猫の状態、ハール乱数状態などの非古典的な状態におけるDD性能をベンチマークし、コヒーレンスの改善を最大5ドルから10ドルまで測定した。
スピンキャット誤り訂正符号では、連続DDは論理的重ね合わせのコヒーレンス時間$|+\rangle_L$を225$~msまで拡張するが、自由進化時の19$~msとハーンエコーによる85$~msとは対照的である。
この改良により、システムのノイズバイアスに適合したDDシーケンスは、符号化された論理量子ビットの寿命を大幅に向上させることができる。
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