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量子エンタングルメントを利用して測定の精度を向上させることは、量子計測の分野において長年の悲願である。しかし、ノイズが存在する中で量子論が許容する最高の感度を達成することは、卓越した課題であり、最適なプローブ状態の生成と読み出し戦略が必要である。時間計測の代表的なシステムである中性原子光時計は、エンタングルメント生成の点で最近の進歩を示しているが、現在のところ、そのような方式を実現するための制御能力が不足している。ここでは、中性原子の超微細光遷移に対する普遍的な量子操作とアンシラベースの読み出しを示す。ピンセット・クロック・プラットフォームでの実証により、中性原子光クロックを用いた量子計測への回路ベースのアプローチが可能になる。この目的のために、我々は、リュードベリ相互作用と光クロック量子ビットの動的接続性を介して、99.35%以上の忠実度を持つ2量子ビットもつれゲートを実証し、これをローカルアドレスと組み合わせて、普遍的にプログラム可能な量子回路を実装する。このアプローチを用いて、我々は、ほぼ最適なもつれプローブ状態、異なるサイズのグリーンベルガー・ホーン・ツァイリンガー（GHZ）状態のカスケードを生成し、デュアルクアドラチャGHZ読み出しを行う。また、中性原子に対してアンシラベースの量子論理分光（QLS）を実装することで、クロック量子ビットの非破壊条件付きリセットと繰り返し間の最小デッドタイムによる繰り返し高速位相検出を示す。最後に、これを多量子ビットのパリティチェックと測定に基づくベル状態準備に拡張する。我々の研究は、中性原子を用いたハイブリッド・プロセッサ・クロック・デバイスの基礎を築き、より一般的には、量子センサと結びついた量子プロセッサの実用的な応用の未来を指し示している。
http://arxiv.org/abs/2402.16220v1 (ar5iv, pdf)
Ran Finkelstein, Richard Bing-Shiun Tsai, Xiangkai Sun, Pascal Scholl, Su Direkci, Tuvia Gefen, Joonhee Choi, Adam L. Shaw, Manuel Endres
2024/02/25
Summary (DeepL訳)
量子エンタングルメントを利用して測定の精度を向上させることは、量子計測の分野において長年の悲願である。しかし、ノイズが存在する中で量子論が許容する最高の感度を達成することは、卓越した課題であり、最適なプローブ状態の生成と読み出し戦略が必要である。時間計測の代表的なシステムである中性原子光時計は、エンタングルメント生成の点で最近の進歩を示しているが、現在のところ、そのような方式を実現するための制御能力が不足している。ここでは、中性原子の超微細光遷移に対する普遍的な量子操作とアンシラベースの読み出しを示す。ピンセット・クロック・プラットフォームでの実証により、中性原子光クロックを用いた量子計測への回路ベースのアプローチが可能になる。この目的のために、我々は、リュードベリ相互作用と光クロック量子ビットの動的接続性を介して、99.35%以上の忠実度を持つ2量子ビットもつれゲートを実証し、これをローカルアドレスと組み合わせて、普遍的にプログラム可能な量子回路を実装する。このアプローチを用いて、我々は、ほぼ最適なもつれプローブ状態、異なるサイズのグリーンベルガー・ホーン・ツァイリンガー（GHZ）状態のカスケードを生成し、デュアルクアドラチャGHZ読み出しを行う。また、中性原子に対してアンシラベースの量子論理分光（QLS）を実装することで、クロック量子ビットの非破壊条件付きリセットと繰り返し間の最小デッドタイムによる繰り返し高速位相検出を示す。最後に、これを多量子ビットのパリティチェックと測定に基づくベル状態準備に拡張する。我々の研究は、中性原子を用いたハイブリッド・プロセッサ・クロック・デバイスの基礎を築き、より一般的には、量子センサと結びついた量子プロセッサの実用的な応用の未来を指し示している。
Links
http://arxiv.org/abs/2402.16220v1 (ar5iv, pdf)
Authors
Ran Finkelstein, Richard Bing-Shiun Tsai, Xiangkai Sun, Pascal Scholl, Su Direkci, Tuvia Gefen, Joonhee Choi, Adam L. Shaw, Manuel Endres
Published
2024/02/25