稀土核自旋中微波激发的相干存储

计算机各元件（从存储器到处理器再到长程通信）之间的接口对于量子计算机的重要性，就如同其对当今经典计算机一样关键。掺稀土顺磁晶体（如 Nd$^{3+}$:Y$_2$SiO$_5$ (YSO)）是此类量子接口的优良候选者：它们已知具有较长的光学相干寿命（用于通过光学光子进行通信），拥有核自旋（作为存储器），并额外具备电子自旋，可提供与超导量子比特的混合耦合（用于处理）。本文研究了这三个要素中的两个，演示了 Nd$^{3+}$:YSO 中电子与 $^{145}$Nd 核自旋态之间的相干存储与检索。我们发现核自旋相干时间在 $\approx 5$ K 下可达 9 ms，约为电子自旋相干时间的两个数量级，而对存储/检索操作的量子态和过程层析成像显示平均态保真度为 0.86。预计在更低温度和更均匀的射频激发下，时间和保真度将进一步提升。