强自旋轨道耦合增强的电场调控：推动稀土离子作为量子比特
材料科学
2020-07-20 v2 量子物理
摘要
基于磁性离子的量子信息处理因可通过多种化学方法进行修饰与扩展而被视为潜在的应用候选。为使这些系统实现单自旋寻址与高能效，我们利用电场作为借助自旋轨道耦合来调控其量子行为的工具。采用 Ce:YAG 单晶，是因为稀土离子具有强自旋轨道耦合，并考虑到动力学与对称性要求。我们观测并测量了 Ce3+ 离子的 Stark 效应。当演示为量子相位门时，电场调控表现出高效率，在优化场方向下退相干前可实现多达 57 次 {\pi}/2 操作。它也被用于执行量子 bang-bang 控制（作为一种动态解耦方法）以及改进的 Deutsch-Jozsa 算法。我们的实验凸显了稀土离子作为潜在可用量子比特的优势，因其提供了增强的自旋-电耦合，从而实现高效量子操控。
引用
@article{arxiv.1908.09274,
title = {Electric field manipulation enhanced by strong spin-orbit coupling: promoting rare-earth ions as qubits},
author = {Zheng Liu and Ye-Xin Wang and Yu-Hui Fang and Si-Xue Qin and Zhe-Ming Wang and Shang-Da Jiang and Song Gao},
journal= {arXiv preprint arXiv:1908.09274},
year = {2020}
}