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光镊阵列中 $^{171}$Yb 原子核自旋量子比特的通用门操作

量子物理 2022-08-16 v1 原子物理

摘要

中性原子阵列是快速发展的量子科学平台。本工作中,我们在一类新型中性原子量子比特上演示了通用量子门操作集:碱土类原子(AEA)171^{171}Yb 中的核自旋。我们提出了利用新发现的魔幻囚禁波长 λ=486.78\lambda = 486.78 nm 进行冷却、囚禁和成像的技术。我们实现了量子比特初始化、读出和单量子比特门,并观测到长量子比特寿命 T120T_1 \approx 20 s 和 T2=1.24(5)T^*_2 = 1.24(5) s,以及单量子比特操作保真度 F1Q=0.99959(6)\mathcal{F}_{1Q} = 0.99959(6)。我们还利用里德伯阻塞演示了双量子比特纠缠门,以及使用 369 nm 处 Yb+^+ 离子核跃迁的光移对这些门操作进行相干控制。这些结果是迈向 AEA 光镊阵列中高相干量子门的重要一步。

关键词

引用

@article{arxiv.2112.06799,
  title  = {Universal gate operations on nuclear spin qubits in an optical tweezer array of $^{171}$Yb atoms},
  author = {Shuo Ma and Alex P Burgers and Genyue Liu and Jack Wilson and Bichen Zhang and Jeff D Thompson},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2112.06799},
  year   = {2022}
}