Robust storage qubits in ultracold polar molecules
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超冷极性分子中的鲁棒存储量子位
DOI：
10.1038/s41567-021-01328-7
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发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
19.6
通讯作者：
Gregory P
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Gregory P
具有长期相干性的量子态对于量子计算、模拟和计量至关重要。在单线态振动基态下制备的超冷分子的核自旋态是编码和存储量子信息的绝佳候选者。然而，重要的是要了解这些量子位的所有退相干来源，然后消除它们，以达到尽可能长的相干时间。在这里，我们使用高分辨率拉姆齐光谱充分描述了 RbCs 分子光学捕获超冷气体中存储量子位退相干的主要机制。在对分子超精细结构的详细了解的指导下，我们将磁场调整到一对超精细态具有相同磁矩的位置。这些状态形成一个量子位，它对磁场的变化不敏感。我们的实验揭示了由旋转状态的弱混合引起的状态之间微妙的微分张量光偏移。我们演示了如何通过将线性偏振陷阱光和施加的磁场之间的角度设置为魔角来消除这种光偏移。这导致在 95% 置信水平下相干时间超过 5.6 秒。
Quantum states with long-lived coherence are essential for quantum computation, simulation and metrology. The nuclear spin states of ultracold molecules prepared in the singlet rovibrational ground state are an excellent candidate for encoding and storing quantum information. However, it is important to understand all sources of decoherence for these qubits, and then eliminate them, to reach the longest possible coherence times. Here we fully characterize the dominant mechanisms of decoherence for a storage qubit in an optically trapped ultracold gas of RbCs molecules using high-resolution Ramsey spectroscopy. Guided by a detailed understanding of the hyperfine structure of the molecule, we tune the magnetic field to where a pair of hyperfine states have the same magnetic moment. These states form a qubit, which is insensitive to variations in magnetic field. Our experiments reveal a subtle differential tensor light shift between the states, caused by weak mixing of rotational states. We demonstrate how this light shift can be eliminated by setting the angle between the linearly polarized trap light and the applied magnetic field to a magic angle of. This leads to a coherence time exceeding 5.6 s at the 95% confidence level.
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