超低温分子の内部自由度を利用した誤り耐性量子計算の実現

利用超冷分子内部自由度实现容错量子计算

• 批准号: 22KJ1949
• 负责人: 中村 勇真
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1949/
• 关键词: 冷却原子; 冷却分子; イッテルビウム; 量子計算; 光ピンセットアレイ; リドベルグ状態

光ピンセット中での極低温分子生成に向けて、本年度は光ピンセットアレイの大規模化に取り組んだ。はじめにイッテルビウム（Yb）原子の1S0-1P1（波長399nm）遷移を用いた単一Yb原子の蛍光イメージングを行い、原子の有無判定における誤判定確率が0.5%以下の高忠実度なイメージングを実現した。これまで用いてきた1S0-3P1（波長556nm）遷移によるイメージングでは、ピンセット光（波長532nm）によるバックグランドノイズの影響が大きく、アレイの大規模化における課題となっていたが、1S0-1P1遷移をイメージングに用いることでこれを解決した。次に、光ピンセットアレイ生成において、音響光学偏向器を利用した方法から空間光変調器による方法へと切り替えることでアレイの大規模化を可能にし、200サイト程度からなるアレイ生成と単一Yb原子のトラップおよびイメージングに成功した。さらに、音響光学偏向器による動的な光ピンセットを組み合わせることで原子の再配列を試み、4行8列の光ピンセットアレイにおいて、約50％のローディング確率でランダムに原子がロードされた状態から4行4列の無欠損原子アレイを生成することに成功した。これは大規模無欠損原子アレイ生成に向けた重要な成果である。極低温分子が持つ振動や回転の自由度の他に核スピン自由度も量子ビットとして利用可能である。これに向けて1/2の核スピンを有するフェルミ同位体である171Ybの光ピンセットによる単一原子トラップを試み、これまで利用してきた174Ybと同程度の高忠実度な蛍光イメージングを実現した。以上の結果を学会で報告した。また、昨年度に行った174Ybの単一原子トラップ、1S0-3P2遷移の狭線幅分光、3P2状態からの1光子リドベルグ励起およびリドベルグ分光の結果をまとめ、論文にて発表した。

In the photoluminescence system, extremely low-temperature molecules are generated. This year, the photoluminescence system has been widely used. The 1S0-1P1 (wavelength 399nm) transfer of the Yb atom is determined by the Yb atom. The determination rate is less than 0.5%. The determination rate of the atom is below 0.5%. You can use the 1S0-3P1 (wave length 556nm) to change the optical density, the wave length (532nm) to change the optical density, and the 1S0-1P1 to change the frequency of large-scale modelling problems. In the second stage, the optical equipment is used to generate the signal, and the optical deflector is used to use the optical method to detect the possibility of large-scale modeling of the optical equipment. The optical deflector uses the optical method to simulate the large-scale modeling of the optical system, and the optical deflector generates a Yb atomic filter. The optical deflector is sensitive to the large-scale modeling. The optical device of the optical deflector, the optical deflector, the optical sensor, the optical deflector, the optical polarizer, the optical deflector, the optical polarizer, the optical deflector, the The large-scale model is short of atomic data to generate important results. Extremely low temperature molecules continue to vibrate to measure the degree of freedom, and to determine the degree of freedom of freedom. In the first half of the year, there is a high degree of loyalty in the same degree as that of an atom in the same degree as that of an atom in the same degree. In the same degree, there is a high degree of loyalty to the same level of light, and the same degree of loyalty to the same level as that of the atom. The same level of loyalty is due to the same degree of loyalty as that of the atom, which is the same as that of 171Yb. As a result of the above results, we will learn how to report. Last year, we made a series of experiments on 174Yb, 1S0-3P2 shift, narrow-band spectroscopy, 3P2 status measurement, photon emission spectroscopy, and spectral analysis. The results show that the results are satisfactory.

项目成果

Trapping Single Ytterbium Atoms in an Optical Tweezer Array Using a Spatial Light Modulator (poster)

使用空间光调制器捕获光镊阵列中的单个镱原子（海报）

• 发表时间: 2023
• 作者: Yuma Nakamura;Toshi Kusano;Christian Gnandt;Ryomei Osaki;Yosuke Takasu and Yoshiro Takahashi
• 通讯作者: Yosuke Takasu and Yoshiro Takahashi