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编码于单个中性原子的单量子比特的量子层析

Quantum Tomography of a Single Qubit Encoded in the Single Neutral Atom

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摘要

量子态层析和量子过程层析是刻画量子态和量子操作过程准确度的基本工具。本文主要对编码于二能级铯原子的单量子比特及其单量子操作进行了相关实验研究,对编码在铯原子钟态的量子态(-i|0〉+|1〉)2进行了量子态层析分析,得到其保真度为097±002。我们还对单量子比特的门操作Rx(π)、Rxπ2、Ry(π)、Ryπ2、Rzπ2进行了量子过程层析测量,得到量子门操作的平均保真度为096±003。我们对影响单比特态及其操作过程的保真度的因素进行了分析。

Abstract

To characterize the accuracy of quantum state and quantum process,quantum state tomography and quantum process tomography as the basic tools,are developed.In our experiment,a single qubit is encoded in the cesium “clock states”.The fidelity of the prepared quantum state (-i|0〉+|1〉)2 is 097±002,which is characterized by the quantum state tomography.And we achieve an average fidelity of 096±003 of the quantum rotation gates Rx(π)、Rxπ2、Ry(π)、Ryπ2、Rzπ2 with the technique of quantum process tomography.The measures to further improve the fidelity is discussed.

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补充资料

中图分类号:O431

DOI:10.3788/jqo20192502.0102

所属栏目:量子光学基础

基金项目:国家自然科学基金(11634008);国家自然科学基金(11674203);国家自然科学基金(11574187);国家自然科学基金(61227902);国家重点基础研究发展计划(2017YFA0304502)

收稿日期:2018-09-21

修改稿日期:2019-01-04

网络出版日期:--

作者单位    点击查看

田亚莉:山西大学 光电研究所,量子光学与光量子器件国家重点实验室,太原 030006
王志辉:山西大学 光电研究所,量子光学与光量子器件国家重点实验室,太原 030006
杨鹏飞:山西大学 光电研究所,量子光学与光量子器件国家重点实验室,太原 030006
张鹏飞:山西大学 光电研究所,量子光学与光量子器件国家重点实验室,太原 030006
李刚:山西大学 光电研究所,量子光学与光量子器件国家重点实验室,太原 030006
张天才:山西大学 光电研究所,量子光学与光量子器件国家重点实验室,太原 030006

联系人作者:田亚莉(1223999568@qq.com)

备注:田亚莉(1991-),女,山西孝义人,博士研究生,主要从事量子光学与量子信息处理方面的研究。

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引用该论文

TIAN Ya-li,WANG Zhi-hui,YANG Peng-fei,ZHANG Peng-fei,LI Gang,ZHANG Tian-cai. Quantum Tomography of a Single Qubit Encoded in the Single Neutral Atom[J]. Acta Sinica Quantum Optica, 2019, 25(2): 117-122

田亚莉,王志辉,杨鹏飞,张鹏飞,李刚,张天才. 编码于单个中性原子的单量子比特的量子层析[J]. 量子光学学报, 2019, 25(2): 117-122

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