Un arreglo híbrido de pinzas atómicas de espín nuclear y qubits de reloj óptico

Mientras que los qubits de datos con un tiempo de coherencia largo son esenciales para el almacenamiento de información cuántica, los qubits ancilla son fundamentales en la corrección de errores cuánticos (QEC) para la computación cuántica tolerante a fallos. El desarrollo reciente de arreglos de pinzas ópticas, como la preparación de arreglos de qubits a gran escala y operaciones de puertas de alta fidelidad, ofrece el potencial para realizar protocolos de QEC, y uno de los próximos desafíos importantes es controlar y detectar qubits ancilla minimizando la pérdida de átomos y el crosstalk. Aquí, presentamos la realización de un sistema híbrido consistente en un arreglo de átomos de iterbio (Yb) con doble isótopo, en el cual podemos utilizar un qubit de espín nuclear del fermiónico ^171Yb como qubit de datos y un qubit de reloj óptico del bosónico ^174Yb como qubit ancilla con capacidad para lectura de qubit no destructiva. Evaluamos el crosstalk entre qubits respecto al impacto en la coherencia de los qubits de espín nuclear debido a la luz de imagen para ^174Yb. La secuencia de Ramsey con un haz de sondeo de 556 nm muestra una influencia negligible en la coherencia hasta 100 ms de tiempo de exposición. En la secuencia de Hahn-echo con hazes de sondeo de 399 nm y de enfriamiento de 556 nm para ^174Yb, observamos conservar un 98.4 (2.1) % de coherencia bajo 30 ms de exposición. Este resultado destaca el potencial del arreglo híbrido de átomos de Yb para protocolos QEC basados en qubits ancilla.