¿Cuál es el tiempo más largo que un qubit ha sobrevivido con 0.9999 fidelidad?

Estoy bastante intrigado por el tiempo récord de que un qubit ha sobrevivido.

physical-qubit experiment fidelity

— Daniel Tordera
fuente

Supongo que es el que mencioné en esta respuesta , desde el tiempo de decoherencia deberías poder calcular el tiempo hasta que la fidelidad caiga por debajo de algún valor

— M. Stern

El número parece un poco arbitrario. ¿Por qué no 0.999 o 0.99999?

— Lagarto discreto

De la Figura 4b en Zhong et al Nature 2015 vinculada anteriormente, parece que (a) sí, como lo sugiere @ M.Stern, el número se puede estimar (¿es menos de 1 segundo?) Pero (b) en realidad era no medido experimentalmente, por lo que sabemos, podría ser cualquier momento entre arbitrariamente cerca de cero y hasta 10 minutos, dependiendo de los detalles de la dinámica de giro.

— agaitaarino

¿Quiere decir el tiempo más largo que un qubit de "memoria" ha sobrevivido (es decir, sentado allí, sin hacer nada) o el tiempo más largo que ha sobrevivido un qubit "computacional" (es decir, uno que tiene puertas activadas)?

— Mithrandir24601

Respuestas:

Bueno, por el tiempo de coherencia más largo de la historia, encuentro esta Ciencia de 2013 titulada Almacenamiento de bits cuánticos a temperatura ambiente que excede los 39 minutos usando donantes ionizados en Silicon-28 , que indica qubits que duraron más de 39 minutos; estos, sin embargo, solo tenían una tasa de fidelidad del 81%. (Esto es para qubits utilizados en el cálculo, no para el almacenamiento en memoria. Para el almacenamiento en memoria, consulte el enlace de M. Stern).

Pero estás buscando qubits con una alta tasa de fidelidad. En ese caso, encontré una Nature Nanotechnology de 2014 titulada Almacenamiento de información cuántica durante 30 segundos en un dispositivo nanoelectrónico ( enlace alternativo a arXiv ) que fue coherente durante 30 segundos, pero tenía una tasa de fidelidad superior al 99,99%, que es exactamente lo que usted 'que estas buscando. La mayoría de los otros trabajos que encuentro con una tasa de fidelidad del 99.99% o más miden sus tiempos de coherencia en nano o microsegundos.

Seguiré buscando

— brezo
fuente

¡Muchas gracias por la respuesta! De hecho, este segundo artículo cubre exactamente lo que necesitaba y es bastante impresionante.

— Daniel Tordera

Lamentablemente, esta respuesta es incorrecta para la fidelidad tanto del documento de 2013 como del documento de 2014. El 81% para el primer trabajo fue bajo porque solo intentaban demostrar que podían perturbar el sistema y mantener la coherencia (tuvieron éxito hasta el 81%). ¡El segundo artículo mantiene una fidelidad de 0.9999 por solo 0.000 segundos! (Ver Fig. S2c en el suplemento). Como los autores admiten (vea mi último comentario a mi respuesta), "A pesar de los tiempos de coherencia récord discutidos anteriormente, nuestros resultados no coinciden con los obtenidos en conjuntos masivos [6–8]". La referencia 8 es el documento de 2013, donde dura mucho más tiempo.

— user1271772

No estoy seguro de por qué no puedo editar comentarios, pero 0.000 segundos deberían decir 0.0002 segundos. Además, la fidelidad para el primer experimento es superior al 81% para el caso en el que no intentan alterar el sistema. Mira mi respuesta.

— user1271772

Creo que no puede editar comentarios @ user1271772 después de un período de tiempo fijo.

— Tejas Shetty

Respuesta: Fidelidad de 0.9999 a 1.08 segundos en 2013: http://science.sciencemag.org/content/342/6160/830.full?ijkey=uhZaDNPnwgTdA

$T_2$

¿Qué pasa con el 81% que mencionó Heather? : La fidelidad del 81% que cita Heather, en realidad se refería a otra cosa. En el mismo documento, querían demostrar que podían cambiar la temperatura de la muestra mientras mantenían los giros en una superposición coherente. La temperatura de la muestra se incrementó de 4.2K a 300K gradualmente durante 6 minutos, se mantuvo allí durante 2 minutos, luego se redujo nuevamente a 4.2K gradualmente durante 4 minutos. Después de hacer todo eso, los giros habían mantenido de manera impresionante una fidelidad del 81% con respecto al estado inicial.

$T_2$

$T_2$ $^{31}$ $^+$ $T_2$

— usuario1271772
fuente

Sin embargo, tenga en cuenta la diferencia fundamental entre caracterizar una desintegración mediante una función (mono) exponencial con un T2 (e inerpolar desde esa función) y obtener experimentalmente un punto de datos con un valor de fidelidad de 0.9999.

— agaitaarino

@agaitaarino: ¿En qué parte del artículo de 2014 dicen que obtuvieron un único punto de datos con 0.9999 fidelidad después de 30 segundos? Obtuvieron sus fidelidades de los datos de Oscilación Rabi en la Figura S2 del Suplemento, donde se utilizan muchos puntos para cada fidelidad.

— user1271772

@agaitaarino ¡El 0.9999 al que se refiere proviene de las Figuras S2b y S2c en el Suplemento, que sube a 0.0002 segundos como máximo, no 30 segundos! No tenemos idea de cuáles serán estas fidelidades a los 30 segundos (o 180 minutos), debido a la razón exacta que mencionó: ajustarse a una curva y extrapolar más de 6 órdenes de magnitud es cuestionable. Si desea comparar este documento con el que mencioné, consulte el resumen de T2 veces en la Fig. S1 del suplemento. Ninguno de estos se acerca al T2 de 180 minutos en el documento de 2013. Desafortunadamente, solo han logrado 0.9999 fidelidad por 0.0002s

— usuario1271772

@agaitaarino: Si desea saber la cantidad de tiempo que la coherencia duró con fidelidad 0.9999 en mi artículo, es 1.08 segundos, que es 4 órdenes de magnitud más grande que cualquier cosa en el documento de 2014, que es como máximo 0.0002 segundos.

— user1271772

@agaitaarino: El documento de 2014 admite que no alcanzan los tiempos de coherencia logrados en el documento de 2013, y son muy cuidadosos al decir que solo establecen el récord para un solo giro en estado sólido. "A pesar de los tiempos récord de coherencia discutidos anteriormente, nuestros resultados no coinciden con los obtenidos en conjuntos masivos [6–8]" La referencia 8 es el artículo de 2013. "Esto representa actualmente la coherencia récord para cualquier qubit único en estado sólido". Tenga en cuenta que dicen "único" qubit y "estado sólido". "que alcanzaron aquí un nuevo récord de qubits individuales de estado sólido con T2> 30 s en el giro 31P +" ¡¡¡Tenga en cuenta que los 30 es un T2 !!

— user1271772