Quanto tempo mais um qubit sobrevive com fidelidade de 0,9999?

Estou bastante intrigado com o tempo recorde em que um qubit sobreviveu.

physical-qubit experiment fidelity

— Daniel Tordera
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Eu acho que é o que eu mencionei em esta resposta , a partir do momento decoerência você deve ser capaz de calcular o tempo até que a fidelidade cai abaixo de algum valor

— M. Stern

O número parece um pouco arbitrário. Por que não 0.999 ou 0.99999?

— Lagarto discreto 12/04

A partir da Figura 4b em Zhong et al., Nature 2015, acima, parece que (a) sim, conforme sugerido por @ M.Stern, o número pode ser estimado (é menos de 1 segundo?), Mas (b) foi de fato não medido experimentalmente, pelo que sabemos, pode haver qualquer tempo entre arbitrariamente próximo de zero e até 10 minutos, dependendo dos detalhes da dinâmica de rotação.

— Agaitaarino 12/04/19

Você quer dizer mais tempo que um qubit de 'memória' sobreviveu (por exemplo, ficar sentado ali, sem fazer nada) ou por mais tempo que um qubit 'computacional' sobreviveu (por exemplo, um que está ativamente com portões executados)?

— Mithrandir24601

Respostas:

Bem, pelo maior tempo de coerência de todos os tempos, encontrei esta ciência de 2013 intitulada Armazenamento de bits quânticos em temperatura ambiente superior a 39 minutos usando doadores ionizados no silício-28 , que indica qubits que duraram mais de 39 minutos; estes, no entanto, tinham apenas uma taxa de fidelidade de 81%. (Isso é para qubits usados em computação, não para armazenamento de memória. Para armazenamento de memória, consulte o link de M. Stern.)

Mas você está procurando qubits com uma alta taxa de fidelidade. Nesse caso, encontrei uma Nature Nanotechnology de 2014 intitulada Armazenando informações quânticas por 30 segundos em um dispositivo nanoeletrônico ( link alternativo para o arXiv ) que foi coerente por 30 segundos - mas tinha uma taxa de fidelidade superior a 99,99%, que é exatamente o que você está procurando. A maioria dos outros documentos que estou encontrando com uma taxa de fidelidade de 99,99% ou mais mede seus tempos de coerência em nano ou microssegundos.

Eu continuarei procurando.

— urze
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Muito obrigado pela resposta! De fato, este segundo artigo cobre exatamente o que eu precisava e é bastante impressionante!

— Daniel Tordera

Infelizmente, esta resposta está errada para a fidelidade do artigo de 2013 e do artigo de 2014. Os 81% do primeiro artigo foram baixos porque estavam apenas tentando mostrar que podiam perturbar o sistema e manter a coerência (tiveram sucesso de até 81%). O segundo artigo mantém a fidelidade de 0,9999 por apenas 0,000 segundos !!! (veja a figura S2c no suplemento). Como os autores admitem (veja meu último comentário à minha resposta): "Apesar dos tempos recordes de coerência discutidos acima, nossos resultados não coincidem com os obtidos em conjuntos a granel [6-8]". A referência 8 é o artigo de 2013, onde dura muito mais tempo.

— User1271772

Não sei por que não consigo editar comentários, mas 0,000 segundo deve dizer 0,0002 segundos. Além disso, a fidelidade para o primeiro experimento é superior a 81% no caso em que eles não tentam perturbar o sistema. Veja minha resposta.

— User1271772

Acho que você não pode editar os comentários @ user1271772 após um período fixo de tempo.

— Tejas Shetty

Resposta: Fidelidade de 0,9999 a 1,08 segundos em 2013: http://science.sciencemag.org/content/342/6160/830.full?ijkey=uhZaDNPnwgTdA

$T_2$

E os 81% mencionados por Heather? : A fidelidade de 81% que Heather cita estava realmente se referindo a outra coisa. No mesmo artigo, eles queriam mostrar que podiam mudar a temperatura da amostra enquanto mantinham as rotações em uma superposição coerente. A amostra aumentou a temperatura de 4,2 K para 300 K gradualmente ao longo de 6 minutos, permaneceu ali por 2 minutos e depois voltou a 4,2 K gradualmente ao longo de 4 minutos. Depois de fazer tudo isso, os giros mantiveram impressionantemente uma fidelidade de 81% em relação ao estado inicial.

$T_2$

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

— user1271772
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Observe, no entanto, a diferença fundamental entre caracterizar um decaimento por uma função (mono) exponencial com um T2 (e inerpolar a partir dessa função) e obter experimentalmente um ponto de dados no valor de 0,9999 fidelidade.

— agaitaarino

@agaitaarino: Onde, no jornal de 2014, eles dizem que obtiveram um único ponto de dados com fidelidade de 0,9999 após 30 segundos? Eles obtiveram suas fidelidade a partir dos dados da Oscilação Rabi na Figura S2 do suplemento, onde muitos pontos são usados para cada fidelidade.

— User1271772

@agaitaarino O 0.9999 a que você se refere vem das Figuras S2b e S2c no Suplemento, que chegam a 0,0002 segundos no máximo, e não 30 segundos! Não temos idéia do que serão essas fidelidades em 30 segundos (ou 180 minutos), pelo motivo exato que você mencionou: ajustar-se a uma curva e extrapolar mais de 6 ordens de magnitude é questionável. Se você quiser comparar este artigo com o que mencionei, consulte o resumo dos tempos em T2 na Figura S1 do suplemento. Nada disso chega perto do T2 de 180 minutos no artigo de 2013. Infelizmente eles só conseguiram 0,9999 fidelidade para 0.0002s

— user1271772

@agaitaarino: Se você quer saber quanto tempo a coerência durou com fidelidade 0,9999 no meu artigo, são 1,08 segundos, 4 ordens de magnitude maiores do que qualquer coisa no artigo de 2014, que é no máximo 0,0002 segundos.

— User1271772

@agaitaarino: O artigo de 2014 admite que eles não atingem os tempos de coerência alcançados no artigo de 2013 e é muito cuidadoso ao dizer que apenas estabeleceu o recorde de uma rotação ÚNICA no estado sólido. "Apesar dos tempos recordes de coerência discutidos acima, nossos resultados não coincidem com os obtidos em conjuntos a granel [6–8]" A referência 8 é o artigo de 2013. "Atualmente, isso representa a coerência recorde de qualquer qubit único no estado sólido". Observe que eles dizem qubit "único" e "estado sólido". "que atingem aqui um novo recorde para qubits únicos de estado sólido com T2> 30 s no giro de 31P +" Observe que os anos 30 são um T2 !!

— User1271772