Combien de temps un qubit a-t-il survécu avec une fidélité de 0,9999?

Je suis assez intrigué par le temps record qu'un qubit a survécu.

physical-qubit experiment fidelity

— Daniel Tordera
source

Je suppose que c'est celui que j'ai mentionné dans cette réponse , à partir du temps de décohérence, vous devriez être capable de calculer le temps jusqu'à ce que la fidélité tombe en dessous d'une valeur

— M. Stern

Le nombre semble un peu arbitraire. Pourquoi pas 0,999 ou 0,99999?

— Lézard discret

D'après la figure 4b de Zhong et al Nature 2015 liée ci-dessus, il semble que (a) oui, comme suggéré par @ M.Stern, le nombre peut être estimé (est-ce environ moins d'une seconde?) Mais (b) c'était en fait non mesuré expérimentalement, pour autant que nous le sachions, il pourrait y avoir un temps entre arbitrairement proche de zéro et jusqu'à 10 minutes, selon les détails de la dynamique de spin.

— agaitaarino

Voulez-vous dire le temps le plus long pendant lequel un qubit «mémoire» a survécu (c'est-à-dire assis là, ne faisant rien du tout) ou le plus long temps qu'un qubit «informatique» a survécu (c'est-à-dire celui qui a activement des portes exécutées dessus)?

— Mithrandir24601

Réponses:

Eh bien, pour le temps de cohérence le plus long, je trouve cette science de 2013 intitulée Stockage de bits quantiques à température ambiante dépassant 39 minutes en utilisant des donneurs ionisés dans Silicon-28 , qui indique des qubits qui ont duré plus de 39 minutes; cependant, ceux-ci n'avaient qu'un taux de fidélité de 81%. (C'est pour les qubits utilisés dans le calcul, pas pour le stockage en mémoire. Pour le stockage en mémoire, voir le lien de M. Stern.)

Mais vous recherchez des qubits avec un taux de fidélité élevé. Dans ce cas, j'ai trouvé une Nature Nanotechnology de 2014 intitulée Stockage d'informations quantiques pendant 30 secondes dans un appareil nanoélectronique ( lien alternatif vers arXiv ) qui était cohérente pendant 30 secondes - mais avait un taux de fidélité supérieur à 99,99%, ce qui est exactement ce que vous cherche. La plupart des autres articles que je trouve avec un taux de fidélité de 99,99% ou plus mesurent leurs temps de cohérence en nano ou microsecondes.

Je continuerai de chercher.

— bruyère
source

Merci beaucoup pour la réponse! En effet, ce deuxième article couvre exactement ce dont j'avais besoin et il est assez impressionnant!

— Daniel Tordera

Malheureusement, cette réponse est erronée pour la fidélité à la fois du document de 2013 et du document de 2014. Le 81% pour le premier article était bas parce qu'ils essayaient juste de montrer qu'ils pouvaient perturber le système et maintenir la cohérence (ils ont réussi jusqu'à 81%). Le deuxième papier maintient une fidélité de 0,9999 pendant seulement 0,000 secondes !!! (voir Fig S2c dans le supplément). Comme les auteurs l'admettent (voir mon dernier commentaire à ma réponse), "Malgré les temps de cohérence des enregistrements discutés ci-dessus, nos résultats ne correspondent pas à ceux obtenus dans les ensembles en vrac [6-8]". La référence 8 est l'article de 2013, où elle dure beaucoup plus longtemps.

— user1271772

Je ne sais pas pourquoi je ne peux pas modifier les commentaires, mais 0,000 secondes devrait dire 0,0002 secondes. De plus, la fidélité pour la première expérience est supérieure à 81% dans le cas où ils n'essaient pas de perturber le système. Voir ma réponse.

— user1271772

Je pense que vous ne pouvez pas modifier les commentaires @ user1271772 après une période de temps fixe.

— Tejas Shetty

Réponse: fidélité de 0,9999 à 1,08 secondes en 2013: http://science.sciencemag.org/content/342/6160/830.full?ijkey=uhZaDNPnwgTdA

$T_2$

Qu'en est-il des 81% mentionnés par Heather? : La fidélité de 81% citée par Heather faisait en fait référence à autre chose. Dans le même article, ils voulaient montrer qu'ils pouvaient changer la température de l'échantillon tout en maintenant les spins dans une superposition cohérente. La température de l'échantillon a été augmentée de 4,2 K à 300 K progressivement en 6 minutes, maintenue là pendant 2 minutes, puis réduite à 4,2 K progressivement en 4 minutes. Après avoir fait tout cela, les spins avaient maintenu de manière impressionnante une fidélité de 81% par rapport à l'état de départ.

$T_2$

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

— user1271772
source

Notez, cependant, la différence fondamentale entre caractériser une décroissance par une fonction (mono) exponentielle avec un T2 (et inerpoler à partir de cette fonction) et obtenir expérimentalement un point de données d'une fidélité de 0,9999.

— agaitaarino

@agaitaarino: Où dans l'article de 2014 disent-ils qu'ils ont obtenu un seul point de données avec une fidélité de 0,9999 après 30 secondes? Ils ont obtenu leur fidélité à partir des données d'oscillation Rabi de la figure S2 du supplément, où des lots et des lots de points sont utilisés pour chaque fidélité.

— user1271772

@agaitaarino Le 0,9999 auquel vous vous référez provient des figures S2b et S2c du supplément, qui va jusqu'à 0,0002 seconde au maximum, pas 30 secondes! Nous n'avons aucune idée de ce que ces fidélité seront à 30 secondes (ou 180 minutes), pour la raison exacte que vous avez mentionnée: l'ajustement à une courbe et l'extrapolation sur 6 ordres de grandeur est discutable. Si vous souhaitez comparer ce document à celui que j'ai mentionné, consultez le résumé des temps T2 dans la figure S1 du supplément. Aucun d'entre eux ne se rapproche du T2 de 180 minutes dans le journal de 2013. Malheureusement, ils n'ont atteint une fidélité de 0,9999 que pour 0,0002s

— user1271772

@agaitaarino: Si vous voulez savoir combien de temps la cohérence a duré avec une fidélité de 0,9999 dans mon papier, c'est 1,08 seconde, ce qui est 4 ordres de grandeur plus grand que n'importe quoi dans le papier de 2014, qui est au plus 0,0002 seconde.

— user1271772

@agaitaarino: Le papier de 2014 admet qu'ils n'atteignent pas les temps de cohérence atteints dans le papier de 2013, et font très attention de dire qu'ils n'ont établi le record que pour une rotation UNIQUE à l'état solide. "Malgré les temps de cohérence record discutés ci-dessus, nos résultats ne correspondent pas à ceux obtenus dans des ensembles en vrac [6-8]" La référence 8 est l'article de 2013. "Cela représente actuellement la cohérence des enregistrements pour tout qubit unique à l'état solide." Notez qu'ils disent qubit "simple" et "état solide". "qui atteint ici un nouveau record de qubits à l'état solide avec T2> 30 s dans le spin 31P +" A noter que le 30s est un T2 !!

— user1271772