Was ist die längste Zeit, die ein Qubit mit einer Genauigkeit von 0,9999 überlebt hat?

Ich bin ziemlich fasziniert von der Rekordzeit, die ein Qubit überlebt hat.

physical-qubit experiment fidelity

— Daniel Tordera
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Ich denke, es ist die, die ich in dieser Antwort erwähnt habe . Ab der Dekohärenzzeit sollten Sie in der Lage sein, die Zeit zu berechnen, bis die Wiedergabetreue unter einen bestimmten Wert fällt

— M. Stern

Die Anzahl scheint etwas willkürlich. Warum nicht 0,999 oder 0,99999?

— Diskrete Eidechse

Aus Abbildung 4b in Zhong et al. Nature 2015, die oben verlinkt ist, geht hervor, dass (a) ja, wie von @ M.Stern vorgeschlagen, die Anzahl geschätzt werden kann (beträgt sie weniger als 1 Sekunde?), Aber (b) tatsächlich nicht experimentell gemessen, soweit wir wissen, kann es je nach Details der Spin-Dynamik zwischen beliebig nahe Null und bis zu 10 Minuten liegen.

— Agaitaarino

Meinen Sie damit die längste Zeit, die ein 'Speicher'-Qubit überlebt hat (dh dort sitzt und nichts tut) oder die längste Zeit, die ein' rechnerisches 'Qubit überlebt hat (dh eine, bei der Gates aktiv ausgeführt werden)?

— Mithrandir24601

Antworten:

Nun, für die längste Kohärenzzeit aller Zeiten finde ich diese Wissenschaft aus dem Jahr 2013 mit dem Titel Raumtemperatur-Quantenbit-Speicherung von mehr als 39 Minuten unter Verwendung ionisierter Spender in Silizium-28 , was auf Qubits hinweist, die über 39 Minuten dauerten. Diese hatten jedoch nur eine Wiedergabetreue von 81%. (Dies gilt für Qubits, die bei der Berechnung verwendet werden, nicht für die Speicherung. Für die Speicherung siehe den Link von M. Stern.)

Sie suchen jedoch nach Qubits mit einer hohen Wiedergabetreue. In diesem Fall fand ich eine Nature Nanotechnology aus dem Jahr 2014 mit dem Titel Speichern von Quanteninformationen für 30 Sekunden in einem nanoelektronischen Gerät ( alternativer Link zu arXiv ), das 30 Sekunden lang kohärent war - aber eine Wiedergabetreue von mehr als 99,99% hatte, genau das, was Sie tun suchen. Die meisten anderen Artikel, die ich mit einer Wiedergabetreue von 99,99% oder höher finde, messen ihre Kohärenzzeiten in Nano- oder Mikrosekunden.

Ich werde weiter suchen.

— Heidekraut
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Vielen Dank für die Antwort! In der Tat deckt dieses zweite Papier genau das ab, was ich brauchte, und es ist ziemlich beeindruckend!

— Daniel Tordera

Leider ist diese Antwort für die Wiedergabetreue sowohl des Papiers von 2013 als auch des Papiers von 2014 falsch. Die 81% für das erste Papier waren niedrig, weil sie nur zu zeigen versuchten, dass sie das System stören und die Kohärenz aufrechterhalten können (sie waren bis zu 81% erfolgreich). Das zweite Papier behält die Wiedergabetreue von 0,9999 für nur 0,000 Sekunden bei !!! (siehe Abb. S2c im Anhang). Wie die Autoren zugeben (siehe meinen letzten Kommentar zu meiner Antwort): "Trotz der oben diskutierten Kohärenzzeiten für Aufzeichnungen stimmen unsere Ergebnisse nicht mit denen überein, die in Massenensembles erhalten wurden [6–8]." Referenz 8 ist das Papier von 2013, in dem es viel länger dauert.

— user1271772

Ich bin nicht sicher, warum ich Kommentare nicht bearbeiten kann, aber 0,000 Sekunden sollten 0,0002 Sekunden bedeuten. Auch die Wiedergabetreue für das erste Experiment ist höher als 81% für den Fall, dass sie nicht versuchen, das System zu stören. Siehe meine Antwort.

— user1271772

Ich denke, Sie können Kommentare @ user1271772 nach einer festgelegten Zeitspanne nicht mehr bearbeiten.

— Tejas Shetty vor

Antwort: Wiedergabetreue von 0,9999 bei 1,08 Sekunden im Jahr 2013: http://science.sciencemag.org/content/342/6160/830.full?ijkey=uhZaDNPnwgTdA

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Was ist mit den 81%, die Heather erwähnt hat? : Die Treue von 81%, die Heather zitiert, bezog sich tatsächlich auf etwas anderes. In derselben Arbeit wollten sie zeigen, dass sie die Temperatur der Probe ändern können, während die Spins in einer kohärenten Überlagerung bleiben. Die Temperatur der Probe wurde über 6 Minuten allmählich von 4,2 K auf 300 K erhöht, dort 2 Minuten gehalten und dann über 4 Minuten allmählich auf 4,2 K reduziert. Nach all dem hatten die Spins eindrucksvoll eine Wiedergabetreue von 81% in Bezug auf den Startzustand beibehalten.

$T_2$

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

— user1271772
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Beachten Sie jedoch den grundlegenden Unterschied zwischen der Charakterisierung eines Zerfalls durch eine (Mono-) Exponentialfunktion mit einem T2 (und der Inerpolation aus dieser Funktion) und dem experimentellen Erhalten eines Datenpunkts mit einer Genauigkeit von 0,9999.

— Agaitaarino

@agaitaarino: Wo in der Zeitung von 2014 heißt es, dass sie nach 30 Sekunden einen einzelnen Datenpunkt mit einer Genauigkeit von 0,9999 erhalten haben? Sie erhielten ihre Wiedergabetreue aus den Rabi-Oszillationsdaten in Abbildung S2 des Nachtrags, in denen für jede Wiedergabetreue viele, viele Punkte verwendet werden.

— user1271772

@agaitaarino Die 0,9999, auf die Sie sich beziehen, stammen aus den Abbildungen S2b und S2c im Anhang, die höchstens 0,0002 Sekunden und nicht 30 Sekunden betragen! Wir haben keine Ahnung, wie hoch diese Wiedergabetreue bei 30 Sekunden (oder 180 Minuten) sein wird, und zwar aus dem genauen Grund, den Sie erwähnt haben: Die Anpassung an eine Kurve und die Extrapolation über 6 Größenordnungen ist fraglich. Wenn Sie dieses Papier mit dem von mir erwähnten vergleichen möchten, lesen Sie die Zusammenfassung der T2-Zeiten in Abb. S1 des Nachtrags. Keines davon kommt dem T2 von 180 Minuten in der Zeitung von 2013 nahe. Leider haben sie nur 0,9999 Wiedergabetreue für 0,0002s erreicht

— user1271772

@agaitaarino: Wenn Sie wissen möchten, wie lange die Kohärenz in meinem Papier mit einer Genauigkeit von 0,9999 gedauert hat, sind es 1,08 Sekunden, 4 Größenordnungen mehr als alles in dem Papier von 2014, was höchstens 0,0002 Sekunden entspricht.

— user1271772

@agaitaarino: Das Papier von 2014 gibt zu, dass sie die im Papier von 2013 erreichten Kohärenzzeiten nicht erreichen, und ist sehr vorsichtig zu sagen, dass sie nur den Rekord für einen EINZELNEN Spin im Festkörper aufstellen. "Trotz der oben diskutierten Rekordkohärenzzeiten stimmen unsere Ergebnisse nicht mit denen in Bulk-Ensembles überein [6–8]." Referenz 8 ist das Papier von 2013. "Dies ist derzeit die Rekordkohärenz für jedes einzelne Qubit im Festkörper." Beachten Sie, dass sie "Single" Qubit und "Solid State" sagen. "die hier einen neuen Rekord für Festkörper-Single-Qubits mit T2> 30 s im 31P + -Spin erreichen" Beachten Sie, dass die 30er ein T2 sind !!

— user1271772