論文の概要: Engineering the Level Structure of a Giant Artificial Atom in Waveguide Quantum Electrodynamics

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2003.14167v1
• Date: Tue, 31 Mar 2020 13:11:22 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-27 07:52:33.803696
• Title: Engineering the Level Structure of a Giant Artificial Atom in Waveguide Quantum Electrodynamics
• Title（参考訳）: 導波路量子電磁力学における巨大人工原子の準位構造
• Authors: A. M. Vadiraj, Andreas Ask, T. G. McConkey, I. Nsanzineza, C. W. Sandbo Chang, Anton Frisk Kockum, and C. M. Wilson
• Abstract要約: ギアン」原子はトランスモン量子ビットで結合され、開伝送線に沿って複数の点でマイクロ波を伝播する。 複数の量子ビット遷移の相対的カップリング率を1桁以上変更できることが示される。 そうすることで、私たちはメタスタブルな励起状態を作り、巨大なトランスモンを効果的なシステムとして操作することができます。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.536933131203853
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Engineering light-matter interactions at the quantum level has been central to the pursuit of quantum optics for decades. Traditionally, this has been done by coupling emitters, typically natural atoms and ions, to quantized electromagnetic fields in optical and microwave cavities. In these systems, the emitter is approximated as an idealized dipole, as its physical size is orders of magnitude smaller than the wavelength of light. Recently, artificial atoms made from superconducting circuits have enabled new frontiers in light-matter coupling, including the study of "giant" atoms which cannot be approximated as simple dipoles. Here, we explore a new implementation of a giant artificial atom, formed from a transmon qubit coupled to propagating microwaves at multiple points along an open transmission line. The nature of this coupling allows the qubit radiation field to interfere with itself leading to some striking giant-atom effects. For instance, we observe strong frequency-dependent couplings of the qubit energy levels to the electromagnetic modes of the transmission line. Combined with the ability to in situ tune the qubit energy levels, we show that we can modify the relative coupling rates of multiple qubit transitions by more than an order of magnitude. By doing so, we engineer a metastable excited state, allowing us to operate the giant transmon as an effective lambda system where we clearly demonstrate electromagnetically induced transparency.
• Abstract（参考訳）: 量子レベルでの工学的な光-物質相互作用は、何十年もの間量子光学の追求の中心であった。 伝統的に、これは発光体(典型的には天然原子とイオン)を光学とマイクロ波のキャビティ内の電磁場を量子化することによって行われる。 これらの系では、エミッタは理想化された双極子として近似され、物理サイズは光の波長よりも桁違いに小さい。 近年、超伝導回路から作られた人工原子は、単純な双極子として近似できない「ジャイアント」原子の研究を含む、光-物質カップリングの新しいフロンティアを可能にしている。 そこで本研究では,トランスモン量子ビットから生成した人工原子を,オープン伝送線に沿って複数点のマイクロ波を伝播させる新しい実装について検討する。 この結合の性質により、クビット放射場はそれ自身に干渉し、衝撃的な巨大原子効果をもたらす。 例えば、量子ビットエネルギー準位の強い周波数依存性の結合を伝送線路の電磁モードに観測する。 量子ビットのエネルギーレベルをその場で調整する能力と組み合わせることで、複数の量子ビット遷移の相対的カップリング率を1桁以上変更できることが示される。 そうすることで、メタ安定な励起状態を作り、電磁誘導透過性を明確に示す効果的なラムダシステムとして、巨大なトランスモンを動作させます。

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