論文の概要: Quantum transduction of optical photons from a superconducting qubit
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2004.04838v1
- Date: Thu, 9 Apr 2020 22:34:40 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-25 08:22:10.730819
- Title: Quantum transduction of optical photons from a superconducting qubit
- Title（参考訳）: 超伝導量子ビットからの光子の量子トランスダクション
- Authors: Mohammad Mirhosseini, Alp Sipahigil, Mahmoud Kalaee, and Oskar Painter
- Abstract要約: 超伝導トランスモン量子ビットのマイクロ波励起の光光子への変換を実証する。
デバイスの改良や外部測定のセットアップが提案されているため、そのような量子トランスデューサは、新しいハイブリッド量子ネットワークを実現する実用的なデバイスに繋がる可能性がある。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Bidirectional conversion of electrical and optical signals lies at the
foundation of the global internet. Such converters are employed at repeater
stations to extend the reach of long-haul fiber optic communication systems and
within data centers to exchange high-speed optical signals between computers.
Likewise, coherent microwave-to-optical conversion of single photons would
enable the exchange of quantum states between remotely connected
superconducting quantum processors, a promising quantum computing hardware
platform. Despite the prospects of quantum networking, maintaining the fragile
quantum state in such a conversion process with superconducting qubits has
remained elusive. Here we demonstrate the conversion of a microwave-frequency
excitation of a superconducting transmon qubit into an optical photon. We
achieve this using an intermediary nanomechanical resonator which converts the
electrical excitation of the qubit into a single phonon by means of a
piezoelectric interaction, and subsequently converts the phonon to an optical
photon via radiation pressure. We demonstrate optical photon generation from
the qubit with a signal-to-noise greater than unity by recording quantum Rabi
oscillations of the qubit through single-photon detection of the emitted light
over an optical fiber. With proposed improvements in the device and external
measurement set-up, such quantum transducers may lead to practical devices
capable of realizing new hybrid quantum networks, and ultimately, distributed
quantum computers.
- Abstract（参考訳）: 電気信号と光信号の双方向変換は、グローバルインターネットの基礎にある。
このようなコンバータは、長いハール光通信システムの範囲を広げ、データセンター内で高速光信号をコンピュータ間で交換するために、中継局で使用される。
同様に、単一光子のコヒーレントマイクロ波から光への変換は、有望な量子コンピューティングハードウェアプラットフォームであるリモート接続の超伝導量子プロセッサ間の量子状態の交換を可能にする。
量子ネットワークの可能性にもかかわらず、超伝導量子ビットによる変換プロセスにおける脆弱な量子状態の維持はいまだ解明されていない。
ここでは、超伝導トランスモン量子ビットのマイクロ波励起の光子への変換を示す。
本研究では, クビットの電気的励起を圧電相互作用により単一フォノンに変換し, 続いて光子を放射圧により光光子に変換する中間ナノメカニカル共振器を用いてこれを実現する。
我々は、光ファイバー上での発光光の単一光子検出により、量子ラビ振動を記録することにより、量子ビットからの光子生成を単位よりも大きい信号-雑音で実証する。
デバイスの改良と外部計測のセットアップにより、このような量子トランスデューサは、新しいハイブリッド量子ネットワーク、そして最終的に分散量子コンピュータを実現する実用的なデバイスに繋がる可能性がある。
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