論文の概要: Measuring and controlling radio-frequency quanta with superconducting
circuits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2004.09153v1
- Date: Mon, 20 Apr 2020 09:29:17 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-22 22:54:24.880136
- Title: Measuring and controlling radio-frequency quanta with superconducting
circuits
- Title（参考訳）: 超伝導回路を用いた高周波量子計測と制御
- Authors: Mario Florentin Gely
- Abstract要約: 高周波回路量子電磁力学系(RFcQED)の実現に繋がる理論的および実験的研究について述べる。
第5章では、回路QEDシステムの設計に使用できるソフトウェアパッケージであるPythonのQuCAT(Quantum Circuit Analyzer Tool)を紹介する。
- 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: In this PhD thesis, we will present the theoretical and experimental work
that led to the realization of a radio-frequency circuit quantum
electrodynamics system (RFcQED). In chapter 2, we provide a detailed derivation
of the Hamiltonian of circuit QED formulated in the context of the Rabi model,
and extract expressions for the cross-Kerr interaction. The resulting
requirements for the coupling rate in RFcQED are discussed, one of them being
the need to dramatically increase the coupling rate compared to typical circuit
QED device. In chapter 3 we cover two experimental approaches to increasing the
coupling in a circuit QED system, one making use of a high impedance resonator,
the second utilizing a large coupling capacitor. In chapter 4, we combine these
two approaches to implement RFcQED. Through strong dispersive coupling, we
could measure individual photons in a megahertz resonator, demonstrate quantum
control by cooling the resonator to the ground state or preparing Fock states,
and finally observe with nanosecond resolution the re-thermalization of these
states. In chapter 5 we present QuCAT or Quantum Circuit Analyzer Tool in
Python, a software package that can be used for the design of circuit QED
systems such as the one presented in this thesis. In chapter 6 we discuss how
certain interplays between general relativity and quantum mechanics cannot be
described using our current laws of physics. In particular, we show how
radio-frequency mechanical oscillators are perfect candidates to perform
experiments in this regime. In chapter 7 we present the prospects for coupling
such mechanical oscillator to weakly anharmonic superconducting circuits such
as the transmon qubit or RFcQED systems.
- Abstract（参考訳）: この博士論文では、高周波回路量子電磁力学系(rfcqed)の実現に繋がる理論的および実験的研究について述べる。
第2章では、ラビモデルの文脈で定式化された回路QEDのハミルトニアンを詳細に導出し、クロスカー相互作用の表現を抽出する。
RFcQEDにおける結合速度の要求条件について考察し、その1つとして、典型的な回路QEDデバイスと比較して結合速度を劇的に向上させる必要性がある。
第3章では、回路QEDシステムの結合性を高めるための2つの実験的アプローチを取り上げ、その1つは高インピーダンス共振器、もう1つは大容量結合コンデンサを利用する。
第4章ではこれらの2つのアプローチを組み合わせてRFcQEDを実装します。
強い分散結合により、メガヘルツ共振器内の個々の光子を計測し、共振器を基底状態へ冷却するかフォック状態を準備して量子制御を実証し、最終的にナノ秒分解でこれらの状態の再熱分解を観測した。
第5章では、この論文で提示されているような回路qedシステムの設計に使用できるソフトウェアパッケージであるpythonのqucatまたはquantum circuit analyzerツールを紹介する。
第6章では、一般相対性理論と量子力学の相互作用が現在の物理学の法則では説明できないかについて議論する。
特に、この状態において、無線周波数機械振動子が実験に最適な候補であることを示す。
第7章では、そのような機械振動子をトランスモン量子ビットやRFcQEDなどの弱い非調和超伝導回路に結合する可能性を示す。
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