論文の概要: Quantum feedback for measurement and control

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2004.09766v1
• Date: Tue, 21 Apr 2020 06:00:54 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-22 20:49:30.000056
• Title: Quantum feedback for measurement and control
• Title（参考訳）: 測定・制御のための量子フィードバック
• Authors: Leigh S. Martin
• Abstract要約: 実験により, 連続測定により, 同時に非可換測定を行うシステムの力学を観察できることを示す。 我々は、量子フィードバック理論と超伝導回路の実験能力を組み合わせて、フィードバック制御量子増幅器を実装する。
• 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: The standard quantum formalism introduced at the undergraduate level treats measurement as an instantaneous collapse. In reality however, no physical process can occur over a truly infinitesimal time interval. A more subtle investigation of open quantum systems lead to the theory of continuous measurement and quantum trajectories, in which wave function collapse occurs over a finite time scale associated with an interaction. Within this formalism, it becomes possible to ask many new questions that would be trivial or even ill-defined in the context of the more basic measurement model. In this thesis, we investigate both theoretically and experimentally what fundamentally new capabilities arise when an experimental apparatus can resolve the continuous dynamics of a measurement. Theoretically, we show that when one can perform feedback operations on the timescale of the measurement process, the resulting tools provide significantly more control over entanglement generation, and in some settings can generate it optimally. We derive these results using a novel formalism which encompasses most known quantum feedback protocols. Experimentally, we show that continuous measurement allows one to observe the dynamics of a system undergoing simultaneous non-commuting measurements, which provides a reinterpretation of the Heisenberg uncertainty principle. Finally, we combine the theoretical focus on quantum feedback with the experimental capabilities of superconducting circuits to implement a feedback controlled quantum amplifier. The resulting system is capable of adaptive measurement, which we use to perform the first canonical phase measurement.
• Abstract（参考訳）: 学部レベルで導入された標準量子形式論は、測定を瞬時崩壊として扱う。 しかし実際には、真の無限小時間間隔で物理過程は起こらない。 オープン量子システムのより微妙な研究は連続的な測定と量子軌道の理論につながり、波関数の崩壊は相互作用に関連する有限時間スケールで起こる。 この形式主義の中で、より基本的な測定モデルの文脈で、自明で、さらに不明確な、多くの新しい質問をすることができる。 本論文では,実験装置が測定の連続的なダイナミクスを解き明かす際に,理論的および実験的にどのような新たな能力が生ずるのかを考察する。 理論的には,計測過程の時間スケールでフィードバック操作が可能な場合,結果として得られるツールは,絡み合い生成に対する制御が大幅に向上し,いくつかの設定で最適に生成できることを示す。 これらの結果は、既知の量子フィードバックプロトコルを含む新しいフォーマリズムを用いて導出する。 実験により, 連続測定により, 同時非可換測定を行うシステムのダイナミクスを観測できることを示し, ハイゼンベルクの不確かさ原理の再解釈を導く。 最後に、量子フィードバックの理論的焦点と超伝導回路の実験的能力を組み合わせて、フィードバック制御量子増幅器を実装する。 その結果,第1次正準位相測定を行うための適応計測が可能となった。

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