論文の概要: Circuit Quantum Electrodynamics

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2005.12667v1
• Date: Tue, 26 May 2020 12:47:38 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-18 07:41:01.809182
• Title: Circuit Quantum Electrodynamics
• Title（参考訳）: 回路量子電磁力学
• Authors: Alexandre Blais, Arne L. Grimsmo, S. M. Girvin and Andreas Wallraff
• Abstract要約: マクロレベルの量子力学的効果は、1980年代にジョセフソン接合型超伝導回路で初めて研究された。 過去20年間で、量子情報科学の出現は、これらの回路を量子情報プロセッサの量子ビットとして利用するための研究を強化してきた。 量子電磁力学(QED)の分野は、今では独立して繁栄する研究分野となっている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 62.997667081978825
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum mechanical effects at the macroscopic level were first explored in Josephson junction-based superconducting circuits in the 1980's. In the last twenty years, the emergence of quantum information science has intensified research toward using these circuits as qubits in quantum information processors. The realization that superconducting qubits can be made to strongly and controllably interact with microwave photons, the quantized electromagnetic fields stored in superconducting circuits, led to the creation of the field of circuit quantum electrodynamics (QED), the topic of this review. While atomic cavity QED inspired many of the early developments of circuit QED, the latter has now become an independent and thriving field of research in its own right. Circuit QED allows the study and control of light-matter interaction at the quantum level in unprecedented detail. It also plays an essential role in all current approaches to quantum information processing with superconducting circuits. In addition, circuit QED enables the study of hybrid quantum systems interacting with microwave photons. Here, we review the coherent coupling of superconducting qubits to microwave photons in high-quality oscillators focussing on the physics of the Jaynes-Cummings model, its dispersive limit, and the different regimes of light-matter interaction in this system. We discuss coupling of superconducting circuits to their environment, which is necessary for coherent control and measurements in circuit QED, but which also invariably leads to decoherence. Dispersive qubit readout, a central ingredient in almost all circuit QED experiments, is also described. Following an introduction to these fundamental concepts that are at the heart of circuit QED, we discuss important use cases of these ideas in quantum information processing and in quantum optics.
• Abstract（参考訳）: マクロレベルの量子力学的効果は、1980年代にジョセフソン接合型超伝導回路で初めて研究された。 過去20年間で、量子情報科学の出現は、これらの回路を量子情報プロセッサの量子ビットとして利用するための研究を強化してきた。 超伝導量子ビットをマイクロ波光子(超伝導回路に蓄積された量子化された電磁場)と強く制御的に相互作用させることができることが、回路量子電磁力学(qed)の分野の創設につながった。 原子空洞qedは初期の回路qedの発展に多くの影響を与えたが、現在では独立して活発な研究分野となっている。 回路QEDは、前例のない詳細で量子レベルでの光-物質相互作用の研究と制御を可能にする。 また、超伝導回路を用いた量子情報処理への現在の全てのアプローチにおいて重要な役割を果たす。 さらに、QED回路はマイクロ波光子と相互作用するハイブリッド量子系の研究を可能にする。 本稿では, 超伝導量子ビットとマイクロ波光子のコヒーレント結合について, ジェインズ・カンミングス模型の物理, 分散限界, この系における光・物質相互作用の異なる構造に着目した高品位発振器において検討する。 本稿では, 超伝導回路と環境との結合について論じる。これは回路QEDにおけるコヒーレント制御と測定に必要であるが, 必ずデコヒーレンスを引き起こす。 ほぼ全ての回路QED実験における中心成分である分散量子ビット読み出しについても述べる。 回路QEDの中心にあるこれらの基本概念の紹介に続いて、量子情報処理や量子光学におけるこれらの概念の重要なユースケースについて論じる。

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