論文の概要: Electron shelving of a superconducting artificial atom

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2008.02423v1
• Date: Thu, 6 Aug 2020 01:50:09 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-07 00:18:30.277869
• Title: Electron shelving of a superconducting artificial atom
• Title（参考訳）: 超伝導人工原子の電子シェルビング
• Authors: Nathana\"el Cottet, Haonan Xiong, Long B. Nguyen, Yen-Hsiang Lin, Vladimir E. Manucharyan
• Abstract要約: 一致した1次元導波路の内部に配置されたフラクソニウム量子ビットの条件付き蛍光読み出しを実証した。 基底状態と第3励起状態の間の非計算的遷移を循環させることで、クビット基底状態に調整された91ns毎のマイクロ波光子を生成する。 読み出しは量子非破壊特性が組み込まれており、4レベル光ポンピングモデルと一致して100回以上の蛍光サイクルが可能である。
• 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: Interfacing stationary qubits with propagating photons is a fundamental problem in quantum technology. Cavity quantum electrodynamics (CQED) invokes a mediator degree of freedom in the form of a far-detuned cavity mode, the adaptation of which to superconducting circuits (cQED) proved remarkably fruitful. The cavity both blocks the qubit emission and it enables a dispersive readout of the qubit state. Yet, a more direct (cavityless) interface is possible with atomic clocks, in which an orbital cycling transition can scatter photons depending on the state of a hyperfine or quadrupole qubit transition. Originally termed "electron shelving", such a conditional fluorescence phenomenon is the cornerstone of many quantum information platforms, including trapped ions, solid state defects, and semiconductor quantum dots. Here we apply the shelving idea to circuit atoms and demonstrate a conditional fluorescence readout of fluxonium qubit placed inside a matched one-dimensional waveguide. Cycling the non-computational transition between ground and third excited states produces a microwave photon every 91 ns conditioned on the qubit ground state, while the qubit coherence time exceeds 50 us. The readout has a built-in quantum non-demolition property, allowing over 100 fluorescence cycles in agreement with a four-level optical pumping model. Our result introduces a resource-efficient alternative to cQED. It also adds a state-of-the-art quantum memory to the growing toolbox of waveguide QED.
• Abstract（参考訳）: 光子を伝播させた対面定常量子ビットは、量子技術における根本的な問題である。 キャビティ量子電磁力学(CQED)は、超伝導回路(cQED)への適応が著しく実りがあることを証明した、遠方修正キャビティモードの形で、メディエータ自由度を誘導する。 空洞はどちらもクビット放出を遮断し、クビット状態の分散読み出しを可能にする。 しかし、より直接的な(キャビティのない)界面は原子時計で可能であり、軌道サイクリング遷移は超微細または四重極量子ビット遷移の状態に応じて光子を散乱させることができる。 もともとは「電子シェルビング」と呼ばれ、そのような条件付き蛍光現象は、閉じ込められたイオン、固体欠陥、半導体量子ドットを含む多くの量子情報プラットフォームの基礎である。 ここでは、シェルビングアイデアを回路原子に適用し、一致した1次元導波路の内部に置かれたフラックスニウム量子ビットの条件付き蛍光読み出しを示す。 基底状態と3番目の励起状態の間の非計算的遷移をサイクリングすると、クビット基底状態の91 nsごとにマイクロ波光子を生成し、クビットコヒーレンス時間は50 usを超える。 読み出しには量子非分解性が組み込まれており、100以上の蛍光サイクルを4レベル光ポンピングモデルと一致させることができる。 この結果から,cQEDに代わる資源効率の代替案が提案される。 また、成長する導波路QEDのツールボックスに最先端の量子メモリを追加する。

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