論文の概要: Seamless high-Q microwave cavities for multimode circuit QED

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2010.16382v2
• Date: Wed, 11 Nov 2020 06:06:06 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-26 07:41:09.794570
• Title: Seamless high-Q microwave cavities for multimode circuit QED
• Title（参考訳）: マルチモード回路QED用シームレス高Qマイクロ波キャビティ
• Authors: Srivatsan Chakram, Andrew E. Oriani, Ravi K. Naik, Akash V. Dixit, Kevin He, Ankur Agrawal, Hyeokshin Kwon and David I. Schuster
• Abstract要約: マルチモードキャビティ量子電磁力学は、量子情報処理と量子光学のための汎用的なフレームワークを提供する。 空洞QEDのための主要な実験プラットフォームの1つは、超伝導回路を3次元マイクロ波空洞に結合することである。 我々は,新しいシームレス空洞の9モードにまたがって,光子寿命が2ドル ms,コオペラティビティが0.5-1.5times109$の3Dマルチモード回路QEDシステムを実現する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.0590294143351064
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Multimode cavity quantum electrodynamics ---where a two-level system interacts simultaneously with many cavity modes---provides a versatile framework for quantum information processing and quantum optics. Due to the combination of long coherence times and large interaction strengths, one of the leading experimental platforms for cavity QED involves coupling a superconducting circuit to a 3D microwave cavity. In this work, we realize a 3D multimode circuit QED system with single photon lifetimes of $2$ ms and cooperativities of $0.5-1.5\times10^9$ across 9 modes of a novel seamless cavity. We demonstrate a variety of protocols for universal single-mode quantum control applicable across all cavity modes, using only a single drive line. We achieve this by developing a straightforward flute method for creating monolithic superconducting microwave cavities that reduces loss while simultaneously allowing control of the mode spectrum and mode-qubit interaction. We highlight the flexibility and ease of implementation of this technique by using it to fabricate a variety of 3D cavity geometries, providing a template for engineering multimode quantum systems with exceptionally low dissipation. This work is an important step towards realizing hardware efficient random access quantum memories and processors, and for exploring quantum many-body physics with photons.
• Abstract（参考訳）: マルチモードキャビティ量子電磁力学(2レベルシステムが多くのキャビティモードと同時に相互作用する)は、量子情報処理と量子光学のための汎用フレームワークを提供する。 長いコヒーレンス時間と大きな相互作用強度の組み合わせにより、キャビティqedの主要な実験プラットフォームの一つは超伝導回路と3dマイクロ波共振器を結合することである。 本研究では,新しいシームレス空洞の9モードにまたがって,光子寿命が2$ms,コオペラティビティが0.5-1.5\times10^9$の3次元マルチモード回路QEDシステムを実現する。 単一ドライブラインのみを使用して,全キャビティモードに適用可能な汎用単一モード量子制御のための様々なプロトコルを実証する。 そこで我々は, モードスペクトルとモード-量子相互作用の制御を同時に可能とし, 損失を低減し, モノリシック超伝導マイクロ波キャビティを創出する簡単なフルート法を開発した。 本稿では, 様々な3次元キャビティ・ジオメトリを作製し, 極めて低散逸のマルチモード量子システムのためのテンプレートを提供することにより, 実装の柔軟性と容易さを強調した。 この研究は、ハードウェア効率の良いランダムアクセス量子メモリとプロセッサの実現、および光子を用いた量子多体物理学の探索に向けた重要なステップである。

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