論文の概要: Charge qubits in the USC regime for quantum state transfer

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2105.06851v2
• Date: Tue, 21 Feb 2023 17:29:16 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-25 03:56:52.418910
• Title: Charge qubits in the USC regime for quantum state transfer
• Title（参考訳）: 量子状態移動のためのUSC状態における電荷量子ビット
• Authors: F. A. C\'ardenas-L\'opez, J. Yu, C. K. Andersen, E. Solano, and A. Parra-Rodriguez
• Abstract要約: 我々は,超強結合系(USC)と深部強結合系(DSC)の実現可能性について検討した。 電荷量子ビットを高インピーダンスLC回路で絞ることで、USCとDSCの双方に最大限到達できることを数値的に示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/
• Abstract: We study the feasibility of reaching the ultrastrong (USC) and deep-strong coupling (DSC) regimes of light-matter interaction, in particular at resonance condition, with a superconducting charge qubit, also known as Cooper-Pair box (CPB). We numerically show that by shunting the charge qubit with a high-impedance LC-circuit, one can maximally reach both USC and DSC regimes exceeding the classical upper bound $|g|\leq \sqrt{\omega_q\omega_r}/2$ between two harmonic systems with frequencies $\omega_q$ and $\omega_r$. As an application, we propose a hybrid system consisting of two CPBs ultrastrongly coupled to an LC-oscillator as a mediator device that catalyzes a quantum state transfer protocol between a pair of transmon qubits, with all the parties subjected to local thermal noise. We demonstrate that the QST protocol maximizes its efficiency when the mediator operates in the USC regime, exhibiting comparable times with proposals relying on highly coherent and controllable mediators requiring state-preparation or post-selection. This work opens the door for studying light-matter interactions beyond the quantum Rabi model at extreme coupling strengths, providing a new building block for applications within quantum computation and quantum information processing.
• Abstract（参考訳）: 我々は,超強結合(USC)と深部強結合(DSC)の相互作用,特に共振条件において,超伝導電荷量子ビット(Cooper-Pair box,CPB)が実現可能であることを検討した。 チャージキュービットを高インピーダンスLC回路で絞ることで、標準上界$|g|\leq \sqrt{\omega_q\omega_r}/2$を超えるUSCとDSCのレギュレーションを極大に到達できることを数値的に示す。 そこで本研究では,一対のトランモン量子ビット間の量子状態伝達プロトコルを触媒するメディエータデバイスとして,LC-オシレータに超強結合された2つのCPBからなるハイブリッドシステムを提案する。 我々は、QSTプロトコルが、調停者がUSC体制で運営する際の効率を最大化し、高度に整合的で制御可能な調停者に依存した提案と同等の回数を示すことを示した。 この研究は、量子ラビモデル以外の光-物質相互作用を極端な結合強度で研究するための扉を開き、量子計算と量子情報処理における応用のための新しいビルディングブロックを提供する。

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