論文の概要: Coherent control of a symmetry-engineered multi-qubit dark state in waveguide quantum electrodynamics

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2106.05623v1
• Date: Thu, 10 Jun 2021 10:06:23 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-27 02:09:55.717046
• Title: Coherent control of a symmetry-engineered multi-qubit dark state in waveguide quantum electrodynamics
• Title（参考訳）: 導波管量子力学における対称性工学的多ビット暗黒状態のコヒーレント制御
• Authors: Maximilian Zanner, Tuure Orell, Christian M. F. Schneider, Romain Albert, Stefan Oleschko, Mathieu L. Juan, Matti Silveri, Gerhard Kirchmair
• Abstract要約: 量子電磁力学はモード連続体に結合された量子ビットを研究し、それらを損失チャネルに露出させ、コヒーレントな操作を行う前に量子情報が失われる。 ここでは、4つの量子ビット間の対称性と相互作用を利用するダーク状態を実現することでコヒーレンスを復元する。 我々の実験は、導波路における量子多体物理学の実装とデコヒーレンスフリー部分空間を用いた量子情報プロトコルの実現の道を開くものである。
• 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: Quantum information is typically encoded in the state of a qubit that is decoupled from the environment. In contrast, waveguide quantum electrodynamics studies qubits coupled to a mode continuum, exposing them to a loss channel and causing quantum information to be lost before coherent operations can be performed. Here we restore coherence by realizing a dark state that exploits symmetry properties and interactions between four qubits. Dark states decouple from the waveguide and are thus a valuable resource for quantum information but also come with a challenge: they cannot be controlled by the waveguide drive. We overcome this problem by designing a drive that utilizes the symmetry properties of the collective state manifold allowing us to selectively drive both bright and dark states. The decay time of the dark state exceeds that of the waveguide-limited single qubit by more than two orders of magnitude. Spectroscopy on the second excitation manifold provides further insight into the level structure of the hybridized system. Our experiment paves the way for implementations of quantum many-body physics in waveguides and the realization of quantum information protocols using decoherence-free subspaces.
• Abstract（参考訳）: 量子情報は一般に、環境から切り離された量子ビットの状態に符号化される。 対照的に、導波管量子電磁力学はモード連続体に結合された量子ビットを研究し、それらを損失チャネルに露出し、コヒーレントな操作を行う前に量子情報が失われる。 ここでは4量子ビット間の対称性と相互作用を利用する暗黒状態を実現することでコヒーレンスを回復する。 ダークステートは導波路から切り離され、量子情報にとって貴重な資源であると同時に、導波路駆動によって制御できないという課題も伴う。 我々は、集合状態多様体の対称性特性を利用して、明るい状態と暗い状態の両方を選択的に駆動できるドライブを設計することで、この問題を克服する。 暗黒状態の崩壊時間は、導波路に制限された単一量子ビットの2桁を超える。 第2励起多様体上の分光は、ハイブリダイドシステムのレベル構造に関するさらなる洞察を与える。 我々の実験は、導波路における量子多体物理学の実装とデコヒーレンスフリー部分空間を用いた量子情報プロトコルの実現の道を開いた。

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