論文の概要: Drive-induced nonlinearities of cavity modes coupled to a transmon
ancilla
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2106.09112v3
- Date: Tue, 8 Mar 2022 04:46:29 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-26 12:49:47.232520
- Title: Drive-induced nonlinearities of cavity modes coupled to a transmon
ancilla
- Title（参考訳）: トランスモンアンシラに結合したキャビティモードの駆動誘起非線形性
- Authors: Yaxing Zhang, Jacob C. Curtis, Christopher S. Wang, R. J. Schoelkopf,
S. M. Girvin
- Abstract要約: 本研究では,トランスモンアンシラの非共振駆動がキャビティモードの非線形性を変化させる方法について検討した。
共振式トランスモン駆動はキャビティ自己Kerr非線形性やキャビティ間クロスKerrのキャンセルに使用できる。
- 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: High-Q microwave cavity modes coupled to transmon ancillas provide a
hardware-efficient platform for quantum computing. Due to their coupling, the
cavity modes inherit finite nonlinearity from the transmons. In this work, we
theoretically and experimentally investigate how an off-resonant drive on the
transmon ancilla modifies the nonlinearities of cavity modes in qualitatively
different ways, depending on the interrelation among cavity-transmon detuning,
drive-transmon detuning and transmon anharmonicity. For a cavity-transmon
detuning that is smaller than or comparable to the drive-transmon detuning and
transmon anharmonicity, the off-resonant transmon drive can induce multiphoton
resonances among cavity and transmon excitations that strongly modify cavity
nonlinearities as drive parameters vary. For a large cavity-transmon detuning,
the drive induces cavity-photon-number-dependent ac Stark shifts of transmon
levels that translate into effective cavity nonlinearities. In the regime of
weak transmon-cavity coupling, the cavity Kerr nonlinearity relates to the
third-order nonlinear susceptibility function $\chi^{(3)}$ of the driven
ancilla. This susceptibility function provides a numerically efficient way of
computing the cavity Kerr particularly for systems with many cavity modes
controlled by a single transmon. It also serves as a diagnostic tool for
identifying undesired drive-induced multiphoton resonance processes. Lastly, we
show that by judiciously choosing the drive amplitude, a single off-resonant
transmon drive can be used to cancel the cavity self-Kerr nonlinearity or the
inter-cavity cross-Kerr. This provides a way of dynamically correcting the
cavity Kerr nonlinearity during bosonic operations or quantum error correction
protocols that rely on the cavity modes being linear.
- Abstract（参考訳）: トランスモンアンシラに結合した高Qマイクロ波空洞モードは、量子コンピューティングのためのハードウェア効率の良いプラットフォームを提供する。
その結合のため、キャビティモードはトランスモンから有限非線形性を継承する。
本研究では,トランスモンアンシラの非共振駆動がキャビティ・トランスモン・デチューニング,ドライブ・トランスモン・デチューニング,トランスモン・アンハーモニティの相互関係に応じて,キャビティモードの非線形性を質的に異なる方法で調節する方法を理論的・実験的に検討した。
駆動トランスモンデチューニング及びトランスモンアンハーモニック性に匹敵する小さいキャビティ・トランスモンデチューニングでは、オフ共振トランスモンドライブは、キャビティ間の多重光子共鳴を誘導し、駆動パラメータが変化するにつれてキャビティの非線形性を強く修正するトランスモン励起を誘導することができる。
大きなキャビティ-トランスモンデチューニングの場合、ドライブはキャビティ-光子数依存性のacスタークシフトを誘導し、効果的なキャビティ非線形性に変換する。
弱いトランスモンキャビティカップリングでは、キャビティカー非線形性は駆動型アンシラの3次非線形感受性関数$\chi^{(3)}$と関連している。
この感受性関数は、特に1つのトランスモンによって制御される多くのキャビティモードを持つシステムに対して、キャビティカーの数値的に効率的な計算方法を提供する。
また、望ましくない駆動誘起多光子共鳴過程を識別するための診断ツールとしても機能する。
最後に, 駆動振幅を任意に選択することにより, キャビティ自己Kerr非線形性やキャビティ間クロスKerrのキャンセルに単一共振トランスモンドライブを使用できることを示す。
これにより、ボソニック動作中のキャビティカー非線形性を動的に補正する方法や、キャビティモードを線形とする量子誤差補正プロトコルが提供される。
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