論文の概要: Chiral Cavity Quantum Electrodynamics

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2109.06033v1
• Date: Thu, 9 Sep 2021 22:26:36 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-15 17:56:43.253011
• Title: Chiral Cavity Quantum Electrodynamics
• Title（参考訳）: キラルキャビティ量子電磁力学
• Authors: John Clai Owens, Margaret G. Panetta, Brendan Saxberg, Gabrielle Roberts, Srivatsan Chakram, Ruichao Ma, Andrei Vrajitoarea, Jonathan Simon, and David Schuster
• Abstract要約: ハーパーホフスタッタートポロジカル格子のトポロジカル真空におけるトランスモン量子ビットの空洞量子電磁力学を初めて探求する。 我々は, この格子の個々のバルクモードとエッジモードを分光的に分解し, 励起トランスモンと各モード間の真空励起ラビ振動を検出し, それによって, 合成真空誘起ランブシフトを測定する。
• 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: Cavity quantum electrodynamics, which explores the granularity of light by coupling a resonator to a nonlinear emitter, has played a foundational role in the development of modern quantum information science and technology. In parallel, the field of condensed matter physics has been revolutionized by the discovery of underlying topological robustness in the face of disorder, often arising from the breaking of time-reversal symmetry, as in the case of the quantum Hall effect. In this work, we explore for the first time cavity quantum electrodynamics of a transmon qubit in the topological vacuum of a Harper-Hofstadter topological lattice. To achieve this, we assemble a square lattice of niobium superconducting resonators and break time-reversal symmetry by introducing ferrimagnets before coupling the system to a single transmon qubit. We spectroscopically resolve the individual bulk and edge modes of this lattice, detect vacuum-stimulated Rabi oscillations between the excited transmon and each mode, and thereby measure the synthetic-vacuum-induced Lamb shift of the transmon. Finally, we demonstrate the ability to employ the transmon to count individual photons within each mode of the topological band structure. This work opens the field of chiral quantum optics experiment, suggesting new routes to topological many-body physics and offering unique approaches to backscatter-resilient quantum communication.
• Abstract（参考訳）: 共振器と非線形エミッタを結合して光の粒度を探索するキャビティ量子電磁力学は、現代の量子情報科学と技術の発展において基礎的な役割を担っている。 並行して、凝縮物質物理学の分野は、量子ホール効果のように時間反転対称性の破れから生じる混乱の面における位相的ロバスト性の発見によって革命されてきた。 本研究では,harper-hofstadter位相格子の位相真空中のトランスモン量子ビットのキャビティ量子電磁力学を初めて探究する。 これを実現するために, ニオブ超伝導共振器の正方格子と時間反転対称性を破り, 鉄磁石を導入し, システムを単一トランモン量子ビットに結合する。 我々は, この格子の個々のバルクモードとエッジモードを分光的に分解し, 励起トランスモンと各モード間の真空励起ラビ振動を検出し, それによって合成真空誘起ランブシフトを測定する。 最後に、位相帯域構造のそれぞれのモード内で個々の光子を数えるためにトランスモンを用いる能力を示す。 この研究はキラル量子光学実験の分野を開放し、トポロジカル多体物理学への新たな経路を提案し、後方散乱耐性量子通信へのユニークなアプローチを提供する。

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