論文の概要: Two-mode Schr\"odinger-cat states with nonlinear optomechanics:
generation and verification of non-Gaussian mechanical entanglement
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2109.08525v3
- Date: Wed, 1 Jun 2022 09:18:45 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-14 11:37:25.991294
- Title: Two-mode Schr\"odinger-cat states with nonlinear optomechanics:
generation and verification of non-Gaussian mechanical entanglement
- Title（参考訳）: 非線形光学系を持つ2モードSchr\"odinger-cat状態:非ガウス力学的絡み合いの生成と検証
- Authors: Lydia A. Kanari-Naish, Jack Clarke, Sofia Qvarfort, Michael R. Vanner
- Abstract要約: 放射圧相互作用の非線形性と光子計数測定を併用したパルス方式を提案する。
後続のパルス相互作用を用いたプロトコルを記述し,非ガウス的絡みの検証を行う。
我々の手法は、そのような非ガウス状態を利用して量子情報やセンシングの応用を行う、さらなる研究と開発に有意義な可能性を秘めている。
- 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 optomechanics has emerged as a new platform for quantum
science and technology with applications ranging from quantum-information
processing to tests of the foundations of physics. Of crucial importance for
optomechanics is the generation and verification of non-Gaussian states of
motion and a key outstanding challenge is the observation of a canonical
two-mode Schr\"odinger-cat state in the displacement of two mechanical
oscillators. In this work, we introduce a pulsed approach that utilizes the
nonlinearity of the radiation-pressure interaction combined with
photon-counting measurements to generate this entangled non-Gaussian mechanical
state, and, importantly, describe a protocol using subsequent pulsed
interactions to verify the non-Gaussian entanglement generated. Our pulsed
verification protocol allows quadrature moments of the two mechanical
oscillators to be measured up to any finite order providing a toolset for
experimental characterisation of bipartite mechanical quantum states and
allowing a broad range of inseparability criteria to be evaluated. Key
experimental factors, such as optical loss and open-system dynamics, are
carefully analyzed and we show that the scheme is feasible with only minor
improvements to current experiments that operate outside the resolved-sideband
regime. Our scheme provides a new avenue for quantum experiments with entangled
mechanical oscillators and offers significant potential for further research
and development that utilizes such non-Gaussian states for quantum-information
and sensing applications, and for studying the quantum-to-classical transition.
- Abstract（参考訳）: cavity quantum optomechanicsは、量子情報処理から物理学の基礎のテストに至るまで、量子科学とテクノロジーの新しいプラットフォームとして登場した。
光学における重要な重要性は、非ゲージ運動状態の生成と検証であり、2つの機械振動子の変位における標準2モードschr\"odinger-cat状態の観察が重要な課題である。
本研究では,光子計数測定と放射圧相互作用の非線形性を利用して,この絡み合った非ガウス力学状態を生成し,さらに,その後のパルス相互作用を用いて生成した非ガウスの絡み合いを検証するプロトコルについて述べる。
パルス検証プロトコルにより、2つの機械振動子の二次モーメントを任意の有限次まで測定でき、二成分の力学的量子状態の実験的な特徴付けのためのツールセットを提供し、幅広い分離性基準を評価できる。
光損失やオープンシステムのダイナミクスといった重要な実験要素を慎重に分析し、解決されたサイドバンド機構の外で動作する現在の実験の小さな改善だけで実現可能であることを示した。
提案手法は, 絡み合った機械振動子を用いた量子実験の新たな道筋を提供し, 量子情報やセンサへの応用, 量子-古典遷移の研究にこれらの非ガウス状態を利用したさらなる研究・開発に重要な可能性を提供する。
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