論文の概要: Quantum state preparation, tomography, and entanglement of mechanical oscillators

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2110.07561v1
• Date: Thu, 14 Oct 2021 17:28:25 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-11 12:10:10.292141
• Title: Quantum state preparation, tomography, and entanglement of mechanical oscillators
• Title（参考訳）: 機械振動子の量子状態準備、トモグラフィーおよび絡み合い
• Authors: E. Alex Wollack, Agnetta Y. Cleland, Rachel G. Gruenke, Zhaoyou Wang, Patricio Arrangoiz-Arriola, Amir H. Safavi-Naeini
• Abstract要約: 超伝導量子ビットを用いて、一対のナノメカニカル共振器の量子状態を制御し、読み取る。 この結果は、量子音響プロセッサのフィードバックに基づく運用に向けての具体的なステップを示している。
• 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: Precisely engineered mechanical oscillators keep time, filter signals, and sense motion, making them an indispensable part of today's technological landscape. These unique capabilities motivate bringing mechanical devices into the quantum domain by interfacing them with engineered quantum circuits. Proposals to combine microwave-frequency mechanical resonators with superconducting devices suggest the possibility of powerful quantum acoustic processors. Meanwhile, experiments in several mechanical systems have demonstrated quantum state control and readout, phonon number resolution, and phonon-mediated qubit-qubit interactions. Currently, these acoustic platforms lack processors capable of controlling multiple mechanical oscillators' quantum states with a single qubit, and the rapid quantum non-demolition measurements of mechanical states needed for error correction. Here we use a superconducting qubit to control and read out the quantum state of a pair of nanomechanical resonators. Our device is capable of fast qubit-mechanics swap operations, which we use to deterministically manipulate the mechanical states. By placing the qubit into the strong dispersive regime with both mechanical resonators simultaneously, we determine the resonators' phonon number distributions via Ramsey measurements. Finally, we present quantum tomography of the prepared nonclassical and entangled mechanical states. Our result represents a concrete step toward feedback-based operation of a quantum acoustic processor.
• Abstract（参考訳）: 精密に設計された機械式発振器は、時間を保ち、信号をフィルターし、動きを感知する。 これらのユニークな能力は、機械装置を量子領域に持ち込む動機となり、それらを工学的な量子回路で表わす。 マイクロ波機械共振器と超伝導デバイスを組み合わせる提案は、強力な量子音響プロセッサの可能性を示している。 一方、いくつかの機械系の実験では量子状態制御と読み出し、フォノン数分解、およびフォノンによる量子ビット-量子ビット相互作用が実証されている。 現在、これらの音響プラットフォームは、複数の機械振動子の量子状態を単一の量子ビットで制御できるプロセッサと、誤り訂正に必要な機械状態の高速な量子非破壊測定を欠いている。 ここでは超伝導量子ビットを用いて、ナノメカニカル共振器の量子状態を制御し、読み出す。 我々の装置は高速なクォービット・メカニックス・スワップ動作が可能であり、機械的状態を決定論的に操作するために使用される。 両機械共振器による強い分散状態に量子ビットを同時に配置することにより、ラムゼー測定により共振器のフォノン数分布を決定する。 最後に、非古典的および絡み合った機械状態の量子トモグラフィーを示す。 この結果は,量子音響プロセッサのフィードバックベース動作に向けた具体的なステップである。

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