論文の概要: Coherent Qubit Measurement in Cavity-Transmon Quantum Systems

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2112.09272v3
• Date: Tue, 6 Jun 2023 12:29:18 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-06-08 00:09:37.975218
• Title: Coherent Qubit Measurement in Cavity-Transmon Quantum Systems
• Title（参考訳）: キャビティ-トランモン量子系におけるコヒーレント量子ビット計測
• Authors: Massimo Porrati and Seth Putterman
• Abstract要約: 量子ジャンプ間の時間を測定することは、次のジャンプを測定する能力を意味する。 1987年に原子蛍光のために開発された理論は、トランモン量子ビットの遷移にまで拡張されている。 次の光子統計は指数関数的ではないことが分かり、実装されるとより高速な読み出しが可能となる。
• 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: A measurement of the time between quantum jumps implies the capability to measure the next jump. During the time between jumps the quantum system is not evolving in a closed or unitary manner. While the wave function maintains phase coherence it evolves according to a non-Hermitian effective Hamiltonian. So under null measurement the timing of the next quantum jump can change by very many orders of magnitude when compared to rates obtained by multiplying lifetimes with occupation probabilities obtained via unitary transformation. The theory developed in 1987 for atomic fluorescence is here extended to transitions in transmon qubits. These systems differ from atoms in that they are read out with a harmonic cavity whose resonance is determined by the state of the qubit. We extend our analysis of atomic fluorescence to this infinite level system by treating the cavity as a quantum system. We find that next photon statistics is highly non exponential and when implemented will enable faster readout, such as on time scales shorter than the decay time of the cavity. Commonly used heterodyne measurements are applied on time scales longer than the cavity lifetime. The overlap between the next photon theory and the theory of heterodyne measurement which are described according to the Stochastic Schroedinger Equation is elucidated. In the limit of large dispersion the intrinsic error for next jump detection -- at short time -- tends to zero. Whereas for short time dyne detection the error remains finite for all values of dispersion.
• Abstract（参考訳）: 量子ジャンプの間の時間の測定は、次のジャンプを測定する能力を意味する。 ジャンプの間、量子系は閉あるいはユニタリな方法では進化していない。 波動関数は位相コヒーレンスを維持するが、非エルミート有効ハミルトニアンに従って進化する。 したがって、ヌル測定の下では、次の量子ジャンプのタイミングは、ユニタリ変換によって得られる占有確率と寿命を乗じて得られる速度と比較して、非常に多くの順序で変化する。 1987年に原子蛍光のために開発された理論は、トランスモン量子ビットの遷移に拡張されている。 これらの系は、量子ビットの状態によって共鳴が決定される調和キャビティで読み出されるという点で原子とは異なる。 量子系としてキャビティを扱うことにより、原子蛍光の解析をこの無限レベル系にまで拡張する。 次の光子統計は非指数的であり、実装されると空洞の崩壊時間よりも短い時間スケールのようなより高速な読み出しが可能となる。 一般的なヘテロダイン測定は、空洞寿命よりも長い時間スケールに適用される。 確率シュレーディンガー方程式に従って記述される次の光子理論とヘテロダイン測定の理論の重なりは解明されている。 大きな分散の限界において、次のジャンプ検出の内在誤差は、短時間でゼロになる。 短時間のダイン検出では、誤差は分散のすべての値に対して有限である。

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