論文の概要: Quantum Rabi interferometry of motion and radiation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2204.07699v3
• Date: Wed, 24 May 2023 08:55:45 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-26 03:30:49.437363
• Title: Quantum Rabi interferometry of motion and radiation
• Title（参考訳）: 運動と放射の量子ラビ干渉計
• Authors: Kimin Park, Petr Marek, Ulrik L. Andersen, and Radim Filip
• Abstract要約: 任意の方向の位相空間変位を推定するためのハイブリッド振動子-量子干渉計構成を提案する。 このようなハイブリッドRabi干渉計を量子センシングに用いて、単一モード推定方式により得られるものよりも性能が優れていることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.0499611180329804
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The precise determination of a displacement of a mechanical oscillator or a microwave field in a predetermined direction in phase space can be carried out with trapped ions or superconducting circuits, respectively, by coupling the oscillator with ancilla qubits. Through that coupling, the displacement information is transferred to the qubits which are then subsequently read out. However, unambiguous estimation of displacement in an unknown direction in the phase space has not been attempted in such oscillator-qubit systems. Here, we propose a hybrid oscillator-qubit interferometric setup for the unambiguous estimation of phase space displacements in an arbitrary direction, based on feasible Rabi interactions beyond the rotating-wave approximation. Using such a hybrid Rabi interferometer for quantum sensing, we show that the performance is superior to the ones attained by single-mode estimation schemes and a conventional interferometer based on Jaynes-Cummings interactions. Moreover, we find that the sensitivity of the Rabi interferometer is independent of the thermal occupation of the oscillator mode, and thus cooling it to the ground state before sensing is not required. We also perform a thorough investigation of the effect of qubit dephasing and oscillator thermalization. We find the interferometer to be fairly robust, outperforming different benchmark estimation schemes even for large dephasing and thermalization.
• Abstract（参考訳）: 発振器とアンシラキュービットを結合することにより、位相空間内の所定の方向における機械的発振器またはマイクロ波場の変位の正確な決定をそれぞれ捕捉イオンまたは超伝導回路で行うことができる。 この結合を通じて、変位情報はキュービットに転送され、その後読み出される。 しかし、そのような振動子量子ビット系では、位相空間における未知方向の変位の明らかな推定は試みられていない。 本稿では,回転波近似以上のラビ相互作用に基づく位相空間変位を任意方向に不明瞭に推定するためのハイブリッドオシレータ量子ビット干渉法を提案する。 このようなハイブリッド型Rabi干渉計を量子センシングに用いて, 単一モード推定法とJaynes-Cummings相互作用に基づく従来の干渉計により得られたものよりも優れた性能を示す。 さらに,Rabi干渉計の感度は発振器モードの熱的占有とは無関係であり,センサが不要になる前に冷却することがわかった。 また,量子ビットデファスメントと発振器の熱化の影響について徹底的に検討する。 干渉計はかなりロバストで、大きなデファスメントや熱化であっても、異なるベンチマーク推定スキームよりも優れています。

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