論文の概要: Energy-efficient quantum non-demolition measurement with a spin-photon interface

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2205.09623v4
• Date: Wed, 30 Aug 2023 14:43:03 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-08-31 18:25:02.512002
• Title: Energy-efficient quantum non-demolition measurement with a spin-photon interface
• Title（参考訳）: スピン光子界面を用いたエネルギー効率の量子非破壊測定
• Authors: Maria Maffei, Bruno O. Goes, Stephen C. Wein, Andrew N. Jordan, Lo\"ic Lanco and Alexia Auff\`eves
• Abstract要約: スピン状態の量子非分解(QND)測定のためのSPIの可能性について検討する。 ゼロおよび単一光子の量子重ね合わせは光のコヒーレントパルスよりも優れていることを示す。 提案手法は, 半導電デバイスにおける不完全性に対して頑健である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Spin-photon interfaces (SPIs) are key devices of quantum technologies, aimed at coherently transferring quantum information between spin qubits and propagating pulses of polarized light. We study the potential of a SPI for quantum non demolition (QND) measurements of a spin state. After being initialized and scattered by the SPI, the state of a light pulse depends on the spin state. It thus plays the role of a pointer state, information being encoded in the light's temporal and polarization degrees of freedom. Building on the fully Hamiltonian resolution of the spin-light dynamics, we show that quantum superpositions of zero and single photon states outperform coherent pulses of light, producing pointer states which are more distinguishable with the same photon budget. The energetic advantage provided by quantum pulses over coherent ones is maintained when information on the spin state is extracted at the classical level by performing projective measurements on the light pulses. The proposed schemes are robust against imperfections in state of the art semi-conducting devices.
• Abstract（参考訳）: スピン光子インタフェース (SPI) は量子技術の鍵となる装置であり、スピン量子ビットと偏光の伝播パルスの間で量子情報をコヒーレントに伝達することを目的としている。 スピン状態の量子非分解(QND)測定のためのSPIの可能性について検討する。 SPIによって初期化され散乱された後、光パルスの状態はスピン状態に依存する。 したがって、光の時間的および分極的な自由度で符号化される情報であるポインター状態の役割を担っている。 スピン光力学の完全なハミルトン分解に基づいて、ゼロおよび単一光子状態の量子重ね合わせが光のコヒーレントパルスよりも優れており、同じ光子予算でより区別可能なポインター状態を生成することを示す。 スピン状態に関する情報を古典レベルで抽出し、光パルスの投影計測を行うことで、コヒーレントなパルスよりも量子パルスによるエネルギー的優位性を維持する。 提案手法は, 半導電デバイスにおける不完全性に対して頑健である。

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