論文の概要: Unified Light-Matter Floquet Theory and its Application to Quantum
Communication
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2207.08558v2
- Date: Fri, 14 Jul 2023 03:26:41 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-07-17 17:37:20.783395
- Title: Unified Light-Matter Floquet Theory and its Application to Quantum
Communication
- Title（参考訳）: 統一光マッターフロッケ理論とその量子通信への応用
- Authors: Georg Engelhardt, Sayan Choudhury, and W. Vincent Liu
- Abstract要約: フロッケ理論は、強いレーザー場と相互作用する原子の力学を記述するために用いられる。
Floquet理論と量子光学をフルカウンティング統計学の枠組みを用いて統一する。
我々の結果は、効率的な量子メモリと量子演算の設計の道を開いた。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Periodically-driven quantum systems can exhibit a plethora of intriguing
non-equilibrium phenomena that can be analyzed using Floquet theory. Naturally,
Floquet theory is employed to describe the dynamics of atoms interacting with
intense laser fields. However, this semiclassical analysis can not account for
quantum-optical phenomena that rely on the quantized nature of light. In this
paper, we take a significant step to go beyond the semiclassical description of
atom-photon coupled systems by unifying Floquet theory with quantum optics
using the framework of Full-Counting Statistics. This is achieved by
introducing counting fields that keep track of the photonic dynamics. This
formalism, which is dubbed ``Photon-resolved Floquet theory" (PRFT), is based
on two-point tomographic measurements, instead of the two-point projective
measurements used in standard Full-Counting Statistics. Strikingly, the PRFT
predicts the generation of macroscopic light-matter entanglement when atoms
interact with multimode electromagnetic fields, thereby leading to complete
decoherence of the atomic subsystem in the basis of the Floquet states. This
decoherence occurs rapidly in the optical frequency regime, but is negligible
in the radio frequency regime. Our results thus pave the way for the design of
efficient quantum memories and quantum operations. Finally, employing the PRFT,
we propose a quantum communication protocol that can significantly outperform
the state-of-art few-photon protocols by two orders of magnitude or better. The
PRFT potentially leads to new insights in various Floquet settings including
spectroscopy, thermodynamics, quantum metrology, and quantum simulations.
- Abstract（参考訳）: 周期的に駆動される量子系は、フロケ理論を用いて解析できる興味深い非平衡現象の多元性を示すことができる。
当然、フロケ理論は強いレーザー場と相互作用する原子の力学を記述するために用いられる。
しかし、この半古典的解析は、光の量子化の性質に依存する量子光学現象を説明できない。
本稿では、フルカウンティング統計の枠組みを用いてフロッケ理論と量子光学を統合することにより、原子-光子結合系の半古典的記述を超越する大きな一歩を踏み出す。
これは、フォトニックダイナミクスを追跡するカウントフィールドを導入することで達成される。
この形式論は「photon-resolved floquet theory」(prft)と呼ばれ、標準的な全数統計で使われる2点の射影計測ではなく、2点の断層計測に基づいている。
PRFTは、マルチモード電磁場と相互作用する原子がFloquet状態に基づいて原子サブシステムを完全にデコヒーレンスするときに、マクロマターの絡み合いが発生することを予測している。
このデコヒーレンスは光周波数系では急速に発生するが、無線周波数系では無視される。
その結果,効率的な量子記憶と量子演算の設計への道が開けた。
最後に、prftを用いて、最先端の少数光子プロトコルを2桁以上大きく上回る量子通信プロトコルを提案する。
PRFTは、分光、熱力学、量子力学、量子シミュレーションなど、様々なフロケット設定における新たな洞察をもたらす可能性がある。
関連論文リスト
- Photon-resolved Floquet theory I: Full-Counting statistics of the driving field in Floquet systems [0.0]
光子分解フロケ理論(PRFT)は、複数のコヒーレント駆動モードの間の光子フラックスの統計を予測するために開発された。
PRFTは、分光学的量子センシングプロトコル、半導体ナノ構造におけるリフレクションメトリーなど、改良された量子センシング方法の道を開く。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-07-25T03:07:40Z) - Entanglement of photonic modes from a continuously driven two-level system [34.50067763557076]
量子エミッタ(超伝導量子ビット)をコヒーレントドライブで連続的にエキサイティングすることで, 絡み合ったフォトニックモードを実験的に生成する。
共鳴蛍光スペクトルの2つの側バンドから抽出したモード間の絡み合いが生じることを示す。
本手法は, 様々な物理プラットフォームにおいて, 絡み合いを高速に分散するために有効である。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-07-10T18:48:41Z) - A Theory of Quantum Jumps [44.99833362998488]
我々は、量子化された電磁場に結合した原子の理想化されたモデルにおける蛍光と量子ジャンプ現象について研究する。
この結果は、顕微鏡システムの量子力学的記述における基本的なランダム性の導出に起因している。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-04-16T11:00:46Z) - Comprehensive scheme for identifying defects in solid-state quantum
systems [0.0]
固体量子エミッタは、光学量子技術に必要なコンポーネントの1つである。
六方晶窒化ホウ素中の量子エミッタの完全な光学指紋の計算を実証する。
本稿では, 特定の量子アプリケーションにおけるエミッタの適合性を予測するために本手法を適用した。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-05-29T05:28:27Z) - Few-photon transport via a multimode nonlinear cavity: theory and
applications [0.0]
導波路結合型多モード光共振器による光子輸送を2次バルク非線形性で検討した。
我々の結果は、全光量子情報処理および量子ネットワークプロトコルにおける量子フォトニック回路の顕著な応用につながるかもしれない。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-09-08T15:28:05Z) - Multiphoton Quantum van Cittert-Zernike Theorem [0.0]
我々は, 多光子系の散乱と干渉効果を記述するために, 量子ファンシッター・ツェンニーク定理を導入する。
条件付き測定により、ショットノイズ限界以下の減衰量子統計量を持つ多光子系の全光合成が可能となることを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-02-15T01:14:49Z) - Photon-mediated Stroboscopic Quantum Simulation of a $\mathbb{Z}_{2}$
Lattice Gauge Theory [58.720142291102135]
格子ゲージ理論(LGT)の量子シミュレーションは、非摂動粒子と凝縮物質物理学に取り組むことを目的としている。
現在の課題の1つは、量子シミュレーション装置に自然に含まれない4体(プラケット)相互作用が現れる1+1次元を超えることである。
原子物理学の最先端技術を用いて基底状態の調製とウィルソンループの測定方法を示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-07-27T18:10:08Z) - Revealing higher-order light and matter energy exchanges using quantum
trajectories in ultrastrong coupling [0.0]
量子軌道の定式化を超強結合を持つ開量子系に拡張する。
我々は、選択された無声化(すなわち、システムの出力場の収集方法)が量子軌道に与える影響を分析する。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-07-19T11:22:12Z) - Waveguide quantum electrodynamics: collective radiance and photon-photon
correlations [151.77380156599398]
量子電磁力学は、導波路で伝播する光子と局在量子エミッタとの相互作用を扱う。
我々は、誘導光子と順序配列に焦点をあて、超放射および準放射状態、束縛光子状態、および有望な量子情報アプリケーションとの量子相関をもたらす。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-03-11T17:49:52Z) - Quantum Hall phase emerging in an array of atoms interacting with
photons [101.18253437732933]
位相量子相は現代物理学の多くの概念の根底にある。
ここでは、トポロジカルエッジ状態、スペクトルランダウレベル、ホフスタッターバタフライを持つ量子ホール相が、単純な量子系に出現することを明らかにする。
このようなシステムでは、古典的なディックモデルによって記述されている光に結合した2レベル原子(量子ビット)の配列が、最近、低温原子と超伝導量子ビットによる実験で実現されている。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-03-18T14:56:39Z) - Probing the Universality of Topological Defect Formation in a Quantum
Annealer: Kibble-Zurek Mechanism and Beyond [46.39654665163597]
一次元横フィールドイジングモデルによるトポロジカル欠陥生成の実験的検討について報告する。
位相フリップ誤差を伴う開系量子力学のKZMにより量子シミュレータの結果を実際に説明できることが判明した。
これは、環境からの孤立を仮定する一般化KZM理論の理論的予測が、その元のスコープを越えてオープンシステムに適用されることを意味する。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-01-31T02:55:35Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。