論文の概要: Effect of Measurement Backaction on Quantum Clock Precision Studied with a Superconducting Circuit

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2207.11043v3
• Date: Fri, 22 Sep 2023 00:52:54 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-09-25 19:45:56.239647
• Title: Effect of Measurement Backaction on Quantum Clock Precision Studied with a Superconducting Circuit
• Title（参考訳）: 超伝導回路を用いた量子時計精度に及ぼす測定バックアクションの影響
• Authors: Xin He, Prasanna Pakkiam, Adil A. Gangat, Michael J. Kewming, Gerard J. Milburn, and Arkady Fedorov
• Abstract要約: ゼロ温度付近の量子時計の精度について検討する。 各体制における時計の精度は等しい。 我々は,我々の量子時計が精度の変動不確実性関係に従うことを実験的に検証した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 13.318874561490933
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We theoretically and experimentally study the precision of a quantum clock near zero temperature, explicitly accounting for the effect of continuous measurement. The clock is created by a superconducting transmon qubit dispersively coupled to an open coplanar resonator. The cavity and qubit are driven by coherent fields, and the cavity output is monitored with a quantum-noise-limited amplifier. When the continuous measurement is weak, it induces persistent coherent oscillations (with fluctuating periods) in the conditional moments of the qubit's energy probability distribution, which are manifest in the output of the resonator. On the other hand, strong continuous measurement leads to an incoherent cycle of quantum jumps. We theoretically find an equality for the precision of the clock in each regime. Independently from the equalities, we derive a kinetic uncertainty relation for the precision, and find that both equalities satisfy this uncertainty relation. Finally, we experimentally verify that our quantum clock obeys the kinetic uncertainty relation for the precision, thus making an explicit link between the (kinetic) thermodynamic behavior of the clock and its precision, and achieving an experimental test of a kinetic uncertainty relation in the quantum domain.
• Abstract（参考訳）: 量子時計の温度近辺の精度を理論的に実験的に検討し,連続測定の影響を明示的に考慮した。 クロックは、オープンコプラナー共振器に分散結合された超伝導トランスモン量子ビットによって生成される。 キャビティとキュービットはコヒーレントフィールドによって駆動され、キャビティ出力は量子ノイズ制限増幅器で監視される。 連続測定が弱い場合には、共振器の出力に現れる量子ビットのエネルギー確率分布の条件モーメントにおける持続的コヒーレント振動(変動周期を伴う)を誘導する。 一方、強い連続測定は量子ジャンプの一貫性のないサイクルにつながる。 理論上、各レジームにおけるクロックの精度の平等性を見出す。 等式から独立して、精度に対する不確実性関係を導出し、両等式がこの不確実性関係を満たすことを確認する。 最後に、我々の量子時計は、精度の運動不確実性関係に従うことを実験的に検証し、クロックの(運動)熱力学挙動と精度との明示的なリンクを作り、量子領域における運動不確実性関係を実験的に検証した。

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