論文の概要: Transmon-qubit readout using in-situ bifurcation amplification in the
mesoscopic regime
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2210.04793v2
- Date: Wed, 24 Jan 2024 07:48:21 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-01-25 18:15:57.503092
- Title: Transmon-qubit readout using in-situ bifurcation amplification in the
mesoscopic regime
- Title（参考訳）: メソスコピック状態におけるin-situ bifurcation増幅を用いたtransmon-qubitreadout
- Authors: R. Dassonneville, T. Ramos, V. Milchakov, C. Mori, L. Planat, F.
Foroughi, C. Naud, W. Hasch-Guichard, J. J. Garcia-Ripoll, N. Roch and O.
Buisson
- Abstract要約: 量子ビットに結合したポラリトニックメータの駆動に対する非線形応答に基づいて,トランモン量子ビットの読み出しを実演する。
単発の忠実度は98.6$%であり、積分時間は500 nsであり、外部量子制限増幅器は不要である。
- 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: We demonstrate a transmon qubit readout based on the nonlinear response to a
drive of polaritonic meters in-situ coupled to the qubit. Inside a 3D readout
cavity, we place a transmon molecule consisting of a transmon qubit and an
ancilla mode interacting via non-perturbative cross-Kerr coupling. The cavity
couples strongly only to the ancilla mode, leading to hybridized lower and
upper polaritonic meters. Both polaritons are anharmonic and dissipative, as
they inherit a self-Kerr nonlinearity $U$ from the ancilla and effective decay
$\kappa$ from the open cavity. Via the ancilla, the polariton meters also
inherit the non-perturbative cross-Kerr coupling to the qubit. This results in
a high qubit-dependent displacement $2\chi > \kappa, ~U$ that can be read out
via the cavity without causing Purcell decay. Moreover, the polariton meters,
being nonlinear resonators, present bistability, and bifurcation behavior when
the probing power increases. In this work, we focus on the bifurcation at low
power in the few-photon regime, called the mesoscopic regime, which is
accessible when the self-Kerr and decay rates of the polariton meter are
similar $U\sim \kappa$. Capitalizing on a latching mechanism by bifurcation,
the readout is sensitive to transmon qubit relaxation error only in the first
tens of nanoseconds. We thus report a single-shot fidelity of 98.6 $\%$ while
having an integration time of a 500 ns and no requirement for an external
quantum-limited amplifier.
- Abstract（参考訳）: 量子ビットに結合したポラリトニックメータの駆動に対する非線形応答に基づいて,トランモン量子ビットの読み出しを実演する。
3次元読み出しキャビティ内で、トランスモンキュービットと非摂動クロスカーカップリングを介して相互作用するアンシラモードからなるトランスモン分子を配置する。
空洞はアンシラモードにのみ強く結合し、下方偏光度と上方偏光度がハイブリッド化される。
いずれのポラリトンも反調和的かつ散逸的であり、それらは空洞から自己ケラ非線形性 u$ を継承し、有効減衰 $\kappa$ を開空洞から受け継いでいる。
アンシラを介して、ポラリトンメーターは非摂動クロスカーカップリングをキュービットに継承する。
これにより、高い量子ビット依存の変位 2\chi > \kappa, ~u$ となり、これはパーセルの崩壊を引き起こすことなくキャビティを介して読み出すことができる。
さらに、非線形共振器であるポラリトンメータは、プローブパワーが増加すると、安定性、分岐挙動を示す。
本研究は,数光子系における低消費電力での分岐に着目したメソスコピックレジーム(メソスコピックレジーム)であり,ポラリトンメータの自己Kerrと崩壊速度が同じような$U\sim \kappa$である場合にアクセス可能である。
分岐によってラッチング機構に乗じた読み出しは、最初の10ナノ秒でのみトランスモン量子ビット緩和誤差に敏感である。
したがって、500 nsの積分時間を持ち、外部の量子制限増幅器の必要のないシングルショット忠実度を98.6 $\%$とする。
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