論文の概要: Anomalous energy exchanges and Wigner function negativities in a single qubit gate

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2210.05323v1
• Date: Tue, 11 Oct 2022 10:26:14 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-22 22:29:59.617401
• Title: Anomalous energy exchanges and Wigner function negativities in a single qubit gate
• Title（参考訳）: 単一量子ゲートにおける異常エネルギー交換とウィグナー関数の負性
• Authors: Maria Maffei, Cyril Elouard, Bruno O. Goes, Benjamin Huard, Andrew N. Jordan, Alexia Auff\`eves
• Abstract要約: 異常な弱い値とウィグナー関数の負性は、量子的文脈性の証人としてよく知られている。 導波路内を走行する共振コヒーレント場によって生じる単一キュービットゲートのエネルギー解析において,これらの効果が生じることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Anomalous weak values and Wigner function's negativity are well known witnesses of quantum contextuality. We show that these effects occur when analyzing the energetics of a single qubit gate generated by a resonant coherent field traveling in a waveguide. The buildup of correlations between the qubit and the field is responsible for bounds on the gate fidelity, but also for a nontrivial energy balance recently observed in a superconducting setup. In the experimental scheme, the field is continuously monitored through heterodyne detection and then post-selected over the outcomes of a final qubit's measurement. The post-selected data can be interpreted as field's weak values and can show anomalous values in the variation of the field's energy. We model the joint system dynamics with a collision model, gaining access to the qubit-field entangled state at any time. We find an analytical expression of the quasi-probability distribution of the post-selected heterodyne signal, i.e. the conditional Husimi-Q function. The latter grants access to all the field's weak values: we use it to obtain that of the field's energy change and display its anomalous behaviour. Finally, we derive the field's conditional Wigner function and show that anomalous weak values and Wigner function's negativities arise for the same values of the gate's angle.
• Abstract（参考訳）: 異常な弱い値とウィグナー関数の負性は量子的文脈性の証人として知られている。 導波路内を走行する共振コヒーレント場によって生じる単一キュービットゲートのエネルギー解析において,これらの効果が生じることを示す。 量子ビットと場の相関関係の蓄積はゲート忠実度の境界に責任を負うが、超伝導系で最近観測された非自明なエネルギーバランスにも責任を負う。 実験では, ヘテロダイン検出により連続的にフィールドをモニタリングし, 最終的な量子ビット測定の結果をポストセレクトする。 選択後のデータは、フィールドの弱い値として解釈でき、フィールドのエネルギーの変動に異常な値を示すことができる。 我々は衝突モデルを用いて結合系力学をモデル化し、いつでもクビットフィールドの絡み合った状態にアクセスすることができる。 選択後ヘテロダイン信号の準確率分布,すなわち条件付きフシミ-Q関数の解析式を求める。 後者は、フィールドのすべての弱い値へのアクセスを許可する: フィールドのエネルギー変化の値を取得し、その異常な振る舞いを表示する。 最後に、フィールドの条件付ウィグナー関数を導出し、異常な弱値とウィグナー関数のネガティビティがゲートの角度の同じ値に対して生じることを示す。

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