論文の概要: Theory of strong down-conversion in multi-mode cavity and circuit QED
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2210.14681v1
- Date: Wed, 26 Oct 2022 12:59:30 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-21 13:24:10.014201
- Title: Theory of strong down-conversion in multi-mode cavity and circuit QED
- Title（参考訳）: 多モードキャビティと回路QEDにおける強ダウンコンバージョンの理論
- Authors: Nitish Mehta, Cristiano Ciuti, Roman Kuzmin, Vladimir E. Manucharyan
- Abstract要約: 我々は多モード空洞量子電磁力学の超強結合状態を再考する。
空洞の線形スペクトルは、コヒーレント単一光子ダウンコンバージョン過程のクビット誘起カスケードに付随する複雑な微細構造を得ることができるという新しい予測がなされた。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We revisit the superstrong coupling regime of multi-mode cavity quantum
electrodynamics (QED), defined to occur when the frequency of vacuum Rabi
oscillations between the qubit and the nearest cavity mode exceeds the cavity's
free spectral range. A novel prediction is made that the cavity's linear
spectrum, measured in the vanishing power limit, can acquire an intricate fine
structure associated with the qubit-induced cascades of coherent single-photon
down-conversion processes. This many-body effect is hard to capture by a
brute-force numerics and it is sensitive to the light-matter coupling
parameters both in the infra-red and the ultra-violet limits. We focused at the
example case of a superconducting fluxonium qubit coupled to a long
transmission line section. The conversion rate in such a circuit QED setup can
readily exceed a few MHz, which is plenty to overcome the usual decoherence
processes. Analytical calculations were made possible by an unconventional
gauge choice, in which the qubit circuit interacts with radiation via the
flux/charge variable in the low-/high-frequency limits, respectively. Our
prediction of the fine spectral structure lays the foundation for the "strong
down-conversion" regime in quantum optics, in which a single photon excited in
a non-linear medium spontaneously down-converts faster than it is absorbed.
- Abstract（参考訳）: 我々は、キュービットと近接キャビティモードの間の真空ラビ振動の周波数がキャビティの自由スペクトル範囲を超えたときに定義される多モード空洞量子電磁力学(QED)の超強結合状態を再考する。
新しい予測では、キャビティの線形スペクトルは消滅するパワー限界で測定され、コヒーレント単光子ダウンコンバージョン過程のキュービット誘起カスケードに関連する複雑な微細構造を得ることができる。
この多体効果はブルート力の数値では捉えるのが難しく、赤外線と紫外線の限界の両方において光マッター結合パラメータに敏感である。
長い伝送線路断面に結合した超伝導フラクソニウム量子ビットの例に着目した。
このような回路QEDセットアップにおける変換レートは、容易に数MHzを超えることができ、通常のデコヒーレンスプロセスを克服するのに十分である。
解析計算は、量子ビット回路が低/高周波限界における磁束/電荷変数を介して放射と相互作用する非伝統的なゲージ選択によって可能となった。
我々の微視的スペクトル構造の予測は、非線形媒質で励起された1つの光子が吸収されるよりも自発的にダウンコンバージョンする量子光学における「強いダウンコンバージョン」理論の基礎を成している。
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