論文の概要: Fast Generation of High-Fidelity Mechanical Non-Gaussian States via Additional Amplifier and Photon Subtraction

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2211.00976v2
• Date: Thu, 7 Sep 2023 04:36:21 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-09-08 17:57:25.485747
• Title: Fast Generation of High-Fidelity Mechanical Non-Gaussian States via Additional Amplifier and Photon Subtraction
• Title（参考訳）: 加算増幅器と光子サブトラクションによる高忠実度非ガウス状態の高速生成
• Authors: Dong-Long Hu, Jia-Jin Zou, Feng-Xiao Sun, Jie-Qiao Liao, Qiongyi He, Ze-Liang Xiang
• Abstract要約: 高次相関特性を持つ非ガウス状態(NGS)は、量子情報処理に幅広い応用がある。 オープンなオプティメカルシステムにおいて,シュリンガー・キャット状態とフォック状態という2種類の機械的NGSを忠実に生成するプロトコルを提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Non-Gaussian states (NGSs) with higher-order correlation properties have wide-range applications in quantum information processing. However, the generation of such states with high quality still faces practical challenges. Here, we propose a protocol to faithfully generate two types of mechanical NGSs, i.e., Schr\"{o}dinger cat states and Fock states, in open optomechanical systems, even when the cooperativity is smaller than one ($g^2/\kappa\gamma<1$). In contrast to the usual scheme, a short squeezed field is pumped to rapidly entangle with a mechanical resonator via a beam-splitter-like optomechanical interaction, effectively reducing the mechanical decoherence. Furthermore, by performing an additional amplifier and a following multi photon subtraction on the entangled optical field, one can selectively obtain the high-fidelity mechanical cat and Fock states. This protocol is robust to various imperfections, allowing it to be implemented with state-of-the-art experimental systems with close to unit fidelity. Moreover, it can be extended to generate a four-component cat state and provide possibilities for future quantum applications of NGSs.
• Abstract（参考訳）: 高次相関特性を持つ非ガウス状態(NGS)は、量子情報処理に幅広い応用がある。 しかし、高品質な状態の生成は、いまだに実践的な課題に直面している。 本稿では,オープンオプティカルシステムにおいて,協調性が1 (g^2/\kappa\gamma<1$) より小さい場合でも,2種類のメカニカルngs,すなわち schr\"{o}dinger cat state と fock state を忠実に生成するプロトコルを提案する。 通常の方式とは対照的に、短絞り場をポンピングしてビームスプリッター状の光機械的相互作用を介してメカニカル共振器と迅速に絡み合い、メカニカルデコヒーレンスを効果的に低減する。 さらに、エンタングル光電界で追加増幅器及び以下のマルチ光子減算を行うことにより、高忠実なメカニカルキャット及びフォック状態を選択的に得ることができる。 このプロトコルは様々な不完全さに頑健であり、単位忠実度に近い最先端の実験システムで実装できる。 さらに、4成分の猫状態を生成するように拡張し、将来のNGSの量子応用の可能性を提供する。

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