論文の概要: Studying phonon coherence with a quantum sensor

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2302.00221v1
• Date: Wed, 1 Feb 2023 03:52:01 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-02 18:03:01.166337
• Title: Studying phonon coherence with a quantum sensor
• Title（参考訳）: 量子センサを用いたフォノンコヒーレンスの研究
• Authors: Agnetta Y. Cleland, E. Alex Wollack, Amir H. Safavi-Naeini
• Abstract要約: 量子センサとして超伝導量子ビットを用いて,フォノン数分解測定を行った。 我々は、非指数エネルギー崩壊と、脱落速度の状態サイズ依存的な減少を観察する。 量子状態におけるTLSによるフォノン脱コヒーレンスを詳細に検討した。
• 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: In the field of quantum technology, nanomechanical oscillators offer a host of useful properties given their compact size, long lifetimes, and ability to detect force and motion. Their integration with superconducting quantum circuits shows promise for hardware-efficient computation architectures and error-correction protocols based on superpositions of mechanical coherent states. One limitation of this approach is decoherence processes affecting the mechanical oscillator. Of particular interest are two-level system (TLS) defects in the resonator host material, which have been widely studied in the classical domain, primarily via measurements of the material loss tangent. In this manuscript, we use a superconducting qubit as a quantum sensor to perform phonon number-resolved measurements on a phononic crystal cavity. This enables a high-resolution study of mechanical dissipation and dephasing in coherent states of variable size (mean phonon number $\navg\simeq1-10$). We observe nonexponential energy decay and a state size-dependent reduction of the dephasing rate, which we attribute to interactions with TLS. Using a numerical model, we reproduce the energy decay signatures (and to a lesser extent, the dephasing signatures) via mechanical emission into a small ensemble ($N=5$) of saturable and rapidly dephasing TLS. Our findings comprise a detailed examination of TLS-induced phonon decoherence in the quantum regime.
• Abstract（参考訳）: 量子技術の分野では、ナノメカニカル発振器はそのコンパクトなサイズ、長寿命、力や動きを検出する能力から、多くの有用な特性を提供する。 超伝導量子回路との統合により、機械的なコヒーレント状態の重ね合わせに基づくハードウェア効率の高い計算アーキテクチャと誤り訂正プロトコルが期待できる。 このアプローチの1つの制限は、機械振動子に影響を与えるデコヒーレンスプロセスである。 特に興味深いのは、共振器ホスト材料の2レベルシステム(tls)欠陥であり、主に材料損失接点の測定によって古典領域で広く研究されている。 本原稿では,量子センサとして超伝導量子ビットを用い,フォノン数分解測定をフォノン結晶空洞上で行う。 これにより、メカニカルな散逸と可変サイズのコヒーレント状態(平均音素数$\navg\simeq1-10$)の強調の高分解能な研究が可能になる。 我々は,TLSとの相互作用に起因する非指数エネルギー崩壊と脱落速度の状態サイズ依存的な減少を観察する。 数値モデルを用いて、機械的放出によるエネルギー崩壊シグネチャ(およびより少ない程度、デファス化シグネチャ)を、飽和で急速にデファス化するTLSの小さなアンサンブル(N=5$)に再現する。 量子状態におけるTLSによるフォノン脱コヒーレンスを詳細に検討した。

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