論文の概要: Demonstration of deterministic SWAP gate between superconducting and frequency-encoded microwave-photon qubits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2302.04548v1
• Date: Thu, 9 Feb 2023 10:27:16 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-10 16:11:36.095825
• Title: Demonstration of deterministic SWAP gate between superconducting and frequency-encoded microwave-photon qubits
• Title（参考訳）: 超伝導と周波数符号化マイクロ波光量子ビット間の決定論的スワップゲートの実証
• Authors: Kazuki Koshino and Kunihiro Inomata
• Abstract要約: 超伝導原子とマイクロ波光子量子ビットの間にSWAPゲートを示す。 原子と光子量子ビット間の双方向量子状態移動を確認した。 現在の原子光子ゲートはゲート型のその場調整性を備えており、分散量子計算における様々な応用を可能にする。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The number of superconducting qubits contained in a single quantum processor is increasing steadily. However, to realize a truly useful quantum computer, it is inevitable to increase the number of qubits much further by distributing quantum information among distant processors using flying qubits. Here, we demonstrate a key element towards this goal, namely, a SWAP gate between the superconducting-atom and microwave-photon qubits. The working principle of this gate is the single-photon Raman interaction, which results from strong interference in one-dimensional optical systems and enables a high gate fidelity insensitively to the pulse shape of the photon qubit, by simply bouncing the photon qubit at a cavity attached to the atom qubit. We confirm the bidirectional quantum state transfer between the atom and photon qubits. The averaged fidelity of the photon-to-atom (atom-to-photon) state transfer reaches 0.829 (0.801), limited mainly by the energy relaxation time of the atom qubit. The present atom-photon gate, equipped with an in situ tunability of the gate type, would enable various applications in distributed quantum computation using superconducting qubits and microwave photons.
• Abstract（参考訳）: 単一量子プロセッサに含まれる超伝導量子ビットの数は着実に増加している。 しかし、真に有用な量子コンピュータを実現するには、フライング量子ビットを用いて、遠くのプロセッサ間で量子情報を分散することにより、量子ビット数をさらに増やすことは避けられない。 ここでは、この目標、すなわち超伝導原子とマイクロ波光子量子ビットの間のSWAPゲートに対する重要な要素を示す。 このゲートの動作原理は単光子ラマン相互作用であり、これは1次元の光学系に強い干渉をもたらし、原子量子ビットに取り付けられたキャビティで光子量子ビットをバウンシングすることによって、光子量子ビットのパルス形状に対して高いゲート忠実性を可能にする。 原子と光子量子ビット間の双方向量子状態移動を確認した。 光子対原子(原子対光子)状態移動の平均忠実度は0.829 (0.801)に達し、主に原子量子ビットのエネルギー緩和時間によって制限される。 現在の原子光子ゲートはゲート型のその場調整性を備えており、超伝導量子ビットとマイクロ波光子を用いた分散量子計算に様々な応用が期待できる。

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