論文の概要: A high-fidelity microwave beamsplitter with a parity-protected converter
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.00959v1
- Date: Thu, 2 Mar 2023 04:30:01 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-03 15:59:30.564837
- Title: A high-fidelity microwave beamsplitter with a parity-protected converter
- Title（参考訳）: パリティ保護コンバータを用いた高忠実マイクロ波ビームスプリッタ
- Authors: Yao Lu, Aniket Maiti, John W. O. Garmon, Suhas Ganjam, Yaxing Zhang,
Jahan Claes, Luigi Frunzio, S. M. Girvin, Robert J. Schoelkopf
- Abstract要約: マイクロ波共振器間の高速で高忠実な操作は、ボゾン量子計算とシミュレーションにとって重要なツールである。
魅力的なアプローチは、非線形コンバータを介してこれらの共振器を結合し、RF駆動でパラメトリックプロセスを作動させることである。
我々は、駆動周波数と環境騒音のスペクトルを慎重に管理することに加えて、コンバータハミルトンの組込み対称性を活用することにより、不要な非線形相互作用を抑えることができることを示した。
我々は、このビームスプリッタをキャビティのジョイント単一光子部分空間に特徴付け、ビームスプリッタゲートを実現するために光子損失イベントを検出し、後選択できることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.4885576825259093
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Fast, high-fidelity operations between microwave resonators are an important
tool for bosonic quantum computation and simulation with superconducting
circuits. An attractive approach for implementing these operations is to couple
these resonators via a nonlinear converter and actuate parametric processes
with RF drives. It can be challenging to make these processes simultaneously
fast and high fidelity, since this requires introducing strong drives without
activating parasitic processes or introducing additional decoherence channels.
We show that in addition to a careful management of drive frequencies and the
spectrum of environmental noise, leveraging the inbuilt symmetries of the
converter Hamiltonian can suppress unwanted nonlinear interactions, preventing
converter-induced decoherence. We demonstrate these principles using a
differentially-driven DC-SQUID as our converter, coupled to two high-Q
microwave cavities. Using this architecture, we engineer a highly-coherent
beamsplitter and fast ($\sim$ 100 ns) swaps between the cavities, limited
primarily by their intrinsic single-photon loss. We characterize this
beamsplitter in the cavities' joint single-photon subspace, and show that we
can detect and post-select photon loss events to achieve a beamsplitter gate
fidelity exceeding 99.98$\%$, which to our knowledge far surpasses the current
state of the art.
- Abstract（参考訳）: マイクロ波共振器間の高速で高忠実な動作は、ボゾン量子計算と超伝導回路によるシミュレーションにとって重要なツールである。
これらの操作を実装するための魅力的なアプローチは、非線形コンバータを介してこれらの共振器を結合し、パラメトリックプロセスをRFドライブで作動させることである。
寄生過程を活性化することなく強力なドライブを導入するか、さらにデコヒーレンスチャネルを導入する必要があるため、これらのプロセスを同時に高速かつ高忠実にすることは困難である。
本研究では, 駆動周波数と環境騒音のスペクトルを慎重に管理することに加えて, 変換器ハミルトンの内蔵対称性を利用して不要な非線形相互作用を抑制でき, コンバータによるデコヒーレンスを防止できることを示す。
差動駆動型DC-SQUIDをコンバータとし、2つの高Qマイクロ波キャビティを組み合わせたこれらの原理を実証する。
このアーキテクチャを用いて、高コヒーレントなビームスプリッターと高速な($100 ns)キャビティ間のスワップを設計した。
このビームスプリッターをキャビティのジョイント単光子部分空間で特徴付けし、光子損失イベントを検出後選択することで、ビームスプリッターゲートの忠実度が99.98$\%$を超えることを証明し、我々の知識が現在のアートをはるかに上回っていることを示す。
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