論文の概要: Design of an ultra-low mode volume piezo-optomechanical quantum transducer

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.03664v1
• Date: Tue, 7 Mar 2023 05:56:16 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-08 16:26:29.148058
• Title: Design of an ultra-low mode volume piezo-optomechanical quantum transducer
• Title（参考訳）: 超低モード容量ピエゾ機械式量子トランスデューサの設計
• Authors: Piero Chiappina, Jash Banker, Srujan Meesala, David Lake, Steven Wood, Oskar Painter
• Abstract要約: マイクロ波から光領域へのコヒーレントな量子状態の変換は、量子ネットワークと分散量子コンピューティングにおいて重要な役割を果たす。 シリコンプラットフォーム上に形成したハイブリットニオブ酸リチウムを用いた圧電オプトメカニカルデバイスの設計について述べる。 このトランスデューサは,超伝導トランスモン量子ビットに共振結合してパルスモードで10kHz繰り返し動作した場合に,0.5付加雑音量子数で最大35%の固有変換効率を実現することができると推定した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.41104099603771493
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Coherent transduction of quantum states from the microwave to the optical domain can play a key role in quantum networking and distributed quantum computing. We present the design of a piezo-optomechanical device formed in a hybrid lithium niobate on silicon platform, that is suitable for microwave-to-optical quantum transduction. Our design is based on acoustic hybridization of an ultra-low mode volume piezoacoustic cavity with an optomechanical crystal cavity. The strong piezoelectric nature of lithium niobate allows us to mediate transduction via an acoustic mode which only minimally interacts with the lithium niobate, and is predominantly silicon-like, with very low electrical and acoustic loss. We estimate that this transducer can realize an intrinsic conversion efficiency of up to 35% with <0.5 added noise quanta when resonantly coupled to a superconducting transmon qubit and operated in pulsed mode at 10 kHz repetition rate. The performance improvement gained in such hybrid lithium niobate-silicon transducers make them suitable for heralded entanglement of qubits between superconducting quantum processors connected by optical fiber links.
• Abstract（参考訳）: マイクロ波から光領域への量子状態のコヒーレント変換は、量子ネットワークと分散量子コンピューティングにおいて重要な役割を果たす。 シリコンプラットフォーム上に形成したハイブリッドニオブ酸リチウムで形成した圧電オプトメカニカルデバイスの設計について,マイクロ波-光量子トランスダクションに適した設計法を提案する。 本設計は,超低モード容積ピエゾ音響キャビティと光メカニカル結晶キャビティの音響ハイブリッド化に基づいている。 ニオブ酸リチウムの強い圧電特性は、ニオブ酸リチウムと最小限の相互作用しか持たないアコースティックモードによるトランスダクションを媒介し、電気的および音響的損失が非常に低いシリコン様である。 このトランスデューサは,超伝導トランスモン量子ビットに共振結合し,パルスモードで10kHzの繰り返し速度で動作した場合に,0.5添加ノイズ量子化で35%の固有変換効率を実現することができると推定した。 このようなハイブリッドなニオブ酸リチウム-シリコントランスデューサの性能向上は、光ファイバリンクで接続された超伝導量子プロセッサ間の量子ビットの絡み合いに適している。

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