論文の概要: Qubit readouts enabled by qubit cloaking

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.00895v3
• Date: Wed, 8 Nov 2023 22:00:42 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-11-10 18:22:19.111934
• Title: Qubit readouts enabled by qubit cloaking
• Title（参考訳）: qubit cloakingによるQubit Readoutsの実現
• Authors: Manuel H. Mu\~noz-Arias, Crist\'obal Lled\'o, Alexandre Blais
• Abstract要約: 時間依存ドライブは量子コンピューティングの取り組みにおいて重要な役割を果たす。 シングルキュービット制御、論理演算の絡み合い、およびキュービットの読み出しを可能にする。 クビット・クローキングは、Lled'o, Dassonneville, et alで導入された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 49.1574468325115
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Time-dependent drives play a crucial role in quantum computing efforts with circuit quantum electrodynamics. They enable single-qubit control, entangling logical operations, as well as qubit readout. However, their presence can lead to deleterious effects such as large ac-Stark shifts and unwanted qubit transitions ultimately reflected into reduced control or readout fidelities. Qubit cloaking was introduced in Lled\'o, Dassonneville, et al. [C. Lled\'o, R. Dassonneville, A. Moulinas et al., Nat. Commun. \textbf{14}, 6313 (2023)] to temporarily decouple the qubit from the coherent photon population of a driven cavity, allowing for the application of arbitrary displacements to the cavity field while avoiding the deleterious effects on the qubit. For qubit readout, cloaking permits to prearm the cavity with an, in principle, arbitrarily large number of photons, in anticipation to the qubit-state-dependent evolution of the cavity field, allowing for improved readout strategies. Here we take a closer look at two of them. First, arm-and-release readout, introduced together with qubit cloaking, where after arming the cavity the cloaking mechanism is released and the cavity field evolves under the application of a constant drive amplitude. Second, an arm-and-longitudinal readout scheme, where the cavity drive amplitude is slowly modulated after the release. We show that the two schemes complement each other, offering an improvement over the standard dispersive readout for any values of the dispersive interaction and cavity decay rate, as well as any target measurement integration time. Our results provide a recommendation for improving qubit readout without changes to the standard circuit QED architecture.
• Abstract（参考訳）: 時間依存ドライブは、回路量子力学における量子コンピューティングの取り組みにおいて重要な役割を果たす。 単一キュービットの制御、論理演算の絡み込み、およびキュービットの読み出しを可能にする。 しかし、それらの存在は、大きな交流スタークシフトや不要な量子ビット遷移のような有害な効果を招き、最終的には制御の低下や読み出しのフィデリティに反映される。 クビット・クローキングは、Lled\'o, Dassonneville, et alで導入された。 [c。 Lled\'o, R. Dassonneville, A. Moulinas et al., Nat. 共産。 \textbf{14}, 6313 (2023)] 駆動キャビティのコヒーレント光子集団から一時的にキュービットを分離し、キュービットに対する有害な影響を避けつつキャビティフィールドへの任意の変位を適用できるようにする。 キュービット読み出しでは、クローキングはキャビティフィールドのキュービット状態に依存した進化を期待して、原則として多数の光子でキャビティをプリアームすることを可能にし、読み出し戦略を改善することができる。 ここでは2つを詳しく見ていきます。 まず、キュービットクローキングと共に導入されたarm-and-release readoutでは、キャビティをアーミングした後、クローキング機構が解放され、キャビティフィールドは一定駆動振幅の印加下で進化する。 第2に、キャビティ駆動振幅が解放後にゆっくりと変調されるアーム・アンド・縦方向読み出し方式である。 これら2つのスキームは相互に補完し、分散相互作用と空洞崩壊率の値の標準分散読み出しよりも改善され、目標測定積分時間も改善されることを示す。 この結果から,標準回路QEDアーキテクチャを変更することなく,量子ビットの読み出しを改善することを提案する。

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