論文の概要: Fundamental mechanisms of energy exchanges in autonomous measurements based on dispersive qubit-light interaction

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.11870v1
• Date: Mon, 20 Nov 2023 16:06:20 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-11-21 18:01:19.207039
• Title: Fundamental mechanisms of energy exchanges in autonomous measurements based on dispersive qubit-light interaction
• Title（参考訳）: 分散量子光相互作用に基づく自律計測におけるエネルギー交換の基礎機構
• Authors: Nicol\`o Piccione, Maria Maffei, Xiayu Linpeng, Andrew N. Jordan, Kater W. Murch, Alexia Auff\`eves
• Abstract要約: 一次元導波路内を伝播する光パルスと分散的に相互作用する量子ビット。 相互作用が分散するため、光パルスのスペクトル変形によってエネルギー収支が達成されるように光子番号が保存される。 我々は、このスペクトル変形の基盤となるメカニズムを明らかにし、量子ビットのエネルギー変化を補う方法を示す。
• 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: Measuring an observable that does not commute with the system's Hamiltonian usually leads to a variation of its energy. Unveiling the first link of the von Neumann chain, the quantum meter has to account for this energy change. Here, we consider an autonomous meter-system dynamics: a qubit interacting dispersively with a light pulse propagating in a one-dimensional waveguide. The light pulse (the meter) measures the qubit's state along the $z$-axis while the qubit's Hamiltonian is oriented along another direction. As the interaction is dispersive, photon number is conserved so that energy balance has to be attained by spectral deformations of the light pulse. An accurate and repeatable measurement can be achieved only by employing short pulses, where their spectral deformation is practically undetectable. Increasing the pulse's duration, the measurement's quality drops and the spectral deformation of the scattered field becomes visible. Building on analytical and numerical solutions, we reveal the mechanism underlying this spectral deformation and display how it compensates for the qubit's energy change. We explain the formation of a three-peak structure of the output spectrum and we provide the conditions under which this is observable.
• Abstract（参考訳）: 系のハミルトニアンに可換でない可観測性を測定することは、通常、そのエネルギーの変動をもたらす。 フォン・ノイマン鎖の最初のリンクを解き放つと、量子メーターはこのエネルギー変化を考慮しなければならない。 本稿では,1次元導波路内を伝播する光パルスと分散的に相互作用する量子ビットの自律的メータ系力学について考察する。 光のパルス(計器)はz$軸に沿ってキュービットの状態を測定し、一方キュービットのハミルトニアンは別の方向に向かっている。 相互作用が分散するため、光パルスのスペクトル変形によってエネルギー収支が達成されるように光子番号が保存される。 正確かつ繰り返し可能な測定は、スペクトル変形が事実上検出不可能な短いパルスを用いることでのみ達成できる。 パルスの持続時間を増加させ、測定結果の品質が低下し、散乱磁場のスペクトル変形が観測される。 解析的および数値的解法に基づいて, このスペクトル変形のメカニズムを明らかにし, 量子ビットのエネルギー変化を補償する方法を示す。 出力スペクトルの3つのピーク構造の形成を説明し、観測可能な条件を提供する。

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