論文の概要: Recycling of a quantum field and optimal states for single-qubit rotations

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2312.08242v4
• Date: Wed, 02 Oct 2024 14:20:49 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-10-03 15:17:04.562776
• Title: Recycling of a quantum field and optimal states for single-qubit rotations
• Title（参考訳）: 量子場のリサイクリングと単一量子ビット回転に対する最適状態
• Authors: Shanon Vuglar, Julio Gea-Banacloche,
• Abstract要約: 2レベル原子の正確な(絡み合いとエラーのない)回転を行うことのできる量子化場状態の族を導入する。 我々はこれらの状態と最近導入された「トランスコヒーレントな状態」の類似性と相違について論じる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: We introduce a family of quantized field states that can perform exact (entanglement- and error-free) rotations of a two-level atom starting from a specific state on the Bloch sphere. We discuss the similarities and differences between these states and the recently-introduced "transcoherent states." Our field states have the property that they are left unchanged after the rotation, and we find they are the asymptotic states obtained when a field interacts with a succession of identically prepared ancillary atoms. Such a scheme was recently proposed [npj Quantum Information 3:17 (2017)] as a way to "restore" a field state after its interaction with a two-level atom, so as to reuse it afterwards, thus reducing the energy requirements for successive quantum logical operations. We generalize this scheme to find optimal pulses for arbitrary rotations, and also study analytically what happens if the ancillas are in a mixed, rather than a pure state. Consistent with the numerical results in the original proposal, we find that as long as the ancilla preparation error is small (of the order of $1/\bar n$, where $\bar n$ is the average number of atoms in the pulses considered) it will introduce only higher-order errors in the performance of the restored pulse.
• Abstract（参考訳）: ブロッホ球面上の特定の状態から始まる2レベル原子の正確な(絡み合いのない)回転を行うことのできる量子化された場状態の族を導入する。 我々はこれらの状態と最近導入された「トランスコヒーレントな状態」の類似性と相違について論じる。 電場状態は回転後に変化しない性質を持ち、電場が同一に合成されたアンシラリー原子の継承と相互作用するときに得られる漸近状態である。 このスキームは、2レベル原子と相互作用した後の場の状態を「再保存する」方法として最近 [npj Quantum Information 3:17 (2017)] として提案された。 このスキームを一般化し、任意の回転に最適なパルスを求めるとともに、純粋な状態ではなく混合状態のアシラがどうなるかを解析的に研究する。 元の提案の数値結果と一致して、アンシラ準備誤差が小さい限り(1/\bar n$,$\bar n$はパルスの平均原子数である)、復元パルスの性能に高次誤差を導入する。

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