論文の概要: Fast multicomponent cat-state generation under resonant or strong-dressing Rydberg-Kerr interaction
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2312.11432v2
- Date: Thu, 26 Sep 2024 08:09:27 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-11-09 09:05:28.711808
- Title: Fast multicomponent cat-state generation under resonant or strong-dressing Rydberg-Kerr interaction
- Title（参考訳）: 共鳴および強装束Rydberg-Kerr相互作用による高速多成分猫状態生成
- Authors: Mohammadsadegh Khazali,
- Abstract要約: 猫の状態は、気象学とフォールトトレラント量子計算の応用で最大に絡み合った状態である。
実験により、Rydberg集団の雪崩脱コヒーレンス(英語版)が、Rydberg原子による猫の創出のボトルネックとなることが明らかになった。
本論文は, 非線形性の複雑な順序が存在するにもかかわらず, キャット状態の出現を明らかにするために, 強いライドバーグドレッシング体制におけるキャット状態の形成を考察した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Cat states are maximally entangled states with applications in metrology and fault-tolerant quantum computation. The experiments have revealed that Rydberg collective avalanche decoherence acts as the bottleneck for cat creation with Rydberg atoms. This process initiates after the black body radiation (BBR-)induced decay of Rydberg atoms and sets a strong limit on the cat creation time. These findings necessitate the exploration of new ideas to accelerate current Rydberg cat schemes. To enhance the interaction-to-loss ratio, this paper delves into cat state formation in the strong Rydberg dressing regime, uncovering the emergence of cat states despite the presence of complex orders of nonlinearities. This unexplored regime demonstrates the potential for rapid cat state formation, particularly beneficial for operation in typical 2D lattices in Rydberg Labs. In an extreme case, this article demonstrates that second-order nonlinearity could be isolated under resonant Rydberg driving if a large number of atoms are accommodated inside the blockade volume. The resonant model significantly enhances the interaction-to-loss ratio while circumventing the adiabaticity condition, allowing fast switching of lasers. In addition, the paper presents a method for generating multi-component cat states, which are superpositions of $m$ coherent spin states ($|m-\text{CSS}\rangle$). The maximum value of $m$ is determined by the number of atoms within the blockade radius, where $m=\sqrt{N}$. The states with larger $m$ are more robust against the presence of multiple orders of nonlinearity in the strong dressing Hamiltonian and are accessible in a much shorter time compared to traditional 2-component cat states.
- Abstract（参考訳）: 猫の状態は、気象学とフォールトトレラント量子計算の応用で最大に絡み合った状態である。
実験により、Rydberg集団のアバランシェ・デコヒーレンス(英語版)が、Rydberg原子による猫の創造のボトルネックとなることが明らかとなった。
この過程は、黒体放射(BBR-)によるライドバーグ原子の崩壊の後に始まり、猫の生成時間に強い制限を課す。
これらの発見は、現在のRydberg cat schemeを加速する新しいアイデアの探索を必要とする。
相互作用-損失比を高めるために, この論文は, 非線形性の複雑な順序があるにもかかわらず, 猫状態の出現を明らかにするために, 強いライドバーグドレッシング体制における猫状態形成に寄与する。
この未発見の体制は、特にライドバーグ研究所の典型的な2次元格子の操作に有益である急激な猫状態形成の可能性を実証している。
極端な場合、この論文は、多くの原子が閉塞体積内に収容されている場合、リドベルクの共振の下で二階非線形性が分離可能であることを示した。
共振モデルは、断熱条件を回避しつつ、相互作用-損失比を著しく向上し、レーザの高速スイッチングを可能にする。
さらに,コヒーレントスピン状態(|m-\text{CSS}\rangle$)を重畳した多成分猫状態を生成する手法を提案する。
m$の最大値は、ブロック半径内の原子の数によって決定され、$m=\sqrt{N}$である。
より大きい$m$の状態は、強いドレッシングハミルトニアンにおいて複数の非線形性の存在に対してより堅牢であり、伝統的な2成分の猫の状態と比較してはるかに短い時間でアクセス可能である。
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