論文の概要: Strategies and trade-offs for controllability and memory time of
ultra-high-quality microwave cavities in circuit QED
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.02278v1
- Date: Mon, 4 Mar 2024 18:07:04 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-03-06 17:49:22.753977
- Title: Strategies and trade-offs for controllability and memory time of
ultra-high-quality microwave cavities in circuit QED
- Title（参考訳）: 回路QEDにおける超高品質マイクロ波空洞の制御性と記憶時間に関する戦略とトレードオフ
- Authors: Iivari Pietik\"ainen, Ond\v{r}ej \v{C}ernot\'ik, Alec Eickbusch,
Aniket Maiti, John W. O. Garmon, Radim Filip and Steven M. Girvin
- Abstract要約: 超高品質キャビティを用いた効率的な書き込み・読み出し操作は、量子ビットや他の非線形要素の制御に類似した品質要因を必要としないことを示す。
我々の研究は、超高品質マイクロ波共振器を用いて、符号化されたボソニック量子ビットに情報を保存・処理するための、潜在的に実行可能なロードマップを探究する。
- 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: Three-dimensional microwave cavity resonators have been shown to reach
lifetimes of the order of a second by maximizing the cavity volume relative to
its surface, using better materials, and improving surface treatments. Such
cavities represent an ideal platform for quantum computing with bosonic qubits,
but their efficient control remains an outstanding problem since the large mode
volume results in inefficient coupling to nonlinear elements used for their
control. Moreover, this coupling induces additional cavity decay via the
inverse Purcell effect which can easily destroy the advantage of {a} long
intrinsic lifetime. Here, we discuss conditions on, and protocols for,
efficient utilization of these ultra-high-quality microwave cavities as
memories for conventional superconducting qubits. We show that, surprisingly,
efficient write and read operations with ultra-high-quality cavities does not
require similar quality factors for the qubits and other nonlinear elements
used to control them. Through a combination of analytical and numerical
calculations, we demonstrate that efficient coupling to cavities with
second-scale lifetime is possible with state-of-the-art transmon and SNAIL
devices and outline a route towards controlling cavities with even higher
quality factors. Our work explores a potentially viable roadmap towards using
ultra-high-quality microwave cavity resonators for storing and processing
information encoded in bosonic qubits.
- Abstract（参考訳）: 3次元マイクロ波共振器は、その表面に対するキャビティ体積を最大化し、より良い材料を使用し、表面処理を改善することで、秒単位の寿命に達することが示されている。
このようなキャビティはボソニック量子ビットを用いた量子コンピューティングの理想的なプラットフォームであるが、大きなモード体積が制御に使用される非線形要素との非効率な結合をもたらすため、その効率的な制御は際立った問題である。
さらに、このカップリングは逆パーセル効果によってキャビティの崩壊を誘導し、寿命の長い {a} の利点を容易に破壊する。
本稿では,これらの超高品質マイクロ波共振器を従来の超伝導量子ビットの記憶として効率的に利用するための条件とプロトコルについて論じる。
驚くべきことに,超高品質キャビティを用いた書き込み・読み出し操作は,量子ビットや他の非線形要素の制御に類似した品質要因を必要としない。
解析と数値計算を組み合わせることで,最先端のトランスモンやスネールデバイスでは,キャビティと第2スケールの寿命との効率的な結合が可能となり,より高品質なキャビティ制御への道筋を概説する。
本研究は,超高品質マイクロ波空洞共振器を用いて,ボソニック量子ビットに符号化された情報を保存・処理するための潜在的ロードマップを探究する。
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