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/2403.02278v2
- Date: Sat, 23 Mar 2024 09:12:30 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-03-27 01:15:57.641855
- 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 Pietikäinen, Ondřej Černotík, Alec Eickbusch, Aniket Maiti, John W. O. Garmon, Radim Filip, 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。
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。
- 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次元マイクロ波空洞共振器は、その表面に対する空洞体積を最大化し、より良い材料を使用し、表面処理を改善することで、一秒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、大きなモードの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、この結合は、長い固有寿命の利点を容易に破壊できる逆パーセル効果を介して、付加的な空洞崩壊を引き起こす。
本稿では、これらの超高品質マイクロ波空洞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。
意外なことに,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ことを示す。
解析計算と数値計算を組み合わせることで,2次寿命のキャビティへの効率的な結合が,最先端のトランスモンデバイスとSNAILデバイスで実現可能であることを示し,さらに高い品質要因でキャビティを制御するための経路を概説する。
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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