論文の概要: On-demand shaped photon emission based on a parametrically modulated qubit
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.01464v2
- Date: Sat, 11 May 2024 12:57:04 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-05-14 21:03:09.594103
- Title: On-demand shaped photon emission based on a parametrically modulated qubit
- Title（参考訳）: パラメトリック変調量子ビットを用いたオンデマンド形光子放射
- Authors: Xiang Li, Sheng-Yong Li, Si-Lu Zhao, Zheng-Yang Mei, Yang He, Cheng-Lin Deng, Yu Liu, Yan-Jun Liu, Gui-Han Liang, Jin-Zhe Wang, Xiao-Hui Song, Kai Xu, Fan Heng, Yu-Xiang Zhang, Zhong-Cheng Xiang, Dong-Ning Zheng,
- Abstract要約: シングルレールおよびデュアルレールのタイムビン型光子生成器は、ポイントツーポイント量子ネットワークの量子インターフェースとして機能することができる。
我々は,GPUのデータストリーム処理に基づく効率的な光子場計測装置を開発した。
その結果,本手法はハードウェア効率が高く,実装が簡単で,拡張性が高いことがわかった。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 14.88027830561737
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: In the circuit quantum electrodynamics architectures, to realize a long-range quantum network mediated by flying photon, it is necessary to shape the temporal profile of emitted photons to achieve high transfer efficiency between two quantum nodes. In this work, we demonstrate a new single-rail and dual-rail time-bin shaped photon generator without additional flux-tunable elements, which can act as a quantum interface of a point-to-point quantum network. In our approach, we adopt a qubit-resonator-transmission line configuration, and the effective coupling strength between the qubit and the resonator can be varied by parametrically modulating the qubit frequency. In this way, the coupling is directly proportional to the parametric modulation amplitude and covers a broad tunable range beyond 20 MHz for the sample we used. Additionally, when emitting shaped photons, we find that the spurious frequency shift (-0.4 MHz) due to parametric modulation is small and can be readily calibrated through chirping. We develop an efficient photon field measurement setup based on the data stream processing of GPU. Utilizing this system, we perform photon temporal profile measurement, quantum state tomography of photon field, and quantum process tomography of single-rail quantum state transfer based on a heterodyne measurement scheme. The single-rail encoding state transfer fidelity of shaped photon emission is 90.32%, and that for unshaped photon is 97.20%, respectively. We believe that the fidelity of shaped photon emission is mainly limited by the qubit coherence time. The results demonstrate that our method is hardware efficient, simple to implement, and scalable. It could become a viable tool in a high-quality quantum network utilizing both single-rail and dual-rail time-bin encoding.
- Abstract（参考訳）: 回路量子力学アーキテクチャでは、飛行光子を介する長距離量子ネットワークを実現するためには、2つの量子ノード間の高い転送効率を達成するために、放出光子の時間プロファイルを形成する必要がある。
本研究では,新しい単線・双線時間ビン型光子生成器を,追加のフラックス可変素子を使わずに実演し,点対点量子ネットワークの量子インターフェースとして機能することを示す。
提案手法では,qubit-resonator-transmission line 構成を採用し,qubit-resonator 間の有効結合強度は,qubit 周波数のパラメトリック変調により変化させることができる。
このように、結合はパラメトリック変調振幅に直接比例し、使用したサンプルに対して20MHzを超える広い可変範囲をカバーする。
さらに、形状光子を放出する際、パラメトリック変調によるスプリアス周波数シフト(-0.4MHz)が小さく、チャープによって容易に校正できることがわかった。
我々は,GPUのデータストリーム処理に基づく効率的な光子場計測装置を開発した。
本システムを用いて,光子時間分布測定,光子場の量子状態トモグラフィ,ヘテロダイン測定に基づく単一レール量子状態移動の量子プロセストモグラフィを行う。
形状光子放出の1本のレール符号化状態の転写忠実度は90.32%であり、未形状光子についてはそれぞれ97.20%である。
我々は、形状光子放射の忠実度は、主にクビットコヒーレンス時間によって制限されると考えている。
その結果,本手法はハードウェア効率が高く,実装が簡単で,拡張性が高いことがわかった。
シングルレールとデュアルレールのタイムビンエンコーディングの両方を利用して、高品質な量子ネットワークで実行可能なツールになり得る。
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