論文の概要: Driven Multiphoton Qubit-Resonator Interactions

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.01518v2
• Date: Fri, 17 May 2024 00:07:36 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-05-20 18:02:35.087449
• Title: Driven Multiphoton Qubit-Resonator Interactions
• Title（参考訳）: 駆動型多光子量子共振器相互作用
• Authors: Mohammad Ayyash, Xicheng Xu, Sahel Ashhab, M. Mariantoni,
• Abstract要約: 我々は、量子ビット駆動により強化された多光子量子ビット-共振器相互作用の理論を開発する。 相互作用は、駆動がn$-光子交叉共鳴に近いときに共振器内でクビット条件演算を生成する。 これらの状態に対する量子情報処理の応用について概説する。
• 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: We develop a general theory for multiphoton qubit-resonator interactions enhanced by a qubit drive. The interactions generate qubit-conditional operations in the resonator when the driving is near $n$-photon cross-resonance, namely, the qubit drive is $n$-times the resonator frequency. We pay special attention to the strong driving regime, where the interactions are conditioned on the qubit dressed states. We consider the specific case where $n=2$, which results in qubit-conditional squeezing (QCS). We propose to use the QCS protocol for amplifying resonator displacements and their superpositions. We find the QCS protocol to generate a superposition of orthogonally squeezed states following a properly chosen qubit measurement. We outline quantum information processing applications for these states, including encoding a qubit in a resonator and performing a quantum non-demolition measurement of the qubit inferred from the resonator's second statistical moment. Next, we employ a two-tone drive to engineer an effective $n$-photon Rabi Hamiltonian in any desired coupling regime. In other words, the effective coupling strengths can be tuned over a wide range, thus allowing for the realization of new regimes that have so far been inaccessible. Finally, we propose a multiphoton circuit QED implementation based on a transmon qubit coupled to a resonator via an asymmetric SQUID. We provide realistic parameter estimates for the two-photon operation regime that can host the aforementioned two-photon protocols. We use numerical simulations to show that even in the presence of spurious terms and decoherence, our analytical predictions are robust.
• Abstract（参考訳）: 我々は、量子ビット駆動により強化された多光子量子ビット-共振器相互作用の一般理論を開発する。 相互作用は、駆動がn$-光子交叉共振器に近い場合、共振器内でqubit条件演算を生成する。 我々は強い運転体制に特別な注意を払っており、そこでは相互作用はキュービットの服装状態で条件付けられている。 qubit-conditional squeezing (QCS) の結果として$n=2$となる場合を考える。 共振器の変位とその重畳を増幅するためのQCSプロトコルを提案する。 適切に選択された量子ビット測定の結果,直交的に圧縮された状態の重畳を生成するQCSプロトコルが発見された。 共振器における量子ビットの符号化や、共振器の2番目の統計モーメントから推定される量子非劣化の測定を含む、これらの状態に対する量子情報処理の応用について概説する。 次に、任意の所望の結合状態において、実効的な$n$- Photon Rabi Hamiltonianを設計するために、2音駆動を用いる。 言い換えれば、効果的な結合強度は幅広い範囲で調整できるので、これまでのところ到達不可能な新しい状態を実現することができる。 最後に、非対称SQUIDを介して共振器に結合されたトランモン量子ビットに基づく多光子回路QEDの実装を提案する。 上記の2光子プロトコルをホストできる2光子演算系に対して,現実的なパラメータ推定を行う。 数値シミュレーションを用いて、急激な項やデコヒーレンスが存在する場合でも、解析的予測が堅牢であることを示す。

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