論文の概要: Driven Multiphoton Qubit-Resonator Interactions
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.01518v4
- Date: Wed, 20 Nov 2024 14:00:19 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-11-21 16:10:30.691575
- 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, Matteo 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
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- 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 show that the QCS protocol can be used 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 via the superposition of orthogonally squeezed states. We show how the QCS operation can be used to realize a controlled-squeeze gate and its use in bosonic phase estimation. The QCS protocol can also be utilized to achieve faster unitary operator synthesis on the joint qubit-resonator Hilbert space. Next, we investigate the use of a two-tone drive to engineer an effective $n$-photon Rabi Hamiltonian with widely tunable effective system parameters, which could enable 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$となる場合を考える。
我々は,QCSプロトコルを用いて,適切に選択された量子ビット測定に従って直交的に圧縮された状態の重ね合わせを生成することができることを示す。
直交圧縮状態の重ね合わせによる共振器内の量子ビットの符号化を含む,これらの状態に対する量子情報処理の応用について概説する。
制御されたキーズゲートの実現にQCS操作をどのように利用できるかを示し、ボゾン位相推定にその使用法を示す。
QCSプロトコルは、合同量子ビット共振器ヒルベルト空間上でより高速なユニタリ演算子合成を実現するためにも利用できる。
次に, 広範にチューニング可能な有効システムパラメータを持つ実効的な$n$- Photon Rabi Hamiltonianを設計するために, 2音駆動を用いて検討する。
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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