論文の概要: Synthetic high angular momentum spin dynamics in a microwave oscillator

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.15695v4
• Date: Wed, 22 Jan 2025 19:06:35 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-01-24 19:17:06.976722
• Title: Synthetic high angular momentum spin dynamics in a microwave oscillator
• Title（参考訳）: マイクロ波発振器における合成高角運動量スピンダイナミクス
• Abstract要約: 異なるハードウェアプラットフォームを概念的にマージする新しい量子制御プロトコルを実証する。 本研究では、高調波クディットの共振駆動に付随する連続的な発電機を実現するために、高調波発振器をオンデマンドで変更する方法を示す。 以上の結果から,閉ヒルベルト空間上の運動が量子情報処理にどのように役立つかを示し,高角運動量量子磁気の超伝導回路シミュレーションへの扉を開く。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.32883757526406
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Spins and oscillators are foundational to much of physics and applied sciences. For quantum information, a spin 1/2 exemplifies the most basic unit, a qubit. High angular momentum spins (HAMSs) and harmonic oscillators provide multi-level manifolds (e.g., qudits) which have the potential for hardware-efficient protected encodings of quantum information and simulation of many-body quantum systems. In this work, we demonstrate a new quantum control protocol that conceptually merges these disparate hardware platforms. Namely, we show how to modify a harmonic oscillator on-demand to implement a continuous range of generators associated to resonant driving of a harmonic qudit, which we can interpret as accomplishing linear and nonlinear control over a harmonic HAMS degree of freedom. The spin-like dynamics are verified by demonstration of linear spin coherent (SU(2)) rotations, nonlinear spin control, and comparison to other manifolds like simply-truncated oscillators. Our scheme allows the first universal control of such a harmonic qudit encoding: we use linear operations to accomplish four logical gates, and further show that nonlinear harmonicity-preserving operations complete the logical gate set. Our results show how motion on a closed Hilbert space can be useful for quantum information processing and opens the door to superconducting circuit simulations of higher angular momentum quantum magnetism.
• Abstract（参考訳）: スピンと発振器は多くの物理学や応用科学の基礎となっている。 量子情報に対して、スピン1/2は最も基本的な単位である量子ビットを例示する。 高角運動量スピン(HAMS)と高調波発振器(英語版)は、ハードウェア効率の良い量子情報の符号化と多体量子システムのシミュレーションの可能性を秘めているマルチレベル多様体(例えばクアディット)を提供する。 本研究では、これらの異なるハードウェアプラットフォームを概念的にマージする新しい量子制御プロトコルを実証する。 すなわち、高調波のQuditの共振駆動に付随する連続的な発電機を実現するために、必要に応じて高調波発振器を変更する方法を示し、高調波HAMS自由度に対する線形および非線形制御を達成できると解釈できる。 スピンのような力学は、線形スピンコヒーレント(SU(2))回転の実証、非線形スピン制御、および単純なトランカット振動子のような他の多様体との比較によって検証される。 我々は4つの論理ゲートを達成するために線形演算を使い、さらに非線形調和性保存演算が論理ゲート集合を完備することを示す。 以上の結果から,閉ヒルベルト空間上の運動が量子情報処理にどのように役立つかを示し,高角運動量量子磁気の超伝導回路シミュレーションへの扉を開く。

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