論文の概要: Generating arbitrary superpositions of nonclassical quantum harmonic oscillator states

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.03482v1
• Date: Thu, 5 Sep 2024 12:45:57 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-09-06 20:40:17.896551
• Title: Generating arbitrary superpositions of nonclassical quantum harmonic oscillator states
• Title（参考訳）: 非古典的量子調和振動子の任意の重ね合わせの生成
• Authors: S. Saner, O. Băzăvan, D. J. Webb, G. Araneda, D. M. Lucas, C. J. Ballance, R. Srinivas,
• Abstract要約: 量子調和振動子の非古典状態と非ガウス状態の任意の重ね合わせを、その内部スピン状態に結合したトラップイオンの運動を用いて生成する。 我々は、これらの状態の古典的でない性質を、完全な状態再構成後のウィグナー負性という形で観察する。
• 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: Full coherent control and generation of superpositions of the quantum harmonic oscillator are not only of fundamental interest but are crucial for applications in quantum simulations, quantum-enhanced metrology and continuous-variable quantum computation. The extension of such superpositions to nonclassical states increases their power as a resource for such applications. Here, we create arbitrary superpositions of nonclassical and non-Gaussian states of a quantum harmonic oscillator using the motion of a trapped ion coupled to its internal spin states. We interleave spin-dependent nonlinear bosonic interactions and mid-circuit measurements of the spin that preserve the coherence of the oscillator. These techniques enable the creation of superpositions between squeezed, trisqueezed, and quadsqueezed states, which have never been demonstrated before, with independent control over the complex-valued squeezing parameter and the probability amplitude of each constituent, as well as their spatial separation. We directly observe the nonclassical nature of these states in the form of Wigner negativity following a full state reconstruction. Our methods apply to any system where a quantum harmonic oscillator is coupled to a spin.
• Abstract（参考訳）: 量子調和振動子の完全コヒーレント制御と重ね合わせの生成は、基本的な関心だけでなく、量子シミュレーション、量子エンハンスド・メトロジー、連続変数量子計算における応用にも不可欠である。 そのような重ね合わせの非古典状態への拡張は、そのような応用のリソースとしての力を増加させる。 ここでは、閉じ込められたイオンの運動を内部スピン状態に結合させた量子調和振動子の非古典状態および非ガウス状態の任意の重ね合わせを作成する。 振動子のコヒーレンスを保ったスピンのスピン依存非線形ボソニック相互作用と中間回路計測をインターリーブする。 これらの技術は、複雑な値のスクイージングパラメータと各成分の確率振幅を独立に制御し、その空間的分離とともに、これまで実証されたことのない、スクイージング状態、トリスキュージング状態、クワッドスキュージング状態の間の重ね合わせの生成を可能にする。 我々は、これらの状態の古典的でない性質を、完全な状態再構成の後、ウィグナー負性という形で直接観察する。 本手法は、量子調和振動子をスピンに結合する任意の系に適用する。

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