論文の概要: Design of Qubit Readout Circuit for Purcell Rate Suppressing and Nonclassicality Enhancing
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2411.07153v3
- Date: Thu, 02 Jan 2025 06:26:26 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-01-03 14:33:57.668329
- Title: Design of Qubit Readout Circuit for Purcell Rate Suppressing and Nonclassicality Enhancing
- Title（参考訳）: パーセルレート抑制と非古典性向上のためのビットリードアウト回路の設計
- Authors: Ahmad Salmanogli, Hesam Zandi, Saeed Hajihosseini, Mahdi Esmaeili, M. Hossein Eskandari, Mohsen Akbari,
- Abstract要約: パーセル効果は、量子ビット共振器系において、忠実さと非古典性の両方の損失をもたらす一般的な問題である。
この研究は、全ハミルトニアンを導いた完全な量子力学理論を用いてシステムを広範囲に解析する。
その結果、スケーラブルな量子アーキテクチャにおいて、高忠実度読み出しと量子相関保存のギャップを埋めるシステムの可能性を示した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: The Purcell effect, a common issue in qubit-resonator systems leading to both fidelity and nonclassicality losses is studied while its suppression is achieved using a novel qubit readout circuit design. Our approach utilizes a unique coupling architecture in which, the qubit first interacts with a filter resonator before coupling to the readout resonator. This configuration enables precise control over the Purcell decay rate and ac Stark factor without impacting on measuring time. The mentioned factor is highly sensitive to the coupling strength between the readout resonator and the filter, meaning that the factor adjustment directly impacts the qubit state detection. A major advantage of this design is that tuning the resonator-filter coupling strength is relatively straightforward, offering flexibility in fine-tuning ac Stark factor. This work extensively analyzes the system using full quantum mechanical theory, deriving the total Hamiltonian and investigates mode dynamics via quantum Langevin equations. Key parameters influencing the nonclassicality of output signals are also explored through quantum correlation metrics, including symplectic eigenvalues, quantum discord, and classical discord. The main goal is to find any compromises exsting between the ac Stark factor increasing and the quantum correlation created in the readout circuit. By optimizing the critical factors, by which the ac Stark factor mainly affected, the proposed design not only improves the distinguishability of the qubit states but also ensures robust nonclassicality in the output signals. Results demonstrate the potential of the proposed system to bridge the gap between a high fidelity readout and quantum correlation preservation in scalable quantum architectures.
- Abstract（参考訳）: 量子共振器システムにおけるPurcell効果は、新しい量子ビットリードアウト回路設計を用いて、その抑制を図りながら、忠実さと非古典性の両方の損失をもたらす共通問題である。
提案手法では,まずフィルタ共振器と相互作用し,次にリードアウト共振器と結合する。
この構成により、測定時間に影響を与えることなく、パーセル崩壊率とアクスターク係数を正確に制御できる。
前記因子は、リードアウト共振器とフィルタの結合強度に非常に敏感であり、因子調整がクォービット状態検出に直接影響を及ぼす。
この設計の大きな利点は、共振器とフィルタの結合強度の調整が比較的簡単であり、微調整のアクスターク因子の柔軟性を提供することである。
この研究は、完全な量子力学理論を用いてシステムを広範囲に解析し、全ハミルトニアンを導出し、量子ランゲヴィン方程式を用いてモードダイナミクスを研究する。
出力信号の非古典性に影響を与える重要なパラメータは、シンプレクティック固有値、量子不協和、古典的不協和を含む量子相関測定によっても探索される。
主目的は、アクスターク因子の増大と、リードアウト回路で生成された量子相関との間に生じる妥協を見つけることである。
ac Stark因子が主に影響を受ける臨界因子を最適化することにより、提案設計はキュービット状態の識別性を向上するだけでなく、出力信号の堅牢な非古典性も保証する。
その結果、スケーラブルな量子アーキテクチャにおいて、高忠実度読み出しと量子相関保存のギャップを埋めるシステムの可能性を示した。
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