論文の概要: Acoustic phonon phase gates with number-resolving phonon detection
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.03898v1
- Date: Wed, 05 Mar 2025 20:56:35 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-03-07 15:58:27.785786
- Title: Acoustic phonon phase gates with number-resolving phonon detection
- Title（参考訳）: 数分解型フォノン検出を用いた音響フォノン位相ゲート
- Authors: Hong Qiao, Zhaoyou Wang, Gustav Andersson, Alexander Anferov, Christopher R. Conner, Yash J. Joshi, Shiheng Li, Jacob M. Miller, Xuntao Wu, Haoxiong Yan, Liang Jiang, Andrew N. Cleland,
- Abstract要約: 量子音響学におけるイテナントフォノンは、超伝導量子ビットと組み合わせることで、量子光学のアプローチに対する魅力的な代替手段を提供する。
超伝導トランスモン量子ビットからのフォノン状態の周波数依存散乱を用いたフォノン位相制御を実装した。
フォノン位相を測定するために使用される音響干渉計は、ノイズフロアに制限されたHong-Ou-Mandel干渉可視度98.1%を達成する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 36.29277627484587
- License:
- Abstract: Linear optical quantum computing (LOQC) provides a compelling approach to quantum information processing, with a short list of physical requirements; however, experimental implementations have faced significant challenges. Itinerant phonons in quantum acoustics, combined with superconducting qubits, offer a compelling alternative to the quantum optics approach. Here we demonstrate key advances in the ability to manipulate and measure acoustic phonon quantum states: First, we demonstrate deterministic phase control of itinerant one- and two-phonon qubit states, measured using an acoustic Mach-Zehnder interferometer. We implement phonon phase control using the frequency-dependent scattering of phonon states from a superconducting transmon qubit. The acoustic interferometer used to measure the resulting phonon phase achieves a noise-floor-limited Hong-Ou-Mandel (HOM) interference visibility of 98.1%, representing a significant improvement over our previous demonstration. Additionally, we propose and implement a multi-phonon detection scheme that enables coherent conversion between itinerant one- and two-phonon Fock states and transmon qutrit states, transforming for example the Hong-Ou-Mandel two-phonon entangled output state $|02\rangle - |20\rangle$ into the entangled state of two transmons. The tight integration of quantum acoustics with superconducting circuits native to our implementation promises further advances, including deterministic phonon quantum gates with direct applications to quantum computing.
- Abstract（参考訳）: 線形光量子コンピューティング(LOQC)は、物理要求の短いリストを持つ量子情報処理に対する魅力的なアプローチを提供するが、実験的な実装は重大な課題に直面している。
量子音響学におけるイテナントフォノンは、超伝導量子ビットと組み合わせることで、量子光学のアプローチに対する魅力的な代替手段を提供する。
第一に、音響マッハ・ツェンダー干渉計を用いて測定された1-および2-フォノン量子状態の決定論的位相制御を実証する。
超伝導トランスモン量子ビットからのフォノン状態の周波数依存散乱を用いたフォノン位相制御を実装した。
フォノン位相を測定するために用いられる音響干渉計は、ノイズフロアに制限されたHong-Ou-Mandel(HOM)干渉可視度98.1%を達成する。
さらに,香港・ウーマンデルの2フォノンアンタングル出力状態である|02\rangle - |20\rangle$を2つのトランモンのエンタングル状態に変換することで,1フォノンと2フォノンのフォック状態とトランモンのクォート状態のコヒーレントな変換を可能にするマルチフォノン検出方式を提案し,実装する。
我々の実装に固有の超伝導回路と量子音響の密接な統合により、決定論的フォノン量子ゲートや量子コンピューティングへの直接的な応用など、さらなる進歩が期待できる。
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