論文の概要: Dispersive regime of multiphoton qubit-oscillator interactions

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.21089v1
• Date: Thu, 27 Mar 2025 02:03:36 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-28 12:52:06.675302
• Title: Dispersive regime of multiphoton qubit-oscillator interactions
• Title（参考訳）: 多光子量子-オシレータ相互作用の分散状態
• Authors: Mohammad Ayyash, Sahel Ashhab,
• Abstract要約: シュリーファー・ウォルフ摂動理論を用いて、$n$- Photon qubit-oscillator相互作用の分散状態を分析する。 高次ケーラー項に加えて、量子ビット条件付き2n$-光子スクイージング項は、効果的な非回転波近似ハミルトニアンに現れる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: The dispersive regime of $n$-photon qubit-oscillator interactions is analyzed using Schrieffer-Wolff perturbation theory. Effective Hamiltonians are derived up to the second order in the perturbation parameters. These effective descriptions reveal higher-order qubit-oscillator cross-Kerr and oscillator self-Kerr terms. The cross-Kerr term combines a qubit Pauli operator with an $n$-degree polynomial in the oscillator photon number operator, while the self-Kerr term is an $(n-1)$-degree polynomial in the oscillator photon number operator. In addition to the higher-order Kerr terms, a qubit-conditional $2n$-photon squeezing term appears in the effective non-rotating-wave-approximation Hamiltonian. Furthermore, perturbation theory is applied to the case of multiple qubits coupled to a shared oscillator. A photon-number-dependent qubit-qubit interaction emerges in this case, which can be leveraged to tune the effective multiqubit system parameters using the oscillator state. Results for the converse setup of multiple oscillators and a single qubit are also derived. In this case, a qubit-conditional oscillator-oscillator nonlinear interaction is found. The effective descriptions developed here offer a simple and intuitive physical picture of dispersive multiphoton qubit-oscillator interactions that can aid in the design of implementations harnessing their desired nonlinear effects.
• Abstract（参考訳）: シュリーファー・ウォルフ摂動理論を用いて、$n$- Photon qubit-oscillator相互作用の分散状態を分析する。 有効ハミルトニアンは摂動パラメータの2階まで導かれる。 これらの効果的な記述は、高次クビットオシレータクロスケラーおよび発振器セルフケラー項を示す。 クロスカー項は、クビットパウリ作用素と発振器光子数作用素の$n$次多項式を結合し、セルフカー項は発振器光子数作用素の$(n-1)$次多項式である。 高次ケーラー項に加えて、量子ビット条件付き2n$-光子スクイージング項は、効果的な非回転波近似ハミルトニアンに現れる。 さらに、共振器に結合した多重量子ビットの場合に摂動理論を適用する。 この場合、光子数に依存した量子ビット相互作用が出現し、発振器状態を用いて効果的なマルチキュービット系パラメータをチューニングすることができる。 複数の発振器と1つの量子ビットの逆設定の結果も導出する。 この場合、クォービット-条件振動子-オシレータの非線形相互作用が見つかる。 ここで開発された効果的な説明は、分散多光子量子ビット-オシレータ相互作用の単純で直感的な物理像を提供する。

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