論文の概要: Quantum Acoustics with Superconducting Qubits in the Multimode Transition-Coupling Regime
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.05127v1
- Date: Thu, 08 May 2025 10:57:42 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-05-09 21:43:49.852145
- Title: Quantum Acoustics with Superconducting Qubits in the Multimode Transition-Coupling Regime
- Title（参考訳）: 超伝導量子ビットを用いた多モード遷移結合レジームの量子音響
- Authors: Li Li, Xinhui Ruan, Si-Lu Zhao, Bing-Jie Chen, Gui-Han Liang, Yu Liu, Cheng-Lin Deng, Wei-Ping Yuan, Jia-Cheng Song, Zheng-He Liu, Tian-Ming Li, Yun-Hao Shi, He Zhang, Ming Han, Jin-Ming Guo, Xue-Yi Guo, Xiaohui Song, Qianchuan Zhao, Jing Zhang, Pengtao Song, Kai Xu, Heng Fan, Yu-Xi Liu, Zhihui Peng, Zhongcheng Xiang, Dongning Zheng,
- Abstract要約: 我々は、超伝導トランスモンキュービットと表面波共振器との結合を調べるために、可変結合装置を作製した。
遷移結合状態において、キュービットがリセットモードに結合されたときに、クビットが高速リセットと高コヒーレンス性能の両方を達成することを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 22.69109759836908
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Hybrid mechanical-superconducting systems for quantum information processing have attracted significant attention due to their potential applications. In such systems, the weak coupling regime, dominated by dissipation, has been extensively studied. The strong coupling regime, where coherent energy exchange exceeds losses, has also been widely explored. However, the transition-coupling regime, which lies between the above two and exhibits rich, unique physics, remains underexplored. In this study, we fabricate a tunable coupling device to investigate the coupling of a superconducting transmon qubit to a seven-mode surface acoustic wave resonator (SAWR), with a particular focus on the transition-coupling regime. Through a series of phonon oscillation experiments and studies in the dispersive regime, we systematically characterize the performance of the SAWR. We then explore the complex dynamics of energy exchange between the qubit and the mechanical modes, highlighting the interplay between dissipation and coherence. Finally, we propose a protocol for qubit readout and fast reset with a multimode mechanical cavity using one mode for readout and another mode for reset. We have demonstrated in simulation that the qubit achieves both fast reset and high coherence performance when the qubit is coupled to the reset mode in the transition-coupling regime.
- Abstract（参考訳）: 量子情報処理のためのハイブリッド・メカニカル・超伝導系は、その潜在的な応用により大きな注目を集めている。
このようなシステムでは、散逸に支配される弱いカップリング機構が広く研究されている。
コヒーレントエネルギー交換が損失を超える強い結合状態も広く研究されている。
しかし、上の2つの間にあり、リッチでユニークな物理学を示すトランジッション・カップリングの体制はいまだに未解明のままである。
本研究では, 超伝導トランスモンキュービットと7モード表面波共振器 (SAWR) の結合について, 特に遷移結合機構に着目して検討する。
連続したフォノン発振実験と分散状態の研究を通じて,SAWRの性能を体系的に評価した。
次に、量子ビットとメカニカルモードの間のエネルギー交換の複雑なダイナミクスを探求し、散逸とコヒーレンスの間の相互作用を強調する。
最後に,1モードの読み出しモードと,もう1モードのリセットモードを用いて,マルチモードの機械キャビティを用いた量子ビット読み出しと高速リセットのためのプロトコルを提案する。
我々は, 量子ビットが遷移結合状態のリセットモードに結合されたとき, 量子ビットが高速リセットと高コヒーレンス性能の両方を達成することをシミュレーションで実証した。
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