論文の概要: Tunable Non-Gaussian Mechanical States in a Strongly Coupled Hybrid Quantum System
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.18571v1
- Date: Thu, 24 Jul 2025 16:45:54 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-07-25 15:10:44.136623
- Title: Tunable Non-Gaussian Mechanical States in a Strongly Coupled Hybrid Quantum System
- Title（参考訳）: 強結合型ハイブリッド量子系における可変非ガウス力学状態
- Authors: Jugal Talukdar, Scott E. Smart, Prineha Narang,
- Abstract要約: 3部ハイブリッド量子系における非ガウス運動状態の生成と制御について検討する。
我々は、この駆動プロトコルと時間に依存しない相互作用と周波数構成が組み合わさって、高非ガウス量子状態の出現につながることを示す。
我々の発見は、このハイブリッドプラットフォームのチューニング性と豊かさを強調し、先進的な量子状態工学への道を開いた。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
- Abstract: Quantum states of motion are critical components in the second quantum revolution. We investigate the generation and control of non-Gaussian motional states in a tripartite hybrid quantum system consisting of a collection of qubits coupled to a mechanical resonator, which in turn interacts with an externally driven photonic cavity. This hybrid architecture provides a versatile platform for quantum control by integrating nonlinear interactions and multiple control parameters. Operating in the strong coupling regime, we study the transient dynamics resulting from a time-dependent external drive that has a boxcar profile. Starting from coherent states in both the mechanical and cavity subsystems, we show that this drive protocol, combined with time-independent interaction and frequency configurations, leads to the emergence of highly non-Gaussian quantum states in the intermediary mechanical degree of freedom. These states are characterized by a pronounced negative volume in the Wigner quasi-probability distribution and enhanced quantum Fisher information, indicative of their quantum utility. We systematically analyze the impact of the qubit phase, interaction strengths, and drive parameters on the degree of non-Gaussianity. Our findings underscore the tunability and richness of this hybrid platform, paving the way for advanced quantum state engineering and applications in quantum sensing, metrology, and information processing.
- Abstract（参考訳）: 運動の量子状態は、第2次量子革命において重要な要素である。
メカニカル共振器に結合した量子ビットの集合からなる三部体ハイブリッド量子系において、非ガウス運動状態の生成と制御について検討し、外部に駆動されるフォトニックキャビティと相互作用する。
このハイブリッドアーキテクチャは、非線形相互作用と複数の制御パラメータを統合することで、量子制御のための汎用的なプラットフォームを提供する。
本研究は, 箱車形状を持つ時間依存外部ドライブから生じる過渡的ダイナミクスについて検討する。
メカニカルサブシステムとキャビティサブシステムの両方のコヒーレントな状態から始めて、この駆動プロトコルと時間に依存しない相互作用と周波数構成が組み合わさって、中間的な機械的自由度において高非ガウス量子状態が出現することを示す。
これらの状態は、ウィグナー準確率分布における顕著な負の体積と、量子的効用を示す量子フィッシャー情報の強化によって特徴づけられる。
我々は, 量子ビット位相, 相互作用強度, 駆動パラメータが非ガウス性に与える影響を系統的に解析した。
我々の発見は、このハイブリッドプラットフォームのチューニング性と豊かさを強調し、量子センシング、気象学、情報処理における先進的な量子状態工学と応用の道を開いた。
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