論文の概要: Rotation Errors Due to Field Quantization for Simultaneously Driven Atoms

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.06769v1
• Date: Sat, 09 Aug 2025 01:37:53 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-12 21:23:28.541547
• Title: Rotation Errors Due to Field Quantization for Simultaneously Driven Atoms
• Title（参考訳）: 同時駆動原子の場の量子化による回転誤差
• Authors: Hunter Lindemann, Shanon Vuglar, Julio Gea-Banacloche,
• Abstract要約: コヒーレントまたは準古典状態の電磁場を用いて2レベル原子のアンサンブルを同時に駆動すると、場の量子的性質は、完全に古典的な場に対して予測されるものと異なる原子状態を引き起こす。 これは、ゲートがレーザーによる原子の回転である量子論理ゲートにおける潜在的なエラー源である。 我々は、圧縮された状態の使用や、古典的な磁場処理から期待されるものと異なる分野と原子間の相互作用時間を調整することを含む、エラーを軽減する可能性について論じる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: When an electromagnetic field in a coherent or quasiclassical (e.g., squeezed) state is used to simultaneously drive an ensemble of two-level atoms, the quantum nature of the field will, in general, cause the final state of the atoms to differ from the one predicted for a totally classical field. This is a potential source of error in quantum logic gates in which the gate is the rotation of the atoms by a laser. In this paper, we use second order perturbation theory to find how this error scales with the number of atoms, $N$, being driven simultaneously, for an arbitrary rotation angle. The result depends on the initial atomic state: for some highly entangled states, and a field in a coherent state, the error may scale as $N^2$, yet we find that the average over a random distribution of initial states only scales as $N$. We discuss possible ways to mitigate the error, including the use of squeezed states, as well as adjusting the interaction time between the field and atoms to be different from what would be expected from the classical-field treatment.
• Abstract（参考訳）: コヒーレントまたは準古典状態の電磁場が同時に2レベル原子のアンサンブルを駆動するときに、場の量子的性質は、一般に、その原子の最終状態が完全に古典的な場に予測されるものと異なるものとなる。 これは、ゲートがレーザーによる原子の回転である量子論理ゲートにおける潜在的なエラー源である。 本稿では、2階摂動理論を用いて、この誤差が任意の回転角に対して同時に駆動される原子数$N$とどのようにスケールするかを調べる。 結果は初期原子状態に依存する: 強い絡み合いのある状態とコヒーレントな状態の場の場合、誤差は$N^2$とスケールするが、初期状態のランダムな分布の平均は$N$としかスケールしない。 我々は、圧縮された状態の使用や、古典的な磁場処理から期待されるものと異なる分野と原子間の相互作用時間を調整することを含む、エラーを軽減する可能性について論じる。

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