論文の概要: Reservoir-Engineered Mechanical Cat States with a Driven Qubit

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.10500v1
• Date: Thu, 14 Aug 2025 10:03:29 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-15 22:24:48.268527
• Title: Reservoir-Engineered Mechanical Cat States with a Driven Qubit
• Title（参考訳）: クビット駆動型貯水池式メカニカルキャットステート
• Authors: M. Tahir Naseem,
• Abstract要約: 機械的なシュリンガー・キャット状態のようなマクロ的な量子重ね合わせは、センシングやボソニックな誤り訂正符号における新しい量子技術の中心である。 本稿では,ナノメカニカル共振器をコヒーレントに駆動された2レベルシステムに結合することで,そのような状態を生成する手法を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Macroscopic quantum superpositions, such as mechanical Schr\"odinger cat states, are central to emerging quantum technologies in sensing and bosonic error-correcting codes. We propose a scheme to generate such states by coupling a nanomechanical resonator to a coherently driven two-level system via both transverse and longitudinal interactions. Driving the qubit at twice the oscillator frequency activates resonant two-phonon exchange processes, enabling coherent conversion of drive energy into phonon pairs and their dissipative stabilization. Starting from the full time-dependent Hamiltonian, we derive an effective master equation for the mechanical mode by perturbative elimination of the lossy qubit. The reduced dynamics feature engineered two-phonon loss and a coherent squeezing term, which together drive the resonator into a deterministic Schr\"odinger-cat state. Our approach requires only a single driven qubit and no auxiliary cavity, offering a scalable and experimentally accessible route to macroscopic quantum superpositions in circuit-QED and related platforms.
• Abstract（参考訳）: 機械的シュリンガー・キャット状態のようなマクロ的な量子重ね合わせは、センシングおよびボソニックな誤り訂正符号における新興量子技術の中心である。 本研究では, ナノメカニカル共振器とコヒーレントに駆動される2レベル系を, 横方向と縦方向の両方の相互作用により結合することにより, このような状態を生成する手法を提案する。 振動子周波数の2倍のクビットを駆動すると共鳴2フォノン交換プロセスが活性化され、駆動エネルギーをフォノン対へのコヒーレントな変換と消散安定化を可能にする。 完全時間依存ハミルトニアンから、損失量子ビットの摂動除去による機械的モードの効果的なマスター方程式を導出する。 縮小されたダイナミクスは2フォノン損失とコヒーレントなスクイージング項を設計し、共振器を決定論的シュリンガー・キャット状態に駆動した。 提案手法では,回路QEDおよび関連プラットフォームにおける量子重ね合わせへのスケーラブルで実験的にアクセス可能な経路を提供するため,単一駆動量子ビットのみが必要であり,補助空洞は不要である。

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