論文の概要: Hybrid qubit-oscillator module with motional states of two trapped interacting atoms

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.06429v1
• Date: Sat, 06 Dec 2025 13:29:29 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-09 22:03:54.356819
• Title: Hybrid qubit-oscillator module with motional states of two trapped interacting atoms
• Title（参考訳）: 2つの閉じ込められた相互作用原子の運動状態を持つハイブリッド量子オシレータモジュール
• Authors: Jaeyong Hwang, Tianrui Xu, Sean R. Muleady, Steven Pampel, Gur Lubin, Dawson Hewatt, Cindy A. Regal, Ana Maria Rey,
• Abstract要約: 本稿では, 光学式ツイーザを応用した2つの相互作用原子の運動状態の利用を, クビットオシレータシステムの実装方法として提案する。 我々の設定では、原子の質量自由度の中心は光子またはフォノンモードの役割を担い、相互作用する相対モードは量子ビットとして機能する。 我々のシステムには内部状態が関与せず、この運動量子ビットはスピン依存ノイズに対して頑健である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.37475012732344193
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We propose the use of motional states of two interacting atoms trapped in a potential stroboscopically engineered by an optical tweezer as a means to implement a qubit-oscillator system, in analogy to those implemented in circuit quantum electrodynamics and trapped ions. In our setting, the center of mass degree of freedom of the atoms plays the role of a photon or phonon mode, while the interacting, relative mode acts as a qubit. No internal state is involved in our system, which makes this motional qubit robust to spin-dependent noise. We show that a universal set of bosonic operations, including displacement, rotation, squeezing, and the corresponding set of gates controlled by the qubit, can be implemented through precise temporal modulation of the optical tweezers. We numerically check that these gates can be generated with high fidelity, and discuss possible schemes for initial state preparation and final state readout. While we restrict the discussion to a single qubit-oscillator module, scalability can be achieved by coupling arrays of atoms via dipolar or Rydberg-dressed interactions.
• Abstract（参考訳）: 本稿では, 量子力学やイオントラップに実装された2つの相互作用原子の運動状態を用いて, 量子光学系と類似して, 量子オシレータ系を実装する方法として, 光学式ツイーザで設計した電位のストロボカルに閉じ込められた2つの相互作用原子の運動状態を利用する方法を提案する。 我々の設定では、原子の質量自由度の中心は光子またはフォノンモードの役割を担い、相互作用する相対モードは量子ビットとして機能する。 我々のシステムには内部状態が関与せず、この運動量子ビットはスピン依存ノイズに対して頑健である。 光ツイーザの正確な時間変調により, 変位, 回転, スクイーズ, 対応するゲートの集合を含むボソニック動作の普遍的集合を実装可能であることを示す。 これらのゲートは高忠実度で生成可能であることを数値的に確認し、初期状態の準備と最終状態の読み出しに関するスキームについて議論する。 議論は1つのキュービット・オシレータモジュールに制限されるが、拡張性は双極子やリドベルクで表された相互作用を通じて原子の配列を結合することで達成できる。

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