論文の概要: Fock-state preparation based on amplitude amplification in cavity QED
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.14239v1
- Date: Wed, 15 Jul 2026 18:01:49 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-07-17 17:01:32.879127
- Title: Fock-state preparation based on amplitude amplification in cavity QED
- Title（参考訳）: キャビティQEDにおける振幅増幅に基づくフォック状態の調製
- Abstract要約: 我々は振幅増幅に基づく空洞QEDのコヒーレント制御手法を開発した。
まず,光学キャビティの単一モードに結合した3レベル量子エミッタについて検討する。
2つ目の設定では、マイクロ波空洞の単一ボソニックモードに結合した超伝導量子ビットを考える。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.099922236065961
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: In this work, we develop a coherent control technique for cavity QED based on amplitude amplification. We consider two physical platforms. In the first setting, we study a three-level quantum emitter coupled to a single mode of an optical cavity and introduce a protocol for producing traveling single photons based on oblivious amplitude amplification. As the key ingredient of our protocol, we propose an extension of oblivious amplitude amplification which uses reflection unitaries solely on the signal qubit, along with $U$ and $U^\dagger$, where the unitary $U$ prepares the initial state. Our approach improves the scaling of the single-photon-generation protocol length from $N\sim 1/p$ to $N\sim 1/\sqrt{p}$, with $p$ denoting the success probability of obtaining a short single photon from a single application of the weak control pulse. Furthermore, our protocol also reduces the error from intrinsic cavity loss compared to protocols using a single strong control pulse in various experimentally relevant regimes, suggesting the application of our methods for error reduction. In the second setting, we consider a superconducting qubit coupled to a single bosonic mode of a microwave cavity in a circuit QED architecture in the dispersive regime for preparing Fock states. Using fixed-point amplitude amplification, we obtain a protocol for preparing Fock states whose length scales as $O(n^{1/4})$, where $n$ is the number of photons. Additionally, as an application of our methods for state preparation, we describe a protocol for preparing NOON states.
- Abstract（参考訳）: 本研究では,振幅増幅に基づく空洞QEDのコヒーレント制御手法を開発した。
物理的プラットフォームを2つ検討する。
まず,光学キャビティの単一モードに結合した3レベル量子エミッタについて検討し,斜め振幅増幅に基づく単一光子を伝送するプロトコルを提案する。
本プロトコルの鍵となる要素として,信号キュービットのみにリフレクションユニタリを用い,初期状態を作成するために$U$と$U^\dagger$を併用した,斜め振幅増幅の拡張を提案する。
提案手法では, 単一光子生成プロトコル長を$N\sim 1/p$から$N\sim 1/\sqrt{p}$に拡張する。
さらに, 本プロトコルは, 各種実験系における単一強制御パルスを用いたプロトコルと比較して, 内在性キャビティ損失からの誤差を低減し, 誤差低減法の適用性を示唆している。
第2設定では、フォック状態を作成するための分散系における回路QEDアーキテクチャにおいて、マイクロ波キャビティの単一ボソニックモードに結合した超伝導量子ビットを考える。
固定点振幅増幅を用いて、長さが$O(n^{1/4})$となるフォック状態を作成するためのプロトコルを得る。
さらに, 状態準備のための手法の適用として, NOON状態作成のためのプロトコルについて述べる。
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