Quanten-Rabi-Interferometrie von Bewegung und Strahlung

Quanten-Rabi-Interferometrie von Bewegung und Strahlung

Zeitstempel: 31. Mai 2023, 10:03 Uhr
Quellknoten: 2691521

Kimin Park1,2, Petr Marek1, Ulrik L. Andersen2, und Radim Filip1

1Abteilung für Optik, Palacky-Universität, 77146 Olomouc, Tschechische Republik
2Zentrum für makroskopische Quantenzustände (bigQ), Fachbereich Physik, Technische Universität Dänemark, Gebäude 307, Fysikvej, 2800 kg. Lyngby, Dänemark

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Abstrakt

Die genaue Bestimmung einer Auslenkung eines mechanischen Oszillators oder eines Mikrowellenfeldes in einer vorgegebenen Richtung im Phasenraum kann mit eingefangenen Ionen bzw. supraleitenden Schaltkreisen durchgeführt werden, indem der Oszillator mit Ancilla-Qubits gekoppelt wird.

Durch diese Kopplung wird die Verschiebungsinformation auf die Qubits übertragen, die anschließend ausgelesen werden. Allerdings wurde in solchen Oszillator-Qubit-Systemen noch nicht versucht, die Verschiebung in eine unbekannte Richtung im Phasenraum eindeutig abzuschätzen. Hier schlagen wir einen hybriden interferometrischen Oszillator-Qubit-Aufbau für die eindeutige Schätzung von Phasenraumverschiebungen in eine beliebige Richtung vor, basierend auf möglichen Rabi-Wechselwirkungen jenseits der Rotationswellennäherung. Mithilfe eines solchen hybriden Rabi-Interferometers für die Quantensensorik zeigen wir, dass die Leistung derjenigen überlegen ist, die mit Single-Mode-Schätzschemata und einem herkömmlichen Interferometer basierend auf Jaynes-Cummings-Wechselwirkungen erreicht wird. Darüber hinaus stellen wir fest, dass die Empfindlichkeit des Rabi-Interferometers unabhängig von der thermischen Besetzung des Oszillatormodus ist und daher vor der Messung keine Kühlung auf den Grundzustand erforderlich ist. Wir führen auch eine gründliche Untersuchung des Effekts der Qubit-Dephasierung und Oszillator-Thermalisierung durch. Wir finden, dass das Interferometer ziemlich robust ist und verschiedene Benchmark-Schätzschemata übertrifft, selbst bei großer Dephasierung und Thermalisierung.

Populäre Zusammenfassung

Wir haben einen neuen hybriden interferometrischen Oszillator-Qubit-Aufbau entwickelt, der die eindeutige Schätzung von Phasenraumverschiebungen in jede Richtung ermöglicht und damit frühere Methoden verbessert, die auf vorgegebene Richtungen beschränkt waren. Dieser innovative Ansatz, genannt Rabi-Interferometer, bietet eine überlegene Leistung im Vergleich zu Single-Mode-Schätzschemata und herkömmlichen Interferometern. Bemerkenswert ist, dass der Oszillator nicht auf den Grundzustand gekühlt werden muss und selbst bei Qubit-Dephasierung und Oszillator-Thermalisierung robust bleibt. Dieser Fortschritt in der Quantensensorik könnte erhebliche Auswirkungen auf eine Reihe von Anwendungen haben.

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► Referenzen

[1] CL Degen, F. Reinhard und P. Cappellaro, „Quantum Sensing“ Reviews of Modern Physics 89, 035002 (2017).
https://​/​doi.org/​10.1103/​REVMODPHYS.89.035002/​

[2] Vittorio Giovannetti, Seth Lloyd und Lorenzo MacCone, „Fortschritte in der Quantenmetrologie“, Nature Photonics 5, 222–229 (2011).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nphoton.2011.35

[3] Jasminder S Sidhuand Pieter Kok „Geometrische Perspektive auf Quantenparameterschätzung“ AVS Quantum Science 2, 014701 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1116 / 1.5119961

[4] Zeeshan Ahmed, Yuri Alexeev, Giorgio Apollinari, Asimina Arvanitaki, David Awschalom, Karl K. Berggren, Karl Van Bibber, Przemyslaw Bienias, Geoffrey Bodwin, Malcolm Boshier, Daniel Bowring, Davide Braga, Karen Byrum, Gustavo Cancelo, Gianpaolo Carosi, Tom Cecil , Clarence Chang, Mattia Checchin, Sergei Chekanov, Aaron Chou, Aashish Clerk, Ian Cloet, Michael Crisler, Marcel Demarteau, Ranjan Dharmapalan, Matthew Dietrich, Junjia Ding, Zelimir Djurcic, John Doyle, James Fast, Michael Fazio, Peter Fierlinger, Hal Finkel, Patrick Fox, Gerald Gabrielse, Andrei Gaponenko, Maurice Garcia-Sciveres, Andrew Geraci, Jeffrey Guest, Supratik Guha, Salman Habib, Ron Harnik, Amr Helmy, Yuekun Heng, Jason Henning, Joseph Heremans, Phay Ho, Jason Hogan, Johannes Hubmayr, David Hume, Kent Irwin, Cynthia Jenks, Nick Karonis, Raj Kettimuthu, Derek Kimball, Jonathan King, Eve Kovacs, Richard Kriske, Donna Kubik, Akito Kusaka, Benjamin Lawrie, Konrad Lehnert, Paul Lett, Jonathan Lewis, Pavel Lougovski, Larry Lurio, O'Brien, Roger O'Brient, Umeshkumar Patel, Bjoern Penning, Sergey Perverzev, Nicholas Peters, Raphael Pooser, Chrystian Posada, James Proudfoot, Tenzin Rabga, Tijana Rajh, Sergio Rescia, Alexander Romanenko, Roger Rusack, Monika Schleier-Smith, Keith Schwab, Julie Segal, Ian Shipsey, Erik Shirokoff, Andrew Sonnenschein, Valerie Taylor, Robert Tschirhart, Chris Tully, David Underwood, Vladan Vuletic, Robert Wagner, Gensheng Wang, Harry Weerts, Nathan Woollett, Junqi Xie, Volodymyr Yefremenko, John Zasadzinski , Jinlong Zhang, Xufeng Zhang und Vishnu Zutshi, „Quantum Sensing for High Energy Physics“ (2018).
arXiv: 1803.11306

[5] Domenico D'Alessandro „Einführung in Quantenkontrolle und Dynamik“ Chapman Hall/​CRC (2021).
https: / / doi.org/ 10.1201 / 9781003051268

[6] S. Pirandola, BR Bardhan, T. Gehring, C. Weedbrook und S. Lloyd, „Fortschritte in der photonischen Quantenerkennung“, Nature Photonics 12, 724–733 (2018).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41566-018-0301-6

[7] Xueshi Guo, Casper R. Breum, Johannes Borregaard, Shuro Izumi, Mikkel V. Larsen, Tobias Gehring, Matthias Christandl, Jonas S. Neergaard-Nielsen und Ulrik L. Andersen, „Verteilte Quantenerkennung in einem kontinuierlich variablen verschränkten Netzwerk“ Nature Physics 2019 16:3 16, 281–284 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41567-019-0743-x

[8] BJ Lawrie, PD Lett, AM Marino und RC Pooser, „Quantum Sensing with Squeezed Light“, ACS Photonics 6, 1307–1318 (2019).
https: // doi.org/ 10.1021 / acsphotonics.9b00250

[9] Emanuele Polino, Mauro Valeri, Nicolò Spagnolo und Fabio Sciarrino, „Photonische Quantenmetrologie“ AVS Quantum Science 2, 024703 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1116 / 5.0007577

[10] Rafal Demkowicz-DobrzaÅ„ski, Marcin Jarzyna und Jan KoÅ‚odyÅ„ski, „Chapter Four – Quantum Limits in Optical Interferometry“ Elsevier (2015).
https: / / doi.org/ 10.1016 / bs.po.2015.02.003

[11] LIGO Scientific Collaboration und Virgo Collaboration „Beobachtung von Gravitationswellen aus einer Verschmelzung binärer Schwarzer Löcher“, Physical Review Letters 116, 061102 (2016).
https://doi.org/ 10.1103/PhysRevLett.116.061102

[12] BP Abbott, R. Abbott, TD Abbott und S. Abraham et al., „Perspects for observing and localizing gravitational-wave transients with Advanced LIGO, Advanced Virgo and KAGRA“ Living Rev Relativ (2020).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s41114-020-00026-9

[13] C. Lang, C. Eichler, L. Steffen, JM Fink, MJ Woolley, A. Blais und A. Wallraff, „Korrelationen, Ununterscheidbarkeit und Verschränkung in Hong-Ou-Mandel-Experimenten bei Mikrowellenfrequenzen“ Nature Physics 9, 345– 348 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nphys2612

[14] Yvonne Y. Gao, Brian J. Lester, Yaxing Zhang, Chen Wang, Serge Rosenblum, Luigi Frunzio, Liang Jiang, SM Girvin und Robert J. Schoelkopf, „Programmierbare Interferenz zwischen zwei Mikrowellen-Quantenspeichern“, Physical Review X 8 (2018) .
https://doi.org/ 10.1103/PhysRevX.8.021073

[15] Kai Bongs, Michael Holynski, Jamie Vovrosh, Philippe Bouyer, Gabriel Condon, Ernst Rasel, Christian Schubert, Wolfgang P. Schleich und Albert Roura, „Übernahme atominterferometrischer Quantensensoren aus dem Labor in reale Anwendungen“ Nature Reviews Physics 1, 731–739 (2019).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s42254-019-0117-4

[16] Alexander D. Cronin, Jörg Schmiedmayer und David E. Pritchard, „Optik und Interferometrie mit Atomen und Molekülen“, Reviews of Modern Physics 81, 1051–1129 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.81.1051

[17] Luca Pezzè, Augusto Smerzi, Markus K. Oberthaler, Roman Schmied und Philipp Treutlein, „Quantenmetrologie mit nichtklassischen Zuständen atomarer Ensembles“, Reviews of Modern Physics 90 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.90.035005

[18] Bing Chen, Cheng Qiu, Shuying Chen, Jinxian Guo, LQ Chen, ZY Ou und Weiping Zhang, „Atom-Light Hybrid Interferometer“, Physical Review Letters 115, 043602 (2015).
https://doi.org/ 10.1103/PhysRevLett.115.043602

[19] Mankei Tsangand Carlton M. Caves „Kohärente Quantenrauschunterdrückung für optomechanische Sensoren“ Phys. Rev. Lett. 105, 123601 (2010).
https://doi.org/ 10.1103/PhysRevLett.105.123601

[20] Ali Motazedifard, A. Dalafi und MH Naderi, „Ultrapräzise Quantenerfassung und -messung basierend auf nichtlinearen hybriden optomechanischen Systemen, die ultrakalte Atome oder atomares Bose-Einstein-Kondensat enthalten“ AVS Quantum Science 3, 24701 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1116 / 5.0035952/997321

[21] F. Bemani, O. Černotík, L. Ruppert, D. Vitali und R. Filip, „Force Sensing in an Optomechanical System with Feedback-Controlled In-Loop Light“ Phys. Rev. Appl. 17, 034020 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevApplied.17.034020

[22] DA Dalvit, RL Filho und F Toscano, „Quantenmetrologie an der Heisenberg-Grenze mit Ionenfallen-Bewegungskompasszuständen“, New Journal of Physics 8, 276–276 (2006).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​8/​11/​276

[23] Kasper Duivenvoorden, Barbara M. Terhal und Daniel Weigand, „Single-Mode-Verschiebungssensor“, Phys. Rev. A 95, 012305 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.95.012305

[24] Daniel Braun, Gerardo Adesso, Fabio Benatti, Roberto Floreanini, Ugo Marzolino, Morgan W. Mitchell und Stefano Pirandola, „Quantenverstärkte Messungen ohne Verschränkung“ Reviews of Modern Physics 90, 1–52 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.90.035006

[25] Fabian Wolf, Chunyan Shi, Jan C. Heip, Manuel Gessner, Luca Pezzè, Augusto Smerzi, Marius Schulte, Klemens Hammerer und Piet O. Schmidt, „Bewegungs-Fock-Zustände für quantenverstärkte Amplituden- und Phasenmessungen mit gefangenen Ionen“ Natur Kommunikation 10 (2019).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41467-019-10576-4

[26] Katherine C. McCormick, Jonas Keller, Shaun C. Burd, David J. Wineland, Andrew C. Wilson und Dietrich Leibfried, „Quantenverstärkte Erfassung eines mechanischen Einzelionenoszillators.“ Natur 572, 86–90 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41586-019-1421-y

[27] Shavindra P. Premaratne, FC Wellstood und BS Palmer, „Mikrowellenphotonen-Fock-Zustandserzeugung durch stimulierte adiabatische Raman-Passage“ Nature Communications 8 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms14148

[28] W. Wang, L. Hu, Y Supraleitender Schaltkreis“ Physical Review Letters 118 (2017).
https://doi.org/ 10.1103/PhysRevLett.118.223604

[29] Wolfgang Pfaff, Christopher J. Axline, Luke D. Burkhart, Uri Vool, Philip Reinhold, Luigi Frunzio, Liang Jiang, Michel H. Devoret und Robert J. Schoelkopf, „Kontrollierte Freisetzung von Multiphotonen-Quantenzuständen aus einem Mikrowellen-Hohlraumspeicher“ Natur Physik 13, 882–887 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nphys4143

[30] Mario F. Gely, Marios Kounalakis, Christian Dickel, Jacob Dalle, Rémy Vatré, Brian Baker, Mark D. Jenkins und Gary A. Steele, „Beobachtung und Stabilisierung photonischer Fock-Zustände in einem heißen Radiofrequenzresonator“ Science 363, 1072–1075 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1126 / science.aaw3101

[31] Yiwen Chu, Prashanta Kharel, Taekwan Yoon, Luigi Frunzio, Peter T. Rakich und Robert J. Schoelkopf, „Erzeugung und Kontrolle von Multiphonon-Fock-Zuständen in einem Bulk-Acoustic-Wave-Resonator“ Nature 563, 666–670 (2018) .
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41586-018-0717-7

[32] Dany Lachance-Quirion, Yutaka Tabuchi, Seiichiro Ishino, Atsushi Noguchi, Toyofumi Ishikawa, Rekishu Yamazaki und Yasunobu Nakamura, „Auflösen von Quanten kollektiver Spinanregungen in einem millimetergroßen Ferromagneten“ Science Advances 3 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1126 / sciadv.1603150

[33] SP Wolski, D. Lachance-Quirion, Y. Tabuchi, S. Kono, A. Noguchi, K. Usami und Y. Nakamura, „Dissipation-Based Quantum Sensing of Magnons with a Supraconducting Qubit“ Phys. Rev. Lett. 125, 117701 (2020).
https://doi.org/ 10.1103/PhysRevLett.125.117701

[34] Dany Lachance-Quirion, Samuel Piotr Wolski, Yutaka Tabuchi, Shingo Kono, Koji Usami und Yasunobu Nakamura, „Verschränkungsbasierte Einzelschusserkennung eines einzelnen Magnons mit einem supraleitenden Qubit“ Science 367, 425–428 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1126 / science.aaz9236

[35] Akash V. Dixit, Srivatsan Chakram, Kevin He, Ankur Agrawal, Ravi K. Naik, David I. Schuster und Aaron Chou, „Suche nach Dunkler Materie mit einem supraleitenden Qubit“ Phys. Rev. Lett. 126, 141302 (2021).
https://doi.org/ 10.1103/PhysRevLett.126.141302

[36] Zhixin Wang, Mingrui Xu, Xu Han, Wei Fu, Shruti Puri, SM Girvin, Hong X. Tang, S. Shankar und MH Devoret, „Quantum Microwave Radiometry with a Supraconducting Qubit“ Phys. Rev. Lett. 126, 180501 (2021).
https://doi.org/ 10.1103/PhysRevLett.126.180501

[37] M. Kristen, A. Schneider, A. Stehli, T. Wolz, S. Danilin, HS Ku, J. Long, X. Wu, R. Lake, DP Pappas, AV Ustinov und M. Weides, „Amplitude und Frequenz Erfassung von Mikrowellenfeldern mit einem supraleitenden Transmon-Qudit“ npj Quantum Information 2020 6:1 6, 1–5 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41534-020-00287-w

[38] W. Wang, ZJ Chen, X. Liu, W. Cai, Y. Ma, X. Mu, X. Pan, Z. Hua, L. Hu, Y. Xu, H. Wang, YP Song, XB Zou, CL Zou und L. Sun, „Quantum-enhanced radiometry via approximative Quantum Error Correction“, Nature Communications 2022 13:1 13, 1–8 (2022).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41467-022-30410-8

[39] W. Wang, Y. Wu, Y. Ma, W. Cai, L. Hu, X. Mu, Y. Xu, Zi Jie Chen, H. Wang, YP Song, H. Yuan, CL Zou, LM Duan und L. Sun, „Heisenberg-limitierte Singlemode-Quantenmetrologie in einem supraleitenden Schaltkreis“ Nature Communications 10 (2019).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41467-019-12290-7

[40] Kimin Park, Changhun Oh, Radim Filip und Petr Marek, „Optimale Schätzung konjugierter Positions- und Impulsverschiebungen durch klassisch korrelierte Sonden und Messungen“ Phys. Rev. Appl. 18, 014060 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevApplied.18.014060

[41] Meixiu Li, Tao Chen, J. Justin Gooding und Jingquan Liu, „Review of Carbon and Graphene Quantum Dots for Sensing“ ACS Sensors 4, 1732–1748 (2019).
https://​/​doi.org/​10.1021/​acssensors.9b00514

[42] Romana Schirhagl, Kevin Chang, Michael Loretz und Christian L. Degen, „Stickstoff-Leerstellenzentren in Diamant: Nanoskalige Sensoren für Physik und Biologie“, Annual Review of Physical Chemistry 65, 83–105 (2014).
https: // doi.org/ 10.1146 / annurev-physchem-040513-103659

[43] D. Kienzler, C. Flühmann, V. Negnevitsky, H.-Y. Lo, M. Marinelli, D. Nadlinger und JP Home, „Observation of Quantum Interference between Separated Mechanical Oscillator Wave Packets“ Phys. Rev. Lett. 116, 140402 (2016).
https://doi.org/ 10.1103/PhysRevLett.116.140402

[44] Colin D. Bruzewicz, John Chiaverini, Robert McConnell und Jeremy M. Sage, „Trapped-ion Quantum Computing: Progress and Challenges“ Applied Physics Reviews 6 (2019) 021314.
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.5088164

[45] C. Flühmann, TL Nguyen, M. Marinelli, V. Negnevitsky, K. Mehta und JP Home, „Encoding a qubit in a trapped-ion Mechanical oscillator“ Nature 2019 566:7745 566, 513–517 (2019).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41586-019-0960-6

[46] G Wendin „Quanteninformationsverarbeitung mit supraleitenden Schaltkreisen: eine Übersicht“ Reports on Progress in Physics 80, 106001 (2017).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1361-6633/​aa7e1a

[47] Xiu Gu, Anton Frisk Kockum, Adam Miranowicz, Yu xi Liu und Franco Nori, „Mikrowellenphotonik mit supraleitenden Quantenschaltungen“ Physics Reports 718-719, 1–102 (2017) Mikrowellenphotonik mit supraleitenden Quantenschaltungen.
https://doi.org/ 10.1016/j.physrep.2017.10.002

[48] S. Touzard, A. Kou, NE Frattini, VV Sivak, S. Puri, A. Grimm, L. Frunzio, S. Shankar und MH Devoret, „Gated Conditional Displacement Readout of Supraconducting Qubits“, Physical Review Letters 122, 080502 ( 2019).
https://doi.org/ 10.1103/PhysRevLett.122.080502

[49] Alexandre Blais, Steven M. Girvin und William D. Oliver, „Quanteninformationsverarbeitung und Quantenoptik mit Schaltungsquantenelektrodynamik“, Nature Physics 16, 247–256 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41567-020-0806-z

[50] P. Campagne-Ibarcq, A. Eickbusch, S. Touzard, E. Zalys-Geller, NE Frattini, VV Sivak, P. Reinhold, S. Puri, S. Shankar, RJ Schoelkopf, L. Frunzio, M. Mirrahimi und MH Devoret, „Quantenfehlerkorrektur eines in Gitterzuständen eines Oszillators kodierten Qubits“ Nature 2020 584:7821 584, 368–372 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41586-020-2603-3

[51] AA Clerk, KW Lehnert, P. Bertet, JR Petta und Y. Nakamura, „Hybrid Quantensysteme mit Schaltungsquantenelektrodynamik“ Nature Physics 2020 16:3 16, 257–267 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41567-020-0797-9

[52] Sangil Kwon, Akiyoshi Tomonaga, Gopika Lakshmi Bhai, Simon J. Devitt und Jaw Shen Tsai, „Gate-based supraconducting Quantum Computing“, Journal of Applied Physics 129 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 5.0029735

[53] Alexandre Blais, Arne L. Grimsmo, SM Girvin und Andreas Wallraff, „Circuit Quantum Electrodynamics“ Reviews of Modern Physics 93 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.93.025005

[54] SC Burd, R Srinivas, JJ Bollinger, AC Wilson, DJ Wineland, D Leibfried, DH Slichter und DTC Allcock, „Quantum amplification of Mechanical Oscillator Motion“ Science 364, 1163–1165 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1126 / science.aaw2884

[55] Norman F. Ramsey „Eine neue Molekularstrahlresonanzmethode“ Physical Review 76, 996 (1949).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRev.76.996

[56] F. Riehle, Th. Kisters, A. Witte, J. Helmcke und Ch. J. Bordé, „Optische Ramsey-Spektroskopie in einem rotierenden Rahmen: Sagnac-Effekt in einem Materiewellen-Interferometer“, Physical Review Letters 67, 177–180 (1991) .
https://doi.org/ 10.1103/PhysRevLett.67.177

[57] Malo Cadoret, Estefania De Mirandes, Pierre Cladé, Saïda Guellati-Khélifa, Catherine Schwob, François Nez, Lucile Julien und François Biraben, „Kombination von Bloch-Oszillationen mit einem Ramsey-Bordé-Interferometer: Neue Bestimmung der Feinstrukturkonstante“ Physical Review Briefe 101 (2008).
https://doi.org/ 10.1103/PhysRevLett.101.230801

[58] A. Arias, G. Lochead, TM Wintermantel, S. Helmrich und S. Whitlock, „Realization of a Rydberg-Dressed Ramsey Interferometer and Electrometer“ Phys. Rev. Lett. 122, 053601 (2019).
https://doi.org/ 10.1103/PhysRevLett.122.053601

[59] D. Leibfried, MD Barrett, T. Schaetz, J. Britton, J. Chiaverini, WM Itano, JD Jost, C. Langer und DJ Wineland, „Toward Heisenberg-limited spectroscopy with multiparticle verschränkte Zustände“ Science 304, 1476–1478 (2004).
https: / / doi.org/ 10.1126 / science.1097576

[60] M. Brownnutt, M. Kumph, P. Rabl und R. Blatt, „Ion-Trap Measurements of Electric-Field Noise Near Surfaces“, Reviews of Modern Physics 87, 1419 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.87.1419

[61] Jacob Hastrup, Kimin Park, Jonatan Bohr Brask, Radim Filip und Ulrik Lund Andersen, „Messungsfreie Vorbereitung von Gitterzuständen“ npj Quantum Information 2021 7:1 7, 1–8 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41534-020-00353-3

[62] Jacob Hastrup, Kimin Park, Radim Filip und Ulrik Lund Andersen, „Bedingungslose Vorbereitung des komprimierten Vakuums aus Rabi-Wechselwirkungen“ Phys. Rev. Lett. 126, 153602 (2021).
https://doi.org/ 10.1103/PhysRevLett.126.153602

[63] Kimin Park, Petr Marek und Radim Filip, „Deterministische nichtlineare Phasentore, die durch ein einzelnes Qubit induziert werden“, New Journal of Physics 20, 053022 (2018).
https://​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​AABB86

[64] Kimin Park, Jacob Hastrup, Jonas Schou Neergaard-Nielsen, Jonatan Bohr Brask, Radim Filip und Ulrik L. Andersen, „Slowing Quantum Decoherence of Oscillators by Hybrid Processing“ npj Quantum Information 2022 8:1 8, 1–8 (2022) .
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41534-022-00577-5

[65] Jacob Hastrup, Kimin Park, Jonatan Bohr Brask, Radim Filip und Ulrik Lund Andersen, „Universal Unitary Transfer of Continuous-Variable Quantum States into a Few Qubits“, Physical Review Letters 128, 110503 (2022).
https://doi.org/ 10.1103/PhysRevLett.128.110503

[66] Myung-Joong Hwang, Ricardo Puebla und Martin B. Plenio, „Quantum Phase Transition and Universal Dynamics in the Rabi Model“ Phys. Rev. Lett. 115, 180404 (2015).
https://doi.org/ 10.1103/PhysRevLett.115.180404

[67] MLL Cai, ZDD Liu, WDD Zhao, YKK Wu, QXX Mei, Y. Jiang, L. He, X. Zhang, ZCC Zhou und LMM Duan, „Beobachtung eines Quantenphasenübergangs im Quanten-Rabi-Modell mit einer einzelnen Falle.“ ion“ Nature Communications 12, 1126 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41467-021-21425-8

[68] C. Hempel, BP Lanyon, P. Jurcevic, R. Gerritsma, R. Blatt und CF Roos, „Verschränkungsgestützte Erkennung von Einzelphotonenstreuereignissen“, Nature Photonics 7, 630–633 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nphoton.2013.172

[69] Kevin A. Gilmore, Matthew Affolter, Robert J. Lewis-Swan, Diego Barberena, Elena Jordan, Ana Maria Rey und John J. Bollinger, „Quantenverstärkte Erfassung von Verschiebungen und elektrischen Feldern mit zweidimensionalen Kristallen gefangener Ionen“ Wissenschaft 373, 673–678 (2021).
https://​/​doi.org/​10.1126/​science.abi5226

[70] S. Martínez-Garaot, A. Rodriguez-Prieto und JG Muga, „Interferometer mit angetriebenem gefangenem Ion“, Physical Review A 98 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.98.043622

[71] Katherine C. McCormick, Jonas Keller, David J. Wineland, Andrew C. Wilson und Dietrich Leibfried, „Kohärent verschobene Oszillatorquantenzustände eines einzelnen gefangenen Atoms“ Quantum Science and Technology 4 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1088 / 2058-9565 / ab0513

[72] Louis Garbe, Matteo Bina, Arne Keller, Matteo GA Paris und Simone Felicetti, „Critical Quantum Metrology with a Finite-Component Quantum Phase Transition“, Physical Review Letters 124, 120504 (2020).
https://doi.org/ 10.1103/PhysRevLett.124.120504

[73] R. Di Candia, F. Minganti, KV Petrovnin, GS Paraoanu und S. Felicetti, „Critical Parametric Quantum Sensing“ npj Quantum Information 2023 9:1 9, 1–9 (2023).
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41534-023-00690-z

[74] Yaoming Chu, Shaoliang Zhang, Baiyi Yu und Jianming Cai, „Dynamic Framework for Criticality-Enhanced Quantum Sensing“, Physical Review Letters 126, 10502 (2021).
https://doi.org/ 10.1103/PhysRevLett.126.010502

[75] Peter A. Ivanov „Verbesserte Zwei-Parameter-Phasenraumverschiebungsschätzung in der Nähe eines dissipativen Phasenübergangs“ Phys. Rev. A 102, 052611 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.102.052611

[76] Anton Frisk Kockum, Adam Miranowicz, Simone De Liberato, Salvatore Savasta und Franco Nori, „Ultrastarke Kopplung zwischen Licht und Materie“ Nature Reviews Physics 2019 1:1 1, 19–40 (2019).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s42254-018-0006-2

[77] P. Forn-Díaz, L. Lamata, E. Rico, J. Kono und E. Solano, „Ultrastarke Kopplungsregime der Licht-Materie-Wechselwirkung“ Rev. Mod. Physik. 91, 025005 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.91.025005

[78] Peter A. Ivanov, Kilian Singer, Nikolay V. Vitanov und Diego Porras, „Quantum Sensors Assisted by Spontaneous Symmetry Breaking for Detecting Very Small Forces“ Phys. Rev. Appl. 4, 054007 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevApplied.4.054007

[79] Peter A. Ivanov, Nikolay V. Vitanov und Kilian Singer, „Hochpräzise Kraftmessung mithilfe eines einzelnen gefangenen Ions“, Wissenschaftliche Berichte 6, 1–8 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1038 / srep28078

[80] Peter A. Ivanov und Nikolay V. Vitanov „Quantenerfassung der Phasenraumverschiebungsparameter unter Verwendung eines einzelnen gefangenen Ions“ Phys. Rev. A 97, 032308 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.97.032308

[81] D. Leibfried, R. Blatt, C. Monroe und D. Wineland, „Quantendynamik einzelner gefangener Ionen“, Rev. Mod. Physik. 75, 281–324 (2003).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.75.281

[82] Michael J. Biercuk, Hermann Uys, Joe W. Britton, Aaron P. Vandevender und John J. Bollinger, „Ultrasensitive Erkennung von Kraft und Verschiebung mithilfe gefangener Ionen“, Nature Nanotechnology 5, 646–650 (2010).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nnano.2010.165

[83] KA Gilmore, JG Bohnet, BC Sawyer, JW Britton und JJ Bollinger, „Amplitude Sensing Below the Zero-Point Fluctuations with a Two-Dimensional Trapped-Ion Mechanical Oscillator“, Physical Review Letters 118, 1–5 (2017).
https://doi.org/ 10.1103/PhysRevLett.118.263602

[84] M. Affolter, KA Gilmore, JE Jordan und JJ Bollinger, „Phasenkohärente Erfassung der Schwerpunktbewegung von Kristallen gefangener Ionen“, Physical Review A 102, 052609 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.102.052609

[85] Helmut Ritsch, Peter Domokos, Ferdinand Brennecke und Tilman Esslinger, „Kalte Atome in durch Hohlräume erzeugten dynamischen optischen Potentialen“ Rev. Mod. Physik. 85, 553–601 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.85.553

[86] Ze-Liang Xiang, Sahel Ashhab, JQ You und Franco Nori, „Hybride Quantenschaltkreise: Supraleitende Schaltkreise interagieren mit anderen Quantensystemen“ Rev. Mod. Physik. 85, 623–653 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.85.623

[87] Shlomi Kotler, Raymond W. Simmonds, Dietrich Leibfried und David J. Wineland, „Hybride Quantensysteme mit gefangenen geladenen Teilchen“ Phys. Rev. A 95, 022327 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.95.022327

[88] C. Monroe, WC Campbell, L.-M. Duan, Z.-X. Gong, AV Gorshkov, PW Hess, R. Islam, K. Kim, NM Linke, G. Pagano, P. Richerme, C. Senko und NY Yao, „Programmierbare Quantensimulationen von Spinsystemen mit gefangenen Ionen“ Rev. Mod. Physik. 93, 025001 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.93.025001

[89] Gershon Kurizki, Patrice Bertet, Yuimaru Kubo, Klaus Mølmer, David Petrosyan, Peter Rabl und Jörg Schmiedmayer, „Quantentechnologien mit Hybridsystemen“, Proceedings of the National Academy of Sciences 112, 3866–3873 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1073 / pnas.1419326112

[90] Bruce W. Shore und Peter L. Knight „The Jaynes-Cummings Model“ Journal of Modern Optics 40, 1195–1238 (1993).
https: / / doi.org/ 10.1080 / 09500349314551321

[91] JM Fink, M. Göppl, M. Baur, R. Bianchetti, PJ Leek, A. Blais und A. Wallraff, „Die Jaynes-Cummings-Leiter erklimmen und ihre $sqrt{n}$-Nichtlinearität in einem Hohlraum-QED-System beobachten“ Natur 454, 315–318 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature07112

[92] Philipp Schindler, Daniel Nigg, Thomas Monz, Julio T. Barreiro, Esteban Martinez, Shannon X. Wang, Stephan Quint, Matthias F. Brandl, Volckmar Nebendahl, Christian F. Roos, Michael Chwalla, Markus Hennrich und Rainer Blatt, „A Quanteninformationsprozessor mit gefangenen Ionen“ New Journal of Physics 15, 123012 (2013).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​15/​12/​123012

[93] J. Casanova, G. Romero, I. Lizuain, JJ García-Ripoll und E. Solano, „Deep Strong Coupling Regime of the Jaynes-Cummings Model“ Physical Review Letters 105 (2010).
https://doi.org/ 10.1103/PhysRevLett.105.263603

[94] TP Spiller, Kae Nemoto, Samuel L. Braunstein, WJ Munro, P. Van Loock und GJ Milburn, „Quantum computation by communication“, New Journal of Physics 8, 30 (2006).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​8/​2/​030

[95] Kimin Park, Julien Laurat und Radim Filip, „Hybride Rabi-Interaktionen mit reisenden Lichtzuständen“, New Journal of Physics 22, 013056 (2020).
https://​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​AB6877

[96] Bastian Hacker, Stephan Welte, Severin Daiss, Armin Shaukat, Stephan Ritter, Lin Li und Gerhard Rempe, „Deterministische Erzeugung verschränkter Atom-Licht-Schrödinger-Katzen-Zustände“ Nature Photonics 13, 110–115 (2019).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41566-018-0339-5

[97] Zhang-qi Yin, Tongcang Li, Xiang Zhang und LM Duan, „Große Quantenüberlagerungen eines schwebenden Nanodiamanten durch spinoptomechanische Kopplung“ Phys. Rev. A 88, 033614 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.88.033614

[98] Wojciech Gorecki, Rafal Demkowicz-Dobrzanski, Howard M. Wiseman und Dominic W. Berry, „$pi$-Corrected Heisenberg Limit“ Physical Review Letters 124 (2019).
https://doi.org/ 10.1103/PhysRevLett.124.030501

[99] WH Zurek „Subplanck-Struktur im Phasenraum und ihre Relevanz für die Quantendekohärenz“ Nature 2001 412:6848 412, 712–717 (2001).
https: / / doi.org/ 10.1038 / 35089017

[100] WJ Munro, K. Nemoto, GJ Milburn und SL Braunstein, „Detektion schwacher Kräfte mit überlagerten kohärenten Zuständen“ Phys. Rev. A 66, 023819 (2002).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.66.023819

[101] Francesco Albarelli, Marco G. Genoni, Matteo GA A Paris und Alessandro Ferraro, „Ressourcentheorie der Quanten-Nicht-Gaussianität und Wigner-Negativität“, Physical Review A 98, 52350 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.98.052350

[102] WH Zurek „Subplanck-Struktur im Phasenraum und ihre Relevanz für die Quantendekohärenz“ Nature 2001 412:6848 412, 712–717 (2001).
https: / / doi.org/ 10.1038 / 35089017

[103] C. Bonato, MS Blok, HT Dinani, DW Berry, ML Markham, DJ Twitchen und R. Hanson, „Optimierte Quantenerkennung mit einem einzelnen Elektronenspin unter Verwendung adaptiver Echtzeitmessungen“ Nature Nanotechnology 11, 247–252 (2016) .
https: / / doi.org/ 10.1038 / nnano.2015.261

[104] ED Herbschleb, H. Kato, T. Makino, S. Yamasaki und N. Mizuochi, „Quantenmessung mit ultrahohem Dynamikbereich unter Beibehaltung ihrer Empfindlichkeit“ Nature Communications 2021 12:1 12, 1–8 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41467-020-20561-x

[105] Morten Kjaergaard, Mollie E. Schwartz, Jochen Braumüller, Philip Krantz, Joel I.-J. Wang, Simon Gustavsson und William D. Oliver, „Superconducting Qubits: Current State of Play“, Jahresrückblick auf Condensed Matter Physics 11, 369–395 (2020).
https: // doi.org/ 10.1146 / annurev-conmatphys-031119-050605

[106] CJ Ballance, TP Harty, NM Linke, MA Sepiol und DM Lucas, „High-Fidelity Quantum Logic Gates Using Trapped-Ion Hyperfine Qubits“, Physical Review Letters 117 (2016).
https://doi.org/ 10.1103/PhysRevLett.117.060504

[107] Stephen M. Barnett und Paul M. Radmore „Methods in Theoretical Quantum Optics“ Oxford University Press (2002).
https: / / doi.org/ 10.1093 / acprof: oso / 9780198563617.001.0001

[108] M. Penasa, S. Gerlich, T. Rybarczyk, V. Métillon, M. Brune, JM Raimond, S. Haroche, L. Davidovich und I. Dotsenko, „Messung einer Mikrowellenfeldamplitude jenseits der Standardquantengrenze“ Physikalisch Rezension A 94, 1–7 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.94.022313

[109] M Aspelmeyer, TJ Kippenberg und F Marquardt, „Cavity optomechanics“ Reviews of Modern Physics (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.86.1391

[110] JD Teufel, Dale Li, MS Allman, K. Cicak, AJ Sirois, JD Whittaker und RW Simmonds, „Circuit Cavity Electromechanics in the Strong-Coupling Regime“ Nature 2011 471:7337 471, 204–208 (2011).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature09898

[111] AS Holevo „Quantensysteme, Kanäle, Informationen“ degruyter.com (2019).
https: / / doi.org/ 10.1515 / 9783110642490

[112] Matteo GA Paris „Quantenschätzung für die Quantentechnologie“ International Journal of Quantum Information 7, 125–137 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1142 / S0219749909004839

[113] Jing Liu, Jie Chen, Xiao
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8113/​49/​27/​275302

[114] Lukas J. Fiderer, Tommaso Tufarelli, Samanta Piano und Gerardo Adesso, „General Expressions for the Quantum Fisher Information Matrix with Applications to Discrete Quantum Imaging“ PRX Quantum 2, 020308 (2021).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PRXQUANTUM.2.020308

[115] Alexander Ly, Maarten Marsman, Josine Verhagen, Raoul PPP Grasman und Eric-Jan Wagenmakers, „A Tutorial on Fisher Information“, Journal of Mathematical Psychology 80, 40–55 (2017).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​j.jmp.2017.05.006

[116] P. van Loock, WJ Munro, Kae Nemoto, TP Spiller, TD Ladd, Samuel L. Braunstein und GJ Milburn, „Hybrid Quantenberechnung in der Quantenoptik“ Phys. Rev. A 78, 022303 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.78.022303

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Konnte nicht abrufen Crossref zitiert von Daten während des letzten Versuchs 2023-06-01 02:10:46: Von Crossref konnten keine zitierten Daten für 10.22331 / q-2023-05-31-1024 abgerufen werden. Dies ist normal, wenn der DOI kürzlich registriert wurde. Auf SAO / NASA ADS Es wurden keine Daten zum Zitieren von Werken gefunden (letzter Versuch 2023-06-01 02:10:46).

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