Interferometría Quantum Rabi de movimiento y radiación

Interferometría Quantum Rabi de movimiento y radiación

Marca de tiempo: 31 de mayo de 2023 10:03 a.m.
Nodo de origen: 2691521

Parque Kimin1,2, Petr Marek1, Ulrik L.Andersen2y Radim Filip1

1Departamento de Óptica, Universidad Palacky, 77146 Olomouc, República Checa
2Centro de Estados Cuánticos Macroscópicos (bigQ), Departamento de Física, Universidad Técnica de Dinamarca, Edificio 307, Fysikvej, 2800 Kgs. Lyngby, Dinamarca

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Resumen

La determinación precisa de un desplazamiento de un oscilador mecánico o un campo de microondas en una dirección predeterminada en el espacio de fase se puede realizar con iones atrapados o circuitos superconductores, respectivamente, acoplando el oscilador con ancilla qubits.

A través de ese acoplamiento, la información de desplazamiento se transfiere a los qubits que luego se leen. Sin embargo, no se ha intentado una estimación inequívoca del desplazamiento en una dirección desconocida en el espacio de fase en tales sistemas de oscilador-qubit. Aquí, proponemos una configuración interferométrica híbrida oscilador-qubit para la estimación inequívoca de los desplazamientos del espacio de fase en una dirección arbitraria, basada en interacciones Rabi factibles más allá de la aproximación de onda giratoria. Utilizando un interferómetro Rabi híbrido de este tipo para la detección cuántica, mostramos que el rendimiento es superior a los obtenidos por los esquemas de estimación monomodo y un interferómetro convencional basado en las interacciones de Jaynes-Cummings. Además, encontramos que la sensibilidad del interferómetro Rabi es independiente de la ocupación térmica del modo del oscilador y, por lo tanto, no se requiere enfriarlo hasta el estado fundamental antes de la detección. También realizamos una investigación exhaustiva del efecto del desfasaje de qubit y la termalización del oscilador. Encontramos que el interferómetro es bastante robusto, superando diferentes esquemas de estimación de referencia incluso para grandes desfases y termalizaciones.

Resumen popular

Hemos desarrollado una nueva configuración interferométrica híbrida oscilador-qubit que permite la estimación inequívoca de los desplazamientos del espacio de fase en cualquier dirección, mejorando los métodos anteriores que estaban limitados a direcciones predeterminadas. Este enfoque innovador, denominado interferómetro Rabi, ofrece un rendimiento superior en comparación con los esquemas de estimación monomodo y los interferómetros convencionales. En particular, no requiere enfriar el oscilador hasta el estado fundamental, y sigue siendo robusto incluso en presencia de desfase de qubits y termalización del oscilador. Este avance en la detección cuántica podría tener implicaciones significativas para una variedad de aplicaciones.

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