Interférométrie Quantum Rabi du mouvement et du rayonnement

Interférométrie Quantum Rabi du mouvement et du rayonnement

Horodatage: 31 mai 2023, 10 h 03
Nœud source: 2691521

Parc Kimin1,2, Petr Marek1, Ulrik L.Andersen2, et Radim Filip1

1Département d'optique, Université Palacky, 77146 Olomouc, République tchèque
2Centre des états quantiques macroscopiques (bigQ), Département de physique, Université technique du Danemark, Bâtiment 307, Fysikvej, 2800 Kgs. Lyngby, Danemark

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Abstract

La détermination précise d'un déplacement d'un oscillateur mécanique ou d'un champ hyperfréquence dans une direction prédéterminée dans l'espace des phases peut être effectuée avec des ions piégés ou des circuits supraconducteurs, respectivement, en couplant l'oscillateur avec des qubits auxiliaires.

Grâce à ce couplage, les informations de déplacement sont transférées aux qubits qui sont ensuite lus ultérieurement. Cependant, une estimation sans ambiguïté du déplacement dans une direction inconnue dans l'espace des phases n'a pas été tentée dans de tels systèmes oscillateur-qubit. Ici, nous proposons une configuration interférométrique hybride oscillateur-qubit pour l'estimation sans ambiguïté des déplacements de l'espace des phases dans une direction arbitraire, basée sur des interactions Rabi réalisables au-delà de l'approximation des ondes tournantes. En utilisant un tel interféromètre hybride Rabi pour la détection quantique, nous montrons que les performances sont supérieures à celles atteintes par des schémas d'estimation monomode et un interféromètre conventionnel basé sur les interactions Jaynes-Cummings. De plus, nous constatons que la sensibilité de l'interféromètre de Rabi est indépendante de l'occupation thermique du mode de l'oscillateur, et qu'il n'est donc pas nécessaire de le refroidir à l'état fondamental avant la détection. Nous effectuons également une étude approfondie de l'effet du déphasage des qubits et de la thermalisation de l'oscillateur. Nous trouvons que l'interféromètre est assez robuste, surpassant différents schémas d'estimation de référence, même pour un déphasage et une thermalisation importants.

Résumé populaire

Nous avons développé une nouvelle configuration interférométrique hybride oscillateur-qubit qui permet l'estimation sans ambiguïté des déplacements de l'espace de phase dans n'importe quelle direction, améliorant les méthodes précédentes qui étaient limitées à des directions prédéterminées. Cette approche innovante, appelée interféromètre Rabi, offre des performances supérieures par rapport aux schémas d'estimation monomode et aux interféromètres conventionnels. Notamment, il ne nécessite pas de refroidir l'oscillateur à l'état fondamental, et il reste robuste même en présence de déphasage de qubit et de thermalisation de l'oscillateur. Cette avancée dans la détection quantique pourrait avoir des implications importantes pour une gamme d'applications.

► Données BibTeX

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Cité par

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