Interferometria quantistica di Rabi del moto e della radiazione

Interferometria quantistica di Rabi del moto e della radiazione

Timestamp: 31 maggio 2023 10:03
Nodo di origine: 2691521

Parco Kimin1,2, Petr Marek1, Ulrik L. Andersen2, e Radim Filip1

1Dipartimento di Ottica, Università Palacky, 77146 Olomouc, Repubblica Ceca
2Center for Macroscopic Quantum States (bigQ), Dipartimento di Fisica, Università tecnica della Danimarca, Edificio 307, Fysikvej, 2800 kg. Lyngby, Danimarca

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Astratto

La determinazione precisa di uno spostamento di un oscillatore meccanico o di un campo a microonde in una direzione predeterminata nello spazio delle fasi può essere effettuata rispettivamente con ioni intrappolati o circuiti superconduttori, accoppiando l'oscillatore con qubit ancilla.

Attraverso tale accoppiamento, le informazioni sullo spostamento vengono trasferite ai qubit che vengono successivamente letti. Tuttavia, in tali sistemi oscillatore-qubit non è stata tentata una stima univoca dello spostamento in una direzione sconosciuta nello spazio delle fasi. Qui, proponiamo una configurazione interferometrica ibrida oscillatore-qubit per la stima inequivocabile degli spostamenti dello spazio delle fasi in una direzione arbitraria, basata su possibili interazioni Rabi oltre l'approssimazione dell'onda rotante. Utilizzando un tale interferometro Rabi ibrido per il rilevamento quantistico, dimostriamo che le prestazioni sono superiori a quelle ottenute dagli schemi di stima a modalità singola e da un interferometro convenzionale basato sulle interazioni di Jaynes-Cummings. Inoltre, troviamo che la sensibilità dell'interferometro Rabi è indipendente dall'occupazione termica della modalità dell'oscillatore, e quindi non è necessario raffreddarlo allo stato fondamentale prima del rilevamento. Eseguiamo anche un'indagine approfondita sull'effetto della sfasatura dei qubit e della termalizzazione dell'oscillatore. Riteniamo che l'interferometro sia abbastanza robusto, superando diversi schemi di stima di benchmark anche per grandi sfasamenti e termalizzazione.

Riepilogo popolare

Abbiamo sviluppato una nuova configurazione interferometrica ibrida oscillatore-qubit che consente la stima inequivocabile degli spostamenti dello spazio delle fasi in qualsiasi direzione, migliorando i metodi precedenti che erano limitati a direzioni predeterminate. Questo approccio innovativo, chiamato interferometro Rabi, offre prestazioni superiori rispetto agli schemi di stima a modalità singola e agli interferometri convenzionali. In particolare, non richiede il raffreddamento dell'oscillatore allo stato fondamentale e rimane robusto anche in presenza di sfasamento dei qubit e termalizzazione dell'oscillatore. Questo progresso nel rilevamento quantistico potrebbe avere implicazioni significative per una serie di applicazioni.

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