Interferometria quântica de Rabi de movimento e radiação

Interferometria quântica de Rabi de movimento e radiação

Carimbo de data / hora: 31 de maio de 2023 10:03
Nó Fonte: 2691521

Parque Kimin1,2, Petr Marek1, Ulrik L. Andersen2e Radim Filip1

1Departamento de Óptica, Palacky University, 77146 Olomouc, República Tcheca
2Centro de Estados Quânticos Macroscópicos (bigQ), Departamento de Física, Universidade Técnica da Dinamarca, Prédio 307, Fysikvej, 2800 Kgs. Lyngby, Dinamarca

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Sumário

A determinação precisa de um deslocamento de um oscilador mecânico ou de um campo de micro-ondas em uma direção predeterminada no espaço de fase pode ser realizada com íons aprisionados ou circuitos supercondutores, respectivamente, acoplando o oscilador com qubits ancilla.

Por meio desse acoplamento, as informações de deslocamento são transferidas para os qubits que são posteriormente lidos. No entanto, a estimativa inequívoca de deslocamento em uma direção desconhecida no espaço de fase não foi tentada em tais sistemas oscilador-qubit. Aqui, propomos uma configuração interferométrica oscilador-qubit híbrida para a estimativa inequívoca de deslocamentos de espaço de fase em uma direção arbitrária, com base em interações de Rabi viáveis ​​além da aproximação de onda rotativa. Usando tal interferômetro híbrido de Rabi para sensoriamento quântico, mostramos que o desempenho é superior aos obtidos por esquemas de estimação monomodo e um interferômetro convencional baseado em interações de Jaynes-Cummings. Além disso, descobrimos que a sensibilidade do interferômetro de Rabi é independente da ocupação térmica do modo do oscilador e, portanto, resfriá-lo até o estado fundamental antes da detecção não é necessário. Também realizamos uma investigação completa do efeito da defasagem de qubit e da termalização do oscilador. Achamos o interferômetro bastante robusto, superando diferentes esquemas de estimativa de referência, mesmo para grandes desfasamentos e termalizações.

Resumo popular

Desenvolvemos uma nova configuração interferométrica oscilador-qubit híbrida que permite a estimativa inequívoca de deslocamentos de espaço de fase em qualquer direção, melhorando os métodos anteriores que eram limitados a direções predeterminadas. Essa abordagem inovadora, chamada de interferômetro de Rabi, oferece desempenho superior em comparação com esquemas de estimativa de modo único e interferômetros convencionais. Notavelmente, não requer resfriamento do oscilador até o estado fundamental e permanece robusto mesmo na presença de defasagem de qubit e termalização do oscilador. Esse avanço na detecção quântica pode ter implicações significativas para uma variedade de aplicações.

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