超导量子比特的全光单次读出
量子物理
2025-04-15 v1
摘要
超导量子硬件的快速发展预计将遭遇显著的I/O限制，原因在于低温环境下需要大规模纠错。经典数据中心依赖光纤互连来消除类似的网络瓶颈，并允许可重构的、软件定义的基础设施。基于同样的精神，超冷电光链路已被提出并用于生成量子比特控制信号，或替代低温读出电子学。迄今为止，后者要么效率低、带宽低且需要额外的微波驱动，要么会破坏库珀对和量子比特态。在这项工作中，我们在毫开尔文温度下实现电光微波光子学，以实施一种无需任何有源或无源低温微波设备的光纤无线电量子比特读出。我们通过无环行器的读出方案中的Jaynes-Cummings非线性实现了全光单次读出。重要的是，尽管没有屏蔽元件，我们通过高保真量子非破坏测量验证了未观察到对量子比特态的任何直接辐射影响。超导电路与通信波长光之间的这种兼容性不仅是建立模块化量子网络的先决条件，也与超导光子探测器和经典超导逻辑的多路复用读出相关。此外，该实验展示了电光辐射测量在恶劣环境中的潜力——一种无电子学的传感原理，可扩展至太赫兹 regime，在射电天文、行星任务和地球观测中具有应用。
引用
@article{arxiv.2310.16817,
title = {All-optical single-shot readout of a superconducting qubit},
author = {Georg Arnold and Thomas Werner and Rishabh Sahu and Lucky N. Kapoor and Liu Qiu and Johannes M. Fink},
journal= {arXiv preprint arXiv:2310.16817},
year = {2025}
}