弱色散耦合到量子比特的振荡器的快速通用控制
量子物理
2022-12-02 v2
摘要
由非线性相互作用产生的受控演化是执行量子系统完全操控所必需的,且仅当非线性速率远大于退相干速率时该控制才是相干的。因此,工程量子系统通常依赖于远比所有退相干速率强的裸非线性,且通常假定这种层级关系是必要的。本工作中,我们挑战这一假设,展示了相关裸非线性相互作用速率与最快退相干速率相当的量子系统的通用控制。为此,我们引入一种新颖的抗噪声协议,用于对近谐振振荡器进行通用量子控制,其利用原位增强的非线性而非依赖裸非线性。我们的实验由一个高质量因子微波腔与耦合较弱色散、质量因子低得多的超导量子比特构成。通过使用强驱动临时激发振荡器,我们实现了放大的三波混频相互作用,达到比裸色散耦合预期快一个数量级以上的典型操作速度。我们的演示包括以 保真度制备单光子态,以及制备压缩度为 dB 的压缩真空,这是微波 regime 中报道的最大腔内压缩。最后,我们还演示了二项式与 Gottesman-Kitaev-Preskill (GKP) 量子纠错码逻辑态的快速无测量制备。
引用
@article{arxiv.2111.06414,
title = {Fast Universal Control of an Oscillator with Weak Dispersive Coupling to a Qubit},
author = {Alec Eickbusch and Volodymyr Sivak and Andy Z. Ding and Salvatore S. Elder and Shantanu R. Jha and Jayameenakshi Venkatraman and Baptiste Royer and S. M. Girvin and Robert J. Schoelkopf and Michel H. Devoret},
journal= {arXiv preprint arXiv:2111.06414},
year = {2022}
}
备注
31 pages, 14 figures