利用超导量子比特中磁通介导的三体相互作用合成多声子量子叠加态
量子物理
2019-12-04 v2 介观与纳米尺度物理
摘要
在量子尺度上运行的宏观机械谐振器可赋能量子技术中的大量应用，以及量子理论的基础性检验。在此方向上，关键在于其能否集成到最先进的量子平台中，以及能否利用良好控制的高保真操作将其制备到一般的量子态。在此，我们提出一种利用两个可集成于同一芯片上的超导 transmon 量子比特在量子尺度上控制射频机械谐振器的方案。具体而言，我们考虑两个经由电容器并联到超导量子干涉器件（SQUID）的量子比特，该 SQUID 的一臂中嵌入有悬臂机械梁。在对量子系统进行理论分析后，我们发现该构型结合面内磁场，可在单光子强耦合 regime 中产生可调的三体相互作用，同时抑制杂散的量子比特间耦合。利用最先进的参数及单激发能级上的量子比特操作，我们数值演示了基态冷却以及机械量子态与量子比特-声子纠缠的高保真制备的可能性，即具有负 Wigner 函数并服从非经典关联的状态。我们的工作显著扩展了射频机械谐振器的量子控制工具箱，并可作为将此类机械元件与基于 transmon 的量子处理器集成的有前景架构。
引用
@article{arxiv.1905.10225,
title = {Synthesizing multi-phonon quantum superposition states using flux-mediated three-body interactions with superconducting qubits},
author = {Marios Kounalakis and Yaroslav M. Blanter and Gary A. Steele},
journal= {arXiv preprint arXiv:1905.10225},
year = {2019}
}