• 文献检索
  • 文档翻译
  • 深度研究
  • 学术资讯
  • Suppr Zotero 插件Zotero 插件
  • 邀请有礼
  • 套餐&价格
  • 历史记录
应用&插件
Suppr Zotero 插件Zotero 插件浏览器插件Mac 客户端Windows 客户端微信小程序
定价
高级版会员购买积分包购买API积分包
服务
文献检索文档翻译深度研究API 文档MCP 服务
关于我们
关于 Suppr公司介绍联系我们用户协议隐私条款
关注我们

Suppr 超能文献

核心技术专利:CN118964589B侵权必究
粤ICP备2023148730 号-1Suppr @ 2026

文献检索

告别复杂PubMed语法,用中文像聊天一样搜索,搜遍4000万医学文献。AI智能推荐,让科研检索更轻松。

立即免费搜索

文件翻译

保留排版,准确专业,支持PDF/Word/PPT等文件格式,支持 12+语言互译。

免费翻译文档

深度研究

AI帮你快速写综述,25分钟生成高质量综述,智能提取关键信息,辅助科研写作。

立即免费体验

导波量子电动力学中巨原子的无退相干相互作用。

Decoherence-Free Interaction between Giant Atoms in Waveguide Quantum Electrodynamics.

机构信息

Theoretical Quantum Physics Laboratory, RIKEN, Saitama 351-0198, Japan.

Department of Microtechnology and Nanoscience (MC2), Chalmers University of Technology, SE-412 96 Gothenburg, Sweden.

出版信息

Phys Rev Lett. 2018 Apr 6;120(14):140404. doi: 10.1103/PhysRevLett.120.140404.

DOI:10.1103/PhysRevLett.120.140404
PMID:29694115
Abstract

In quantum-optics experiments with both natural and artificial atoms, the atoms are usually small enough that they can be approximated as pointlike compared to the wavelength of the electromagnetic radiation with which they interact. However, superconducting qubits coupled to a meandering transmission line, or to surface acoustic waves, can realize "giant artificial atoms" that couple to a bosonic field at several points which are wavelengths apart. Here, we study setups with multiple giant atoms coupled at multiple points to a one-dimensional (1D) waveguide. We show that the giant atoms can be protected from decohering through the waveguide, but still have exchange interactions mediated by the waveguide. Unlike in decoherence-free subspaces, here the entire multiatom Hilbert space (2^{N} states for N atoms) is protected from decoherence. This is not possible with "small" atoms. We further show how this decoherence-free interaction can be designed in setups with multiple atoms to implement, e.g., a 1D chain of atoms with nearest-neighbor couplings or a collection of atoms with all-to-all connectivity. This may have important applications in quantum simulation and quantum computing.

摘要

在涉及自然和人工原子的量子光学实验中,与原子相互作用的电磁辐射的波长相比,原子通常小到可以近似为点状。然而,与蜿蜒的传输线或表面声波耦合的超导量子比特可以实现“巨型人工原子”,这些原子可以在相隔几个波长的多个点上与玻色子场耦合。在这里,我们研究了多个巨型原子在多个点与一维(1D)波导耦合的设置。我们表明,通过波导可以保护巨型原子不受退相干影响,但它们仍然通过波导具有交换相互作用。与无退相干子空间不同,这里整个多原子希尔伯特空间(N 个原子的 2^{N}个状态)都不受退相干影响。这对于“小”原子来说是不可能的。我们进一步展示了如何在具有多个原子的设置中设计这种无退相干相互作用,例如,实现具有最近邻耦合的原子一维链或具有全连接的原子集合。这在量子模拟和量子计算中可能有重要的应用。

相似文献

1
Decoherence-Free Interaction between Giant Atoms in Waveguide Quantum Electrodynamics.导波量子电动力学中巨原子的无退相干相互作用。
Phys Rev Lett. 2018 Apr 6;120(14):140404. doi: 10.1103/PhysRevLett.120.140404.
2
Waveguide quantum electrodynamics with superconducting artificial giant atoms.超导人工巨原子的导波量子电动力学。
Nature. 2020 Jul;583(7818):775-779. doi: 10.1038/s41586-020-2529-9. Epub 2020 Jul 29.
3
Cavity quantum electrodynamics with atom-like mirrors.类原子镜腔中的量子电动力学。
Nature. 2019 May;569(7758):692-697. doi: 10.1038/s41586-019-1196-1. Epub 2019 May 15.
4
Engineering and Harnessing Giant Atoms in High-Dimensional Baths: A Proposal for Implementation with Cold Atoms.在高维浴中设计与操控巨型原子:一项关于利用冷原子实现的提议
Phys Rev Lett. 2019 May 24;122(20):203603. doi: 10.1103/PhysRevLett.122.203603.
5
Tunable Chiral Bound States with Giant Atoms.具有巨型原子的可调谐手性束缚态。
Phys Rev Lett. 2021 Jan 29;126(4):043602. doi: 10.1103/PhysRevLett.126.043602.
6
Decoherence in a system of many two-level atoms.
Phys Rev Lett. 2006 Jun 16;96(23):230502. doi: 10.1103/PhysRevLett.96.230502. Epub 2006 Jun 15.
7
Deterministic Loading of Microwaves onto an Artificial Atom Using a Time-Reversed Waveform.使用时间反转波形将微波确定性加载到人工原子上。
Nano Lett. 2022 Oct 26;22(20):8137-8142. doi: 10.1021/acs.nanolett.2c02578. Epub 2022 Oct 6.
8
Photon-mediated interactions between distant artificial atoms.光子介导的远程人工原子相互作用。
Science. 2013 Dec 20;342(6165):1494-6. doi: 10.1126/science.1244324. Epub 2013 Nov 14.
9
Nonadiabatic holonomic quantum computation in decoherence-free subspaces.非绝热整体量子计算在无消相干子空间中。
Phys Rev Lett. 2012 Oct 26;109(17):170501. doi: 10.1103/PhysRevLett.109.170501. Epub 2012 Oct 24.
10
Enhancing coherence in molecular spin qubits via atomic clock transitions.通过原子钟跃迁增强分子自旋量子比特的相干性。
Nature. 2016 Mar 17;531(7594):348-51. doi: 10.1038/nature16984.

引用本文的文献

1
Giant spin ensembles in waveguide magnonics.波导磁子学中的巨自旋集合。
Nat Commun. 2022 Dec 8;13(1):7580. doi: 10.1038/s41467-022-35174-9.
2
Deterministic Loading of Microwaves onto an Artificial Atom Using a Time-Reversed Waveform.使用时间反转波形将微波确定性加载到人工原子上。
Nano Lett. 2022 Oct 26;22(20):8137-8142. doi: 10.1021/acs.nanolett.2c02578. Epub 2022 Oct 6.
3
Intermittent decoherence blockade in a chiral ring environment.手性环环境中的间歇性退相干阻塞
Sci Rep. 2021 Jun 18;11(1):12834. doi: 10.1038/s41598-021-92288-8.
4
Scalable collective Lamb shift of a 1D superconducting qubit array in front of a mirror.镜前一维超导量子比特阵列的可扩展集体兰姆位移
Sci Rep. 2019 Dec 16;9(1):19175. doi: 10.1038/s41598-019-55545-5.