1Khoa Hóa lý, Đại học Basque Country UPV / EHU, Apartado 644, 48080 Bilbao, Tây Ban Nha
2Trung tâm lượng tử EHU, Đại học Basque Country UPV / EHU
3Trung tâm Toán ứng dụng Basque (BCAM), Alameda de Mazarredo 14, 48009 Bilbao, Basque Country, Tây Ban Nha
4IKERBASQUE, Basque Foundation for Science, Plaza Euskadi 5, 48009 Bilbao, Tây Ban Nha
Tìm bài báo này thú vị hay muốn thảo luận? Scite hoặc để lại nhận xét về SciRate.
Tóm tắt
Các giao thức đo lường và truyền thông lượng tử vi sóng ngoài trời phải có khả năng chuyển các tài nguyên lượng tử từ tủ lạnh, nơi chúng được tạo ra, sang một môi trường bị nhiễu nhiệt chi phối. Thật vậy, các trạng thái mang tài nguyên lượng tử như vậy được tạo ra trong một bộ điều nhiệt đặc trưng bởi nhiệt độ $ T_text {in} simeq 50 $ mK và trở kháng nội tại $ Z_text {in} = 50, Omega $. Sau đó, một thiết bị giống như ăng-ten được yêu cầu để chuyển chúng với tổn hao tối thiểu ra ngoài không khí, được đặc trưng bởi trở kháng nội tại $ Z_text {out} = 377, Omega $ và nhiệt độ $ T_text {out} simeq 300 $ K. Thiết bị này đạt được sự phù hợp trở kháng êm dịu giữa bộ điều nhiệt và không khí mở. Ở đây, chúng tôi nghiên cứu sự truyền các trạng thái nhiệt ép hai chế độ, phát triển một kỹ thuật để thiết kế hình dạng tối ưu của một ăng-ten đồng phẳng để bảo toàn sự vướng víu. Dựa trên quy trình tối ưu hóa số, chúng tôi tìm ra hình dạng tối ưu của trở kháng và chúng tôi đề xuất một ansatz hàm để mô tả định tính hình dạng này. Ngoài ra, nghiên cứu này tiết lộ rằng hệ số phản xạ của ăng-ten rất nhạy cảm với hình dạng này, do đó những thay đổi nhỏ ảnh hưởng đáng kể đến sự vướng víu sắp tới, có thể là một hạn chế trong các thí nghiệm trước đây sử dụng ăng-ten thương mại. Công việc này liên quan đến lĩnh vực cảm biến lượng tử vi sóng và đo lượng tử với ứng dụng đặc biệt cho sự phát triển của radar lượng tử, cũng như bất kỳ giao thức liên lạc lượng tử vi ba ngoài trời nào.
Hình ảnh nổi bật: Một tín hiệu vi sóng lượng tử, được tạo ra bên trong một thiết bị đông lạnh, được truyền ra ngoài không khí bởi một ăng-ten.
Tóm tắt phổ biến
Những thí nghiệm và đề xuất này dựa trên sự phân bố rối hiệu quả. Trong chế độ vi sóng, các trạng thái vướng víu được tạo ra trong bộ điều nhiệt ở nhiệt độ dưới 50 mK để giảm nhiễu nhiệt. Trở kháng được sử dụng trong công nghệ mạch siêu dẫn là 50 Ω, vì điều này được điều chỉnh cho phù hợp với các thiết bị điện tử điều khiển cổ điển có sẵn. Ngược lại, trở kháng trong không khí mở là khoảng 377 Ω và nhiệt độ xấp xỉ 300 K. Sau đó, việc truyền tín hiệu lượng tử không dây yêu cầu một ăng-ten, về cơ bản là một môi trường không đồng nhất thực hiện việc kết hợp trở kháng trong khi vẫn giữ các đặc tính vướng víu. Đáng chú ý, hiệu quả của việc chuyển giao vướng víu là cực kỳ hợp lý đối với chức năng trở kháng bên trong khoang, và do đó, đối với hình dạng của ăng-ten. Trong bản thảo của chúng tôi, chúng tôi thu được hình dạng tối ưu của một ăng-ten đồng phẳng được thiết kế đặc biệt để phân bố vướng víu trong không khí mở và cho thấy độ nhạy cao của nó đối với các khuyết tật nhỏ trong hình dạng của ăng-ten. Ví dụ, theo tính toán của chúng tôi, việc sử dụng các ăng ten thương mại trong các thí nghiệm nói trên đối với radar lượng tử đã góp phần đáng kể vào việc phân bố rối không thành công, vì độ lệch hơn 3% so với hình dạng tối ưu hoàn toàn phá hủy các tương quan lượng tử.
Công trình này có các ứng dụng trong các giao thức liên lạc lượng tử vi ba không dây đòi hỏi kỹ thuật phân phối rối hiệu quả, cũng như trong các giao thức đo lượng tử và cảm biến lượng tử hoạt động trong chế độ vi ba, đặc biệt là đối với các radar lượng tử.
► Dữ liệu BibTeX
► Tài liệu tham khảo
[1] J. Koch, TM Yu, J. Gambetta, AA Houck, DI Schuster, J. Majer, A. Blais, MH Devoret, SM Girvin và RJ Schoelkopf, Thiết kế qubit không nhạy cảm với điện tích bắt nguồn từ hộp cặp Cooper, Phys. Rev. A 76, 042319 (2007). DOI: 10.1103 / PhysRevA.76.042319.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.76.042319
[2] F. Arute và cộng sự, quyền tối cao lượng tử sử dụng bộ xử lý siêu dẫn có thể lập trình, Nature 574, 505 (2019). DOI: 10.1038 / s41586-019-1666-5.
https://doi.org/10.1038/s41586-019-1666-5
[3] KG Fedorov và cộng sự, Sự vướng víu lượng tử thời gian hữu hạn trong việc lan truyền vi sóng vắt, Khoa học. Phiên bản 8, 6416 (2018). DOI: 10.1038 / s41598-018-24742-z.
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41598-018-24742-z
[4] S. Pogorzalek và cộng sự, Chuẩn bị trạng thái từ xa lượng tử an toàn của các trạng thái vi sóng bị ép, Nat. Comm. 10, 2604 (2019). DOI: 10.1038 / s41467-019-10727-7.
https://doi.org/10.1038/s41467-019-10727-7
[5] KG Fedorov và cộng sự, Thí nghiệm dịch chuyển lượng tử của vi sóng lan truyền, Khoa học viễn tưởng. Tiến lên 7, eabk0891 (năm 2021). DOI: 10.1126 / sciadv.abk0891.
https: / / doi.org/ 10.1126 / sciadv.abk0891
[6] F. Fesquet và cộng sự, Các quan điểm về phân bố khóa lượng tử vi sóng trong không khí mở, arXiv: 2203.05530 (2022). DOI: 10.48550 / arXiv.2203.05530.
https: / / doi.org/ 10.48550 / arXiv.2203.05530
[7] T. Gonzalez-Raya và cộng sự, Phân phối sự xâm nhập của vi sóng ngoài trời cho dịch chuyển lượng tử, arXiv: 2203.07295 (2022). DOI: 10.48550 / arXiv.2203.07295. Được chấp nhận trong Đánh giá vật lý được áp dụng.
https: / / doi.org/ 10.48550 / arXiv.2203.07295
arXiv: 2203.07295
[8] D. Cuomo, M. Caleffi và AS Cacciapuoti, Hướng tới Hệ sinh thái Điện toán Lượng tử Phân tán, Giao tiếp Lượng tử ET 1, 3 (2020). DOI: 10.1049 / iet-qtc.2020.0002.
https: / / doi.org/ 10.1049 / iet-qtc.2020.0002
[9] M. Sanz, U. Las Heras, JJ Garcia-Ripoll, E. Solano, và R. Di Candia, Phương pháp ước lượng lượng tử cho chiếu sáng lượng tử, Phys. Rev. Lett. 118, 070803 (2017). DOI: 10.1103 / PhysRevLett.118.070803.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.118.070803
[10] U. Las Heras, R. Di Candia, KG Fedorov, F. Deppe, M. Sanz và E. Solano, Chiếu sáng lượng tử cho thấy kỹ thuật che giấu chuyển pha gây ra, Khoa học. Bản 7, 9333 (2017). DOI: 10.1038 / s41598-017-08505-w.
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41598-017-08505-w
[11] M. Reichert, R. Di Candia, MZ Win và M. Sanz, Radar / Lidar Doppler tăng cường lượng tử, arXiv: 2203.16424 (2022). DOI: 10.48550 / arXiv.2203.16424.
https: / / doi.org/ 10.48550 / arXiv.2203.16424
[12] M. Sanz, KG Fedorov, F. Deppe và E. Solano, Những thách thức trong giao tiếp và cảm biến lượng tử vi sóng ngoài trời, Hội nghị IEEE về Đo lường & Ứng dụng Ăng-ten (CAMA), 1-4 (2018). DOI: 10.1109 / CAMA.2018.8530599.
https: / / doi.org/ 10.1109 / CAMA.2018.8530599
[13] M. Casariego và cộng sự, Truyền vi sóng lượng tử: Hướng tới các ứng dụng trong truyền thông và cảm biến, arXiv: 2205.11424 (2022). DOI: 10.48550 / arXiv.2205.11424.
https: / / doi.org/ 10.48550 / arXiv.2205.11424
[14] M. Mariantoni và cộng sự, Quang phổ Planck và tiếng ồn lượng tử của bộ tách chùm tia vi sóng, Phys. Rev. Lett. 105, 133601 (2010). DOI: 10.1103 / PhysRevLett.105.133601.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.105.133601
[15] C. Eichler, D. Bozyigit, C. Lang, M. Baur, L. Steffen, J.M Fink, S. Filipp và A. Wallraff, Quan sát ép hai chế độ trong miền tần số vi sóng, Phys. Rev. Lett. 107, 113601 (2011). DOI: 10.1103 / PhysRevLett.107.113601.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.107.113601
[16] EP Menzel và cộng sự, Sự vướng vào đường dẫn của vi sóng lượng tử biến đổi liên tục, Phys. Rev. Lett. 109, 252502 (2012). DOI: 10.1103 / PhysRevLett.109.250502.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.109.250502
[17] S. Pogorzalek và cộng sự, Đáp ứng dòng từ trễ và độ lợi không suy giảm của Bộ khuếch đại tham số Josephson hướng dòng, Phys. Rev. Appl. 8, 024012 (2018). DOI: 10.1103 / PhysRevApplied.8.024012.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevApplied.8.024012
[18] KG Fedorov và cộng sự, Sự thay thế của việc truyền bá các tiểu bang vi sóng ép, Phys. Rev. Lett. 117, 020502 (2016). DOI: 10.1103 / PhysRevLett.117.020502.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.117.020502
[19] SR Sathyamoorthy, TM Stace và G. Johansson, Phát hiện các photon vi sóng đơn chuyển động, Comptes Rendus Physique 17, 756 (2016). DOI: 10.1016 / j.crhy.2016.07.010.
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.crhy.2016.07.010
[20] S. Kono, K. Koshino, Y. Tabuchi, A. Noguchi và Y. Nakamura, Phát hiện không phá hủy lượng tử của một photon vi sóng chuyển động, Nat. Thể chất. 14, 546 (2018). DOI: 10.1038 / s41567-018-0066-3.
https://doi.org/10.1038/s41567-018-0066-3
[21] R. Dassonneville, R. Assouly, T. Peronnin, P. Rouchon và B. Huard, Bộ đếm quang phân giải số cho chế độ vi sóng lan truyền, Phys. Áp dụng phiên bản 14, 044022 (2020). DOI: 10.1103 / PhysRevApplied.14.044022.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevApplied.14.044022
[22] JCG Lesurf, Tiếng ồn bầu trời (1995). [Trực tuyến]. Internet: www.st-andrews.ac.uk/ www pa / Hướng dẫn Scots / RadCom / part8 / page3.html.
https: / / www.st-andrews.ac.uk/ ~ www_pa / Scots_Guide / RadCom / part8 / page3.html
[23] CW Sandbo Chang, AM Vadiraj, J. Bourassa, B. Balaji và CM Wilson, Radar nhiễu tăng cường lượng tử, Appl. Thể chất. Lett. 114, 112601 (2019). DOI: 10.1063 / 1.5085002.
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.5085002
[24] D. Luong, C.W Sandbo Chang, AM Vadiraj, A. Damini, CM Wilson, và B. Balaji, Đặc điểm hoạt động của máy thu cho một radar ép hai chế độ lượng tử nguyên mẫu, Giao dịch IEEE trên Hệ thống hàng không và điện tử 56, 2041 (2020). DOI: 10.1109 / TAES.2019.2951213.
https: / / doi.org/ 10.1109 / TAES.2019.2951213
[25] S. Barzanjeh, S. Pirandola, D. Vitali và JM Fink, Chiếu sáng lượng tử vi sóng sử dụng máy thu kỹ thuật số, Sci. Tiến lên 6, 19 (năm 2020). DOI: 10.1126 / sciadv.abb0451.
https: / / doi.org/ 10.1126 / sciadv.abb0451
[26] DM Pozar, Kỹ thuật vi sóng, (John Wiley & các con trai, 2012).
[27] R. Di Candia và cộng sự, Dịch chuyển lượng tử của vi sóng lượng tử lan truyền, Công nghệ lượng tử EPJ 2, 25 (2015). DOI: 10.1140 / epjqt / s40507-015-0038-9.
https://doi.org/10.1140/epjqt/s40507-015-0038-9
[28] MS Kim, W. Son, V. Buzek và PL Knight, Sự vướng víu bởi một bộ tách chùm: Tính phi lớp như một điều kiện tiên quyết cho sự vướng víu, Phys. Rev. A 65, 032323 (2002). DOI: 10.1103 / PhysRevA.65.032323.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.65.032323
[29] A. Serafini, F. Illuminati, MGA Paris và S. De Siena, Sự vướng víu và độ tinh khiết của trạng thái Gaussian hai chế độ trong các kênh nhiễu, Phys. Rev. A 69, 022318 (2004). DOI: 10.1103 / PhysRevA.69.022318.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.69.022318
[30] G. Adesso và F. Illuminati, Các thước đo của Gaussian của sự vướng víu và sự phủ định: Thứ tự của các trạng thái Gaussian hai chế độ, Phys. Rev. A 72, 032334 (2005). DOI: 10.1103 / PhysRevA.72.032334.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.72.032334
[31] M. Göppl và cộng sự, Bộ cộng hưởng ống dẫn sóng đồng phẳng cho điện động lực lượng tử mạch, J. Appl. Thể chất. 104, 113904 (2008). DOI: 10.1063 / 1.3010859.
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.3010859
[32] JR Clem, Điện cảm và hằng số suy giảm đối với máy cộng hưởng từ ống dẫn sóng đồng phẳng siêu dẫn màng mỏng, J. Appl. Thể chất. 113, 013910 (2013). DOI: 10.1063 / 1.4773070.
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.4773070
[33] R. De Paolis và cộng sự, Mô hình mạch của mực ống nano cacbon cho các thiết bị vi điện tử và vi sóng có thể điều chỉnh được, Hội nghị chuyên đề vi sóng quốc tế IEEE MTT-S, trang 1-4 (2011). DOI: 10.1109 / MWSYM.2011.5972853.
https: / / doi.org/ 10.1109 / MWSYM.2011.5972853
[34] KA Al Shamaileh, NI Dib và SA Abushamleh, Bộ lọc thông thấp dựa trên ống dẫn sóng dựa trên ống dẫn sóng dựa trên dây dẫn có thể thay đổi độ rộng với Dấu vết tín hiệu không đổi đến Ngăn cách Khu vực lân cận, Lò vi sóng IET, Ăng-ten & Truyền dẫn 13 (3), 386 (2019). DOI: 10.1049 / iet-map.2018.5394.
https: / / doi.org/ 10.1049 / iet-map.2018.5394
Trích dẫn
[1] Tasio Gonzalez-Raya, Mateo Casariego, Florian Fesquet, Michael Renger, Vahid Salari, Mikko Möttönen, Yasser Omar, Frank Deppe, Kirill G. Fedorov và Mikel Sanz, “Phân phối vướng víu vi sóng ngoài trời cho dịch chuyển tức thời lượng tử”, arXiv: 2203.07295.
[2] Florian Fesquet, Fabian Kronowetter, Michael Renger, Qiming Chen, Kedar Honasoge, Oscar Gargiulo, Yuki Nojiri, Achim Marx, Frank Deppe, Rudolf Gross và Kirill G. Fedorov, “Quan điểm phân phối khóa lượng tử vi sóng trong không khí mở ”, arXiv: 2203.05530.
[3] Mateo Casariego, Yasser Omar và Mikel Sanz, “Chiếu sáng hai tần số: một giao thức tăng cường lượng tử”, arXiv: 2010.15097.
[4] Mateo Casariego, Emmanuel Zambrini Cruzeiro, Stefano Gherardini, Tasio Gonzalez-Raya, Rui André, Gonçalo Frazão, Giacomo Catto, Mikko Möttönen, Debopam Datta, Klaara Viisanen, Joonas Govenius, Mika Prunnila, Kimmo Tuominen, Maximilian Reichert, Michael Renger , Kirill G. Fedorov, Frank Deppe, Harriet van der Vliet, AJ Matthews, Yolanda Fernández, R. Assouly, R. Dassonneville, B. Huard, Mikel Sanz và Yasser Omar, “Truyền bá vi sóng lượng tử: Hướng tới các ứng dụng trong Truyền thông và Cảm biến ”, arXiv: 2205.11424.
Các trích dẫn trên là từ SAO / NASA ADS (cập nhật lần cuối thành công 2022 / 08-24 01:51:10). Danh sách có thể không đầy đủ vì không phải tất cả các nhà xuất bản đều cung cấp dữ liệu trích dẫn phù hợp và đầy đủ.
On Dịch vụ trích dẫn của Crossref không có dữ liệu về các công việc trích dẫn được tìm thấy (lần thử cuối cùng 2022 / 08-24 01:51:08).
Bài viết này được xuất bản trong Lượng tử dưới Creative Commons Ghi công 4.0 Quốc tế (CC BY 4.0) giấy phép. Bản quyền vẫn thuộc về chủ sở hữu bản quyền gốc như các tác giả hoặc tổ chức của họ.
