La retroalimentación cuántica en tiempo real prepara y estabiliza los estados de número de fotones

Área de la Ciencia:

• La física cuántica es la física cuántica.
• El control cuántico es el control cuántico.
• Circuitos superconductores en los circuitos superconductores.

Sus antecedentes:

• Los bucles de retroalimentación clásicos estabilizan los sistemas al comparar la salida del sensor con un punto de ajuste.
• La retroalimentación cuántica se enfrenta a desafíos debido a la retroacción de la medición en los estados cuánticos.
• Las mediciones débiles ofrecen un compromiso entre la ganancia de información y la perturbación del sistema.

Objetivo del estudio:

• Para implementar un bucle de retroalimentación cuántica estabilizador en tiempo real para un campo de microondas.
• Para preparar estados de número de fotones (estados Fock) bajo demanda.
• Para contrarrestar los efectos de decoherencia en un oscilador cuántico.

Principales métodos:

• Utilizó un sistema de retroalimentación controlado por computadora en tiempo real.
• Empleó mediciones débiles de no demolición cuántica utilizando un sensor de haz atómico.
• Implementó un actuador que inyecta campos clásicos para ajustar el estado del campo de microondas.

Principales resultados:

• Preparó con éxito los estados de número de fotones de un campo de microondas en una cavidad superconductora.
• Demostró la reversión de los saltos cuánticos inducidos por la decoherencia.
• Demostró la capacidad del control activo para generar estados no clásicos y combatir la decoherencia.

Conclusiones:

• El experimento representa un paso significativo hacia la implementación de operaciones complejas de información cuántica.
• La retroalimentación cuántica en tiempo real puede estabilizar activamente los sistemas cuánticos contra la decoherencia.
• Este trabajo allana el camino para aplicaciones avanzadas de memoria cuántica y bus cuántico.