Detección dispersiva de un qubit de carga con un resonador de plasma cuántico-Hall de alta impedancia y banda ancha

Área de la Ciencia:

• La física cuántica es la física cuántica.
• Física de la materia condensada Física de la materia condensada
• Ciencias de la información cuántica Ciencias de la información cuántica.

Sus antecedentes:

• La electrodinámica cuántica de cavidad (cQED) permite la manipulación y detección de estados cuánticos a través de interacciones luz-materia.
• Mejorar la interacción luz-materia en cQED típicamente requiere aumentar la impedancia del resonador, lo cual es difícil de lograr cerca de la impedancia cuántica (h/e2).

Objetivo del estudio:

• Para explorar la aplicación de plasmones de borde Hall cuánticos de alta impedancia en un resonador de plasmones Hall cuántico para la detección de qubits dispersivos.
• Demostrar la viabilidad del uso de modos de borde topológico como una nueva plataforma para cQED.

Principales métodos:

• Utilizó plasmones de borde como modos bosónicos quirales en canales cuánticos de Hall para crear un resonador de plasmones de alta impedancia (h/νe2).
• Aplicó este resonador para la detección dispersiva de un qubit de carga implementado en un doble punto cuántico.
• Analizó el cambio de fase en la transmisión de microondas a través del resonador, correlacionándolo con los estados de los qubits.

Principales resultados:

• Se logró la detección dispersiva de un qubit de carga utilizando un resonador de plasmones cuántico-Hall con alta impedancia (>10 kΩ).
• Cambios de fase observados en la transmisión de microondas que reflejan con precisión el estado del qubit, consistente con la teoría cQED.
• Se demostró la espectroscopia de qubits con un ancho de banda amplio habilitado por la alta impedancia.

Conclusiones:

• Estableció aislantes topológicos bidimensionales como una nueva plataforma viable para la electrodinámica cuántica de cavidad.
• Mostró el potencial de los modos de borde topológico de alta impedancia para la manipulación y detección avanzada de estados cuánticos.