02色散读取

(两能级、三能级、六能级模型下,谐振腔频率/腔内光子数随测量强度的变化,红线对应的是比特处于 |0⟩,蓝色虚线对应 |1⟩,灰色虚线对应 |2⟩。)

由于比特与读取腔耦合后,读取腔本身的频率发生变化,理论上很难测量到腔的本征频率。但是当读取腔内的光子数较多时,腔的频率逐渐接近本征频率。因此 \(\omega_r\) 可以采用高功率进行快速标定。

\(g/\Delta << 1\) 的色散区域(dispersive regime),谐振子的共振频率 \(\omega_r\) 受量子比特影响产生位移(shift) \(\chi\) ,其中 \(\Delta=\omega_q-\omega_r\) 是量子比特和谐振子的频率差。

  1. 对于两能级系统,低功率下的读取腔的频率在比特不同态下有区分,而光子数几乎没有区别。

    \[ \chi=g^2/\Delta \tag{9.1} \]
    • \(q\rightarrow\ket{1}\) , 谐振腔的共振频率发生偏移 \(\omega_r+\chi\)

    • \(q\rightarrow\ket{0}\) , 谐振腔的共振频率发生偏移 \(\omega_r-\chi\)

  2. 考虑到量子比特存在更高能级,在三能级模型中,不仅低功率下频率有区别,高功率下的光子数也有区别。

    \[ \chi=g^2/\Delta(1+\Delta/(\omega_{21}-\omega_{10})) \tag{9.2} \]

e.g. 求色散位移

qubit 和 res 频率差 1GHz,耦合强度为 50MHz,非谐性 -230MHz。色散位移为 -0.467Mhz。

计算色散位移量: -2.5000000000000004 MHz
高阶修正: -0.467479674796748 MHz

dispersive-region