Fotonien luominen kvanttitakaisinsirontaviestintään

Superconducting circuits provide a suitable platform to build quantum computers with increasing number of quantum bits (qubits). As such the sheer number of qubits, i.e., the quantum mechanical computational units in a quantum computer, cannot be used to determine the computational power of the computer. On the other hand, a large number of qubits is required to execute well-known quantum algorithms with reliable accuracy. To even dream about solving complex tasks with the state-of-the-art quantum circuits, they have to be improved in many ways to achieve a high level of accuracy. An essential part of large quantum systems is the communication between distant computational units. Establishing efficient communication channels between different parts allows building a network of established components. However, the communication has to be resistant to significant levels of background noise. Quantum backscatter communication is particularly interesting communication paradigm that fulfills this requirement. Here, a single photon is generated and divided into an entangled pair of a signal and an idler photon. The idler photon is sent directly to a receiving quantum system whereas the signal photon is scattered from an auxiliary component. The backscattering event introduces a phase shift that carries the information being sent from the backscatterer to the receiving quantum system. The utilization of quantum entanglement improves the signal-to-noise ratio compared with the classical backscatter paradigm. In this thesis, we study a method to generate single signal photons conditioned on a quantum state of a superconducting qubit, which is a prerequisite for quantum backscattering communication. This process involves exciting the quantum bit to its second excited state and driving it with an appropriate pulse frequency such that the qubit evolves back to the ground state of the system while simultaneously generating a single photon. We find that with our current measurement setup, the signal photon is generated with a success rate of 70%. As our research group’s first trial for this type of measurement, the results show great promise for future work with the quantum backscatter project.Suprajohtavat virtapiirit ovat sovelias alusta yhä suuremmille kvanttitietokoneille. Itsessään kvanttibittien eli kvanttimekaanisten laskennallisten yksiköiden lukumäärää ei voida käyttää kvanttikoneen laskennallisen tehon määrittämiseen. Toisaalta, hyvin tunnettujen kvanttialgoritmien suorittamiseen luotettavalla tarkkuudella tarvitaan suuri määrä kvanttibittejä. Jotta monimutkaisten ongelmien ratkaisemisesta voidaan edes haaveilla uusinta tekniikka olevilla kvanttipiireillä, niitä tulee parantaa monin eri tavoin korkean tarkkuustason saavuttamiseksi. Olennainen osa suurten kvanttijärjestelmien toiminnassa on eri laskennallisten yksiköiden välinen viestintä. Tehokkaan viestintäkanavan toteuttaminen järjestelmän eri osien välille mahdollistaa komponenttien välisen verkon rakentamisen. Viestinnän ei tule kuitenkaan häiriintyä huomattavasta määrästä taustakohinaa. Kvanttitakaisinsironta on erityisen kiinnostava viestintämalli, joka täyttää tämän kriteerin. Kvanttitakaisinsironnassa luodaan yksittäinen fotoni, joka jaetaan signaali- ja apufotonin muodostamaksi kvanttikytkeytyneeksi fotonipariksi. Apufotoni lähetetään suoraan vastaanottajalle, kun taas viestifotoni lähetetään takaisinsiroavan komponentin kautta. Takaisinsironta aiheuttaa viestifotoniin vaihesiirron, johon takaisinsiroajalta vastaanottajalle lähetettävä informaatio on koodattu. Kvanttikytkentää hyödyntämällä signaali-kohinasuhde paranee verrattuna klassiseen takaisinsirontaviestintään. Tässä diplomityössä tutkitaan menetelmää luoda yksittäisiä kubitin kvanttitilalla ehdollistettuja signaalifotoneita, mikä on edellytys kvanttitakaisinsironnalle. Tutkitussa menetelmässä kubitti viritetään sen toiselle viritystilalle ja kubitti ajetaan takaisin perustilaan siten, että yhtäaikaisesti luodaan yksi fotoni. Tutkimustuloksemme osoittavat, että nykyisellä mittausasetelmalla fotonien luomisen onnistumistodennäköisyys on 70%. Tutkimusryhmämme ensimmäisenä kokeena tämän projektin parissa tulokset osoittavat lupaavaa jatkoa tuleville kvanttisirontaan liittyville kokeille

Satotason riippuvuus eräistä sivu- ja hivenravinteista pitkäaikaisessa kenttäkokeessa

Ilmestyy Maaseudun Tulevaisuuden liitteenävokKirjasto Aj-

Hiesu- ja savimaiden kalilannoitustarpeesta : kenttäkokeiden tuloksia vuosilta 1951-66

vokKirjasto Aj-kUber den Kalidungungsbedarf von Lehm- und Tonböden : ergebnisse von Feldversuchen in den Jahren 1951-6

Kali-magnesiumlannoituskokeiden tuloksia

vKirjasto Aj-kResultat av försök med kali-magnesiumgödsling Ergebnisse von versuchen mit Kali-magnesiumdüngun

Super- ja hienofosfaatin vaikutuksesta heinän botaaniseen ja kemialliseen koostumukseen

vKirjasto Aj-kSuper- och finfosfatets inverkan på höets botaniska och kemiska sammansättning The effect of superphosphate and fine-ground rock phosphate on the botanical and chemical composition of ha

Alueellisia ja maaperästä johtuvia eroja timoteiheinän kivennäisainepitoisuuksissa

vKirjasto Aj-kDifferences in mineral content of timothy hay as related to geographical region and soil typ

Rikkipitoisten ja rikittömien moniravinteisten lannoitteiden käyttöarvoa selvitteleviä tutkimuksia

vokKirjasto Aj-kComparative studies on the effect of sulphur-containing and sulphur-free multi-nutrient fertilizer

Compact inductor-capacitor resonators at sub-gigahertz frequencies

| openaire: EC/HE/101053801/EU//ConceptQ | openaire: EC/HE/101113946/EU//OpenSuperQPlus100Compact inductor-capacitor (LC) resonators, in contrast to coplanar waveguide (CPW) resonators, have a simple lumped-element circuit representation but usually call for sophisticated finite-element method (FEM) simulations for an accurate modeling. Here we present a simple analytical model for a family of coplanar LC resonators where the electrical properties are directly obtained from the circuit geometry with a satisfying accuracy. Our experimental results on ten high-internal-quality-factor resonators (Qi≳2×105), with frequencies ranging from 300MHz to 1GHz, show an excellent consistency with both the derived analytical model and detailed FEM simulations. These results showcase the ability to design sub-gigahertz resonators with less than 2% deviation in the resonance frequency, which has immediate applications, for example, in the implementation of ultrasensitive cryogenic detectors. The achieved compact resonator size of the order of a square millimeter indicates a feasible way to integrate hundreds of microwave resonators on a single chip for realizing photonic lattices.Peer reviewe

Qubit Measurement by Multichannel Driving

| openaire: EC/H2020/681311/EU//QUESS | openaire: EC/H2020/795159/EU//NEQCWe theoretically propose and experimentally implement a method of measuring a qubit by driving it close to the frequency of a dispersively coupled bosonic mode. The separation of the bosonic states corresponding to different qubit states begins essentially immediately at maximum rate, leading to a speedup in the measurement protocol. Also the bosonic mode can be simultaneously driven to optimize measurement speed and fidelity. We experimentally test this measurement protocol using a superconducting qubit coupled to a resonator mode. For a certain measurement time, we observe that the conventional dispersive readout yields close to 100% higher average measurement error than our protocol. Finally, we use an additional resonator drive to leave the resonator state to vacuum if the qubit is in the ground state during the measurement protocol. This suggests that the proposed measurement technique may become useful in unconditionally resetting the resonator to a vacuum state after the measurement pulse.Peer reviewe