Deterministic Loading of Microwaves onto an Artificial Atom Using a Time-Reversed Waveform

Loading quantum information deterministically onto a quantum node is an important step toward a quantum network. Here, we demonstrate that coherent-state microwave photons with an optimal temporal waveform can be efficiently loaded onto a single superconducting artificial atom in a semi-infinite one-dimensional (1D) transmission-line waveguide. Using a weak coherent state (the number of photons (N) contained in the pulse ≪1) with an exponentially rising waveform, whose time constant matches the decoherence time of the artificial atom, we demonstrate a loading efficiency of 94.2% ± 0.7% from 1D semifree space to the artificial atom. The high loading efficiency is due to time-reversal symmetry: the overlap between the incoming wave and the time-reversed emitted wave is up to 97.1% ± 0.4%. Our results open up promising applications in realizing quantum networks based on waveguide quantum electrodynamics.

Lu, Yong,1989Chalmers tekniska högskola,Chalmers University of Technology,Universität Stuttgart,University of Stuttgart(Swepub:cth)yongl (författare)
Wen, P. Y.National Chung Cheng University (författare)
Cheng, Yu TingNational Tsing Hua University (författare)
Lee, Ching PingNational Tsing Hua University (författare)
Lin, K. T.National Taiwan University (författare)
Chiang, Kuan HsunNational Central University (författare)
Hsieh, Ming CheNational Tsing Hua University (författare)
Chen, Ching YehNational Tsing Hua University (författare)
Chien, Chin HsunNational Tsing Hua University (författare)
Lin, Jia JhanNational Tsing Hua University (författare)
Chen, Jeng ChungNational Tsing Hua University (författare)
Lin, Yen HsiangNational Tsing Hua University (författare)
Chuu, Chih SungNational Tsing Hua University (författare)
Nori, F.University of Michigan,RIKEN (författare)
Frisk Kockum, Anton,1987Chalmers tekniska högskola,Chalmers University of Technology(Swepub:cth)friska (författare)
Lin, G. D.National Taiwan University (författare)
Delsing, Per,1959Chalmers tekniska högskola,Chalmers University of Technology(Swepub:cth)delsing (författare)
Hoi, Io Chun,1984National Tsing Hua University,City University of Hong Kong(Swepub:cth)ioch (författare)
National Tsing Hua UniversityChalmers tekniska högskola (creator_code:org_t)

Ingår i:Nano Letters: American Chemical Society (ACS)22:20, s. 8137-81421530-69921530-6984

Om ämnet

Kungliga biblioteket hanterar dina personuppgifter i enlighet med EU:s dataskyddsförordning (2018), GDPR. Läs mer om hur det funkar här.
Så här hanterar KB dina uppgifter vid användning av denna tjänst.