Analytic control methods for high-fidelity unitary operations in a weakly nonlinear oscillator

Physical Review A - Atomic, Molecular, and Optical Physics

Volumn 83, Issue 1, 2011, Pages

  Gambetta, J M ^a   Motzoi, F ^a   Merkel, S T ^a   Wilhelm, F K ^a  

^a UNIVERSITY OF WATERLOO   (Canada)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ADIABATIC EXPANSION; ANHARMONIC OSCILLATORS; CONTROL METHODS; HIGH FIDELITY; NON-LINEAR OSCILLATORS; PULSE SHAPES; UNITARY OPERATION;

OSCILLATORS (MECHANICAL); QUANTUM OPTICS;

OSCILLATORS (ELECTRONIC);

EID: 78751535872     PISSN: 10502947     EISSN: 10941622     Source Type: Journal    
DOI: 10.1103/PhysRevA.83.012308     Document Type: Article

References (50)

1. Y. Makhlin, G. Schön, and A. Shnirman, Rev. Mod. Phys. RMPHAT 0034-6861 10.1103/RevModPhys.73.357 73, 357 (2001).
2. J. Q. You and F. Nori, Phys. Rev. B RMPHAT 1098-0121 10.1103/PhysRevB.68. 064509 68, 064509 (2003).
3. J. Clarke and F. Wilhelm, Nature NATUAS 0028-0836 10.1038/nature07128 453, 1031 (2008). (Pubitemid 351871746)
4. R. J. Schoelkopf and S. M. Girvin, Nature (London) NATUAS 0028-0836 10.1038/451664a 451, 664 (2008). (Pubitemid 351220557)
5. Y. Nakamura, Y. A. Pashkin, and J. S. Tsai, Nature (London) NATUAS 0028-0836 10.1038/19718 398, 786 (1999). (Pubitemid 29205341)
6. M. Steffen, M. Ansmann, R. C. Bialczak, N. Katz, E. Lucero, R. McDermott, M. Neeley, E. M. Weig, A. N. Cleland, and J. M. Martinis, Science SCIEAS 0036-8075 10.1126/science.1130886 313, 1423 (2006). (Pubitemid 44360267)
7. M. Ansmann, Nature NATUAS 0028-0836 10.1038/nature08363 461, 504 (2009).
8. L. DiCarlo, Nature NATUAS 0028-0836 10.1038/nature08121 460, 240 (2009).
9. J. M. Chow, L. DiCarlo, J. M. Gambetta, A. Nunnenkamp, L. S. Bishop, L. Frunzio, M. H. Devoret, S. M. Girvin, and R. J. Schoelkopf, Phys. Rev. A PLRAAN 1050-2947 10.1103/PhysRevA.81.062325 81, 062325 (2010).
10. L. DiCarlo, M. D. Reed, L. Sun, B. R. Johnson, J. M. Chow, J. M. Gambetta, L. Frunzio, S. M. Girvin, M. H. Devoret, and R. J. Schoelkopf, Nature NATUAS 0028-0836 10.1038/nature09416 467, 574578 (2010).
11. M. Neeley, Nature NATUAS 0028-0836 10.1038/nature09418 467, 570573 (2010).
12. M. Hofheinz, Nature (London) NATUAS 0028-0836 10.1038/nature08005 459, 546 (2009).
13. D. Vion, A. Aassime, A. Cottet, P. Joyez, H. Pothier, C. Urbina, D. Esteve, and M. H. Devoret, Science SCIEAS 0036-8075 10.1126/science.1069372 296, 886 (2002). (Pubitemid 34464889)
14. J. Koch, T. M. Yu, J. Gambetta, A. A. Houck, D. I. Schuster, J. Majer, A. Blais, M. H. Devoret, S. M. Girvin, and R. J. Schoelkopf, Phys. Rev. A PLRAAN 1050-2947 10.1103/PhysRevA.76.042319 76, 042319 (2007). (Pubitemid 47569070)
15. J. A. Schreier, Phys. Rev. B PLRAAN 1098-0121 10.1103/PhysRevB.77.180502 77, 180502 (2008).
16. M. Steffen, S. Kumar, D. P. DiVincenzo, J. R. Rozen, G. A. Keefe, M. B. Rothwell, and M. B. Ketchen, Phys. Rev. Lett. PRLTAO 0031-9007 10.1103/PhysRevLett.105.100502 105, 100502 (2010).
17. J. M. Martinis, S. Nam, J. Aumentado, and C. Urbina, Phys. Rev. Lett. PRLTAO 0031-9007 10.1103/PhysRevLett.89.117901 89, 117901 (2002).
18. M. Steffen, M. Ansmann, R. McDermott, N. Katz, R. C. Bialczak, E. Lucero, M. Neeley, E. M. Weig, A. N. Cleland, and J. M. Martinis, Phys. Rev. Lett. PRLTAO 0031-9007 10.1103/PhysRevLett.97.050502 97, 050502 (2006). (Pubitemid 44188152)
19. J. Martinis, Quant. Info. Proc. 1570-0755 10.1007/s11128-009-0105-1 8, 81 (2009).
20. K. Husimi, Prog. Theor. Phys. PTPKAV 0033-068X 10.1143/PTP.9.381 9, 381 (1953).
21. R. Feynman and A. Hibbs, Quantum Mechanics and Path Integrals (McGraw-Hill, New York, 1965).
22. B. Khani, J. M. Gambetta, F. Motzoi, and F. K. Wilhelm, Phys. Scr. PHSTBO 0031-8949 10.1088/0031-8949/2009/T137/014021 137, 014021 (2009).
23. L.-A. Wu and D. Lidar, J. Math. Phys. JMAPAQ 0022-2488 10.1063/1.1499208 43, 4506 (2002).
24. S. Maneshi, J. F. Kanem, C. Zhuang, M. Partlow, and A. M. Steinberg, Phys. Rev. A PLRAAN 1050-2947 10.1103/PhysRevA.77.022303 77, 022303 (2008).
25. J. Petta, A. Johnson, J. Taylor, E. Laird, A. Yacobi, M. Lukin, C. Marcus, M. Hanson, and A. Gossard, Science SCIEAS 0036-8075 10.1126/science. 1116955 309, 2180 (2005). (Pubitemid 41396061)
26. H. Haeffner, C. Roos, and R. Blatt, Phys. Rep. PRPLCM 0370-1573 10.1016/j.physrep.2008.09.003 469, 155 (2008).
27. E. Urban, T. Johnson, T. Henage, L. Isenhower, D. Yavuz, T. Walker, and M. Saffman, Nat. Phys. PRPLCM 1745-2473 10.1038/nphys1178 5, 110 (2009).
28. A. Gaëtan, Y. Mirosnychenko, T. Wilk, A. Chotia, M. Viteau, D. Comparat, P. Pillet, A. Browaeys, and P. Grangier, Nat. Phys. PRPLCM 1745-2473 10.1038/nphys1183 5, 115 (2009).
29. S. Haroche and J.-M. Raimond, Exploring the Quantum: Atoms, Cavities and Photons (Oxford University Press, Oxford, 2006).
30. F. Motzoi, J. M. Gambetta, P. Rebentrost, and F. K. Wilhelm, Phys. Rev. Lett. PRLTAO 0031-9007 10.1103/PhysRevLett.103.110501 103, 110501 (2009).
31. A. Poudel and M. G. Vavilov, Effect of Ohmic Environment on Optimally Controlled Flux-Biased Phase Qubit, Phys. Rev. B PRLTAO 1098-0121 10.1103/PhysRevB.82.144528 82, 144528 (2010).
32. J. M. Chow, L. DiCarlo, J. M. Gambetta, F. Motzoi, L. Frunzio, S. M. Girvin, and R. J. Schoelkopf, Phys. Rev. A PLRAAN 1050-2947 10.1103/PhysRevA.82. 040305 82, 040305 (R) (2010).
33. E. Lucero, Phys. Rev. A PLRAAN 1050-2947 10.1103/PhysRevA.82.042339 82, 042339 (2010).
34. T. Rocheleau Nature NATUAS 0028-0836 10.1038/nature08681 463, 72 (2010).
35. M. Steffen, J. M. Martinis, and I. L. Chuang, Phys. Rev. B PRLTAO 1098-0121 10.1103/PhysRevB.68.224518 68, 224518 (2003).
36. J. M. Chow, J. M. Gambetta, L. Tornberg, J. Koch, L. S. Bishop, A. A. Houck, B. R. Johnson, L. Frunzio, S. M. Girvin, and R. J. Schoelkopf, Phys. Rev. Lett. PRLTAO 0031-9007 10.1103/PhysRevLett.102.090502 102, 090502 (2009).
37. E. Lucero, M. Hofheinz, M. Ansmann, R. C. Bialczak, N. Katz, M. Neeley, A. D. O'Connell, H. Wang, A. N. Cleland, and J. M. Martinis, Phys. Rev. Lett. PRLTAO 0031-9007 10.1103/PhysRevLett.100.247001 100, 247001 (2008).
38. C. Bauer, R. Freeman, T. Frenkiel, J. Keeler, and A. J. Shaka, J. Magn. Reson. 58, 442 (1984).
39. M. D. Bowdrey, D. K. L. Oi, A. J. Short, K. Banaszek, and J. A. Jones, Phys. Lett. A PYLAAG 0375-9601 10.1016/S0375-9601(02)00069-5 294, 258 (2002).
40. M. Neeley, Science SCIEAS 0036-8075 10.1126/science.1173440 325, 722 (2009).
41. R. Bianchetti, S. Filipp, M. Baur, J. M. Fink, C. Lang, L. Steffen, M. Boissonneault, A. Blais, and A. Wallraff, Phys. Rev. Lett. PRLTAO 0031-9007 10.1103/PhysRevLett.105.223601 105, 223601 (2010).
42. R. Miller, T. E. Northup, K. M. Birnbaum, A. Boca, A. D. Boozer, and H. J. Kimble, J. Phys. B JPAPEH 0953-4075 10.1088/0953-4075/38/9/007 38, S551 (2005). (Pubitemid 40871836)
43. A. Blais, R.-S. Huang, A. Wallraff, S. M. Girvin, and R. J. Schoelkopf, Phys. Rev. A PLRAAN 1050-2947 10.1103/PhysRevA.69.062320 69, 062320 (2004).
44. A. Wallraff, D. I. Schuster, A. Blais, L. Frunzio, R.-S. Huang, J. Majer, S. Kumar, S. M. Girvin, and R. J. Schoelkopf, Nature (London) NATUAS 0028-0836 10.1038/nature02851 431, 162 (2004). (Pubitemid 39243464)
45. P. J. Leek, S. Filipp, P. Maurer, M. Baur, R. Bianchetti, J. M. Fink, M. Göppl, L. Steffen, and A. Wallraff, Phys. Rev. B NATUAS 1098-0121 10.1103/PhysRevB.79.180511 79, 180511 (2009).
46. E. T. Jaynes and F. W. Cummings, Proc. IEEE IEEPAD 0018-9219 10.1109/PROC.1963.1664 51, 89 (1963).
47. J. Gambetta, A. Blais, D. I. Schuster, A. Wallraff, L. Frunzio, J. Majer, M. H. Devoret, S. M. Girvin, and R. J. Schoelkopf, Phys. Rev. A PLRAAN 1050-2947 10.1103/PhysRevA.74.042318 74, 042318 (2006). (Pubitemid 44600741)
48. M. Boissonneault, J. M. Gambetta, and A. Blais, Phys. Rev. A PLRAAN 1050-2947 10.1103/PhysRevA.79.013819 79, 013819 (2009).
49. S. L. Patt, J. Magn. Reson. 96, 94 (1992).
50. I. Shavitt and L. Redmon, J. Chem. Phys. JCPSA6 0021-9606 10.1063/1.440050 73, 5711 (1980).