Tehokas verrattuna Floquet-teoriaan Kerr-parametriselle oskillaattorille

Tehokas verrattuna Floquet-teoriaan Kerr-parametriselle oskillaattorille

Aikaleima: 25. maaliskuuta 2024 12

Ignacio García-Mata1, Rodrigo G. Cortiñas2,3, Xu Xiao2, Jorge Chávez-Carlos4, Victor S. Batista5,3, Lea F.Santos4ja Diego A. Wisniacki6

1Instituto de Investigaciones Físicas de Mar del Plata (IFIMAR), Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad Nacional de Mar del Plata & CONICET, 7600 Mar del Plata, Argentiina
2Sovellettavan fysiikan ja fysiikan laitos, Yalen yliopisto, New Haven, Connecticut 06520, USA
3Yale Quantum Institute, Yalen yliopisto, New Haven, Connecticut 06520, Yhdysvallat
4Fysiikan laitos, Connecticutin yliopisto, Storrs, Connecticut, USA
5Kemian laitos, Yalen yliopisto, PL 208107, New Haven, Connecticut 06520-8107, USA
6Departamento de Física “JJ Giambiagi” ja IFIBA, FCEyN, Universidad de Buenos Aires, 1428 Buenos Aires, Argentiina

Onko tämä artikkeli mielenkiintoinen vai haluatko keskustella? Scite tai jätä kommentti SciRate.

Abstrakti

Parametriset portit ja prosessit, jotka on suunniteltu ohjatun järjestelmän staattisen efektiivisen Hamiltonin näkökulmasta, ovat keskeisiä kvanttiteknologiassa. Staattisten tehokkaiden mallien johtamiseen käytetyt häiritsevät laajennukset eivät kuitenkaan välttämättä pysty kaappaamaan tehokkaasti kaikkia alkuperäisen järjestelmän relevantteja fysiikkaa. Tässä työssä tutkimme ehtoja tavanomaisen matalan kertaluvun staattisen efektiivisen Hamiltonin pätevyydelle, jota käytetään kuvaamaan Kerr-oskillaattoria puristuskäytössä. Tämä järjestelmä on perustavanlaatuinen ja teknologisesti kiinnostava. Erityisesti sitä on käytetty stabiloimaan Schrödingerin kissan tiloja, joilla on sovelluksia kvanttilaskentaan. Vertaamme tehollisen staattisen Hamiltonin tiloja ja energioita ohjatun järjestelmän tarkkoihin Floquet-tiloihin ja kvasienergioihin ja määritämme parametrijärjestelmän, jossa kaksi kuvausta sopivat. Työmme tuo esille sen fysiikan, joka jää tavallisten staattisten tehokkaiden hoitojen ulkopuolelle ja jota voidaan tutkia uusimpien kokeiden avulla.

Tehokas verrattuna Floquet-teoriaan Kerr-parametrisen oskillaattorin PlatoBlockchain Data Intelligencelle. Pystysuuntainen haku. Ai.

Suositeltu kuva: Spektri o viritysenergiat ja vastaavat kvasienergiat staattiselle efektiiviselle Hamiltonin (musta) ja Floquet-operaattorille (oranssi). Kaksi esimerkkiä: yksi, jossa staattinen tehokas kuvaus toimii täydellisesti, ja toinen, jossa se ei. Kvantifioimme tämän epälineaarisuusparametrien $g_3$ ja $g_4$ funktiona ja tarjoamme parametrikartan.

Suosittu yhteenveto

Ohjatuilla epälineaarisilla (Kerr) oskillaattorilla luodut qubitit, kuten olemassa olevien kvanttitietokoneiden transmon-kubitit, on suojattu eräiltä dekoherenssilähteiltä. Yleinen lähestymistapa tämän järjestelmän ominaisuuksien ymmärtämiseksi on harkita sen Hamiltonin staattista tehokasta approksimaatiota. Kaikilla likiarvoilla on kuitenkin rajansa. Työmme paljastaa nämä rajat ja tarjoaa parametrialueet, joissa staattinen tehollinen kuvaus pätee. Tämä tieto on erittäin tärkeää tuleville kokeellisille asetuksille, jotka suunnittelevat työntävän epälineaarisuutta suurempiin arvoihin nopeampien porttien saavuttamiseksi.

► BibTeX-tiedot

► Viitteet

[1] PL Kapitza, Soviet Phys. JETP 21, 588–592 (1951).

[2] LD Landau ja EM Lifshitz, Mechanics: Volume 1, Voi. 1 (Butterworth-Heinemann, 1976).

[3] J. Venkatraman, X. Xiao, RG Cortiñas, A. Eickbusch ja MH Devoret, Phys. Rev. Lett. 129, 100601 (2022a).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.129.100601

[4] Z. Wang ja AH Safavi-Naeini, "Floquet $0-pi$ qubitin kvanttiohjaus ja melusuojaus", (2023), arXiv:2304.05601 [quant-ph].
arXiv: 2304.05601

[5] W. Paul, Rev. Mod. Phys. 62, 531 (1990).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.62.531

[6] N. Goldman ja J. Dalibard, Phys. Rev. X 4, 031027 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.4.031027

[7] DJ Wineland, Rev. Mod. Phys. 85, 1103 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.85.1103

[8] CD Bruzewicz, J. Chiaverini, R. McConnell ja JM Sage, Applied Physics Reviews 6, 021314 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1063 / +1.5088164

[9] W. Magnus, Commun Pure Appl Math 7, 649 (1954).
https: / / doi.org/ 10.1002 / cpa.3160070404

[10] F. Fer, Bull. Classe Sci. Acad. R. Bel. 21, 818 (1958).

[11] RR Ernst, G. Bodenhausen ja A. Wokaun, Principles of Nuclear Magnetic Resonance in One and Two Dimensions (Oxford University Press, Oxford, 1994).

[12] U. Haeberlen, High Resolution NMR in Solids Selective Averaging: Supplement 1 Advances in Magnetic Resonance, Advances in Magnetic Resonance. Täydennys (Elsevier Science, 2012).
https://​/​books.google.com.br/​books?id=z_V-5uCpByAC

[13] RM Wilcox, J. Math. Phys. 8, 962 (1967).
https: / / doi.org/ 10.1063 / +1.1705306

[14] X. Xiao, J. Venkatraman, RG Cortiñas, S. Chowdhury ja MH Devoret, "Kaavamainen menetelmä ohjattujen epälineaaristen oskillaattorien tehokkaan Hamiltonin laskemiseksi" (2023), arXiv: 2304.13656 [quant-ph].
arXiv: 2304.13656

[15] M. Marthaler ja MI Dykman, Phys. Rev. A 73, 042108 (2006).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.73.042108

[16] M. Marthaler ja MI Dykman, Phys. Rev. A 76, 010102 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.76.010102

[17] M. Dykman, Fluctuating epälineaariset oskillaattorit: nanomekaniikasta kvantisuprajohtaviin piireihin (Oxford University Press, 2012).

[18] W. Wustmann ja V. Shumeiko, Phys. Rev. B 87, 184501 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.87.184501

[19] P. Krantz, A. Bengtsson, M. Simoen, S. Gustavsson, V. Shumeiko, W. Oliver, C. Wilson, P. Delsing ja J. Bylander, Nature communications 7, 11417 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms11417

[20] N. Frattini, U. Vool, S. Shankar, A. Narla, K. Sliwa ja M. Devoret, App. Phys. Lett. 110, 222603 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1063 / +1.4984142

[21] PT Cochrane, GJ Milburn ja WJ Munro, Phys. Rev. A 59, 2631 (1999).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.59.2631

[22] H. Goto, Scientific Reports 6, 21686 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1038 / srep21686

[23] H. Goto, Journal of the Physical Society of Japan 88, 061015 (2019).
https: / / doi.org/ 10.7566 / JPSJ.88.061015

[24] H. Goto ja T. Kanao, Phys. Rev. Research 3, 043196 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.3.043196

[25] S. Puri, L. St-Jean, JA Gross, A. Grimm, NE Frattini, PS Iyer, A. Krishna, S. Touzard, L. Jiang, A. Blais, ST Flammia ja SM Girvin, Sci. Adv. 6, 5901 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1126 / sciadv.aay5901

[26] B. Wielinga ja GJ Milburn, Phys. Rev. A 48, 2494 (1993).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.48.2494

[27] J. Chávez-Carlos, TL Lezama, RG Cortiñas, J. Venkatraman, MH Devoret, VS Batista, F. Pérez-Bernal ja LF Santos, npj Quantum Information 9, 76 (2023).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41534-023-00745-1

[28] MAP Reynoso, DJ Nader, J. Chávez-Carlos, BE Ordaz-Mendoza, RG Cortiñas, VS Batista, S. Lerma-Hernández, F. Pérez-Bernal ja LF Santos, "Kvanttitunnelointi ja tasoristeykset puristusohjauksessa Kerr-oskillaattori, (2023), arXiv:2305.10483 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.108.033709
arXiv: 2305.10483

[29] Z. Wang, M. Pechal, EA Wollack, P. Arrangoiz-Arriola, M. Gao, NR Lee ja AH Safavi-Naeini, Phys. Rev. X 9, 021049 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.9.021049

[30] A. Grimm, NE Frattini, S. Puri, SO Mundhada, S. Touzard, M. Mirrahimi, SM Girvin, S. Shankar ja MH Devoret, Nature 584, 205 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41586-020-2587-z

[31] J. Venkatraman, RG Cortinas, NE Frattini, X. Xiao ja MH Devoret, "Quantum interference of Tunneling paths under a double-well barrier", (2022b), arXiv:2211.04605 [quant-ph].
https://​/​doi.org/​10.48550/​ARXIV.2211.04605
arXiv: 2211.04605

[32] D. Iyama, T. Kamiya, S. Fujii, H. Mukai, Y. Zhou, T. Nagase, A. Tomonaga, R. Wang, J.-J. Xue, S. Watabe, S. Kwon ja J.-S. Tsai, "Kvanttihäiriöiden tarkkailu ja manipulointi suprajohtavassa Kerr-parametrisessa oskillaattorissa", (2023), arXiv:2306.12299 [quant-ph].
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41467-023-44496-1
arXiv: 2306.12299

[33] NE Frattini, RG Cortiñas, J. Venkatraman, X. Xiao, Q. Su, CU Lei, BJ Chapman, VR Joshi, S. Girvin, RJ Schoelkopf, et ai., arXiv preprint arXiv:2209.03934 (2022).
arXiv: 2209.03934

[34] J. Koch, TM Yu, J. Gambetta, AA Houck, DI Schuster, J. Majer, A. Blais, MH Devoret, SM Girvin ja RJ Schoelkopf, Phys. Rev. A 76, 042319 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.76.042319

[35] SM Girvin, Proceedings of the Les Houches Summer School on Quantum Machines, toimittajina BHMH Devoret, RJ Schoelkopf ja L. Cugliándolo (Oxford University Press Oxford, Oxford, UK, 2014), s. 113–256.

[36] S. Puri, S. Boutin ja A. Blais, npj Quantum Information 3, 1 (2017).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41534-017-0019-1

[37] C. Chamberland, K. Noh, P. Arrangoiz-Arriola, ET Campbell, CT Hann, J. Iverson, H. Putterman, TC Bohdanowicz, ST Flammia, A. Keller, G. Refael, J. Preskill, L. Jiang, AH Safavi-Naeini, O. Painter ja FG Brandão, PRX Quantum 3, 010329 (2022), kustantaja: American Physical Society.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.3.010329

[38] D. Ruiz, R. Gautier, J. Guillaud ja M. Mirrahimi, Phys. Rev. A 107, 042407 (2023).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.107.042407

[39] R. Gautier, A. Sarlette ja M. Mirrahimi, PRX Quantum 3, 020339 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.3.020339

[40] H. Putterman, J. Iverson, Q. Xu, L. Jiang, O. Painter, FG Brandão ja K. Noh, Phys. Rev. Lett. 128, 110502 (2022), kustantaja: American Physical Society.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.128.110502

[41] JH Shirley, Phys. Rev. 138, B979 (1965).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRev.138.B979

[42] V. Sivak, N. Frattini, V. Joshi, A. Lingenfelter, S. Shankar ja M. Devoret, Phys. Rev. Applied 11, 054060 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevApplied.11.054060

[43] DA Wisniacki, Europhysics Lett. 106, 60006 (2014).
https:/​/​doi.org/​10.1209/​0295-5075/​106/​60006

[44] M. Mirrahimi, Z. Leghtas, VV Albert, S. Touzard, RJ Schoelkopf, L. Jiang ja MH Devoret, New Journal of Physics 16, 045014 (2014).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​16/​4/​045014

[45] LF Santos, M. Távora ja F. Pérez-Bernal, Phys. Rev. A 94, 012113 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.94.012113

[46] F. Evers ja AD Mirlin, Rev. Mod. Phys. 80, 1355 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.80.1355

[47] MI Dykman ja MA Krivoglaz, Physica Status Solidi (B) 68, 111 (1975).
https://​/​doi.org/​10.1002/​pssb.2220680109

[48] J. Venkatraman, X. Xiao, RG Cortiñas ja MH Devoret, "On the staattinen efektiivinen Lindbladian of the squeezed Kerr-oskillaattori", (2022c), arXiv: 2209.11193 [quant-ph].
arXiv: 2209.11193

[49] J. Chávez-Carlos, RG Cortiñas, MAP Reynoso, I. García-Mata, VS Batista, F. Pérez-Bernal, DA Wisniacki ja LF Santos, "Suprajohtavien qubittien ajaminen kaaokseen", (2023), arXiv:2310.17698 kvantti-ph].
arXiv: 2310.17698

[50] I. García-Mata, E. Vergini ja DA Wisniacki, Phys. Rev. E 104, L062202 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevE.104.L062202

Viitattu

[1] Taro Kanao ja Hayato Goto, "Nopeat alkeisportit yleismaailmalliseen kvanttilaskentaan Kerrin parametrisilla oskillaattorikubiteilla", Fyysisen tarkastelun tutkimus 6 1, 013192 (2024).

[2] Francesco Iachello, Rodrigo G. Cortiñas, Francisco Pérez-Bernal ja Lea F. Santos, "Symmetries of the squeeze-driven Kerr-oskillaattori", Journal of Physics A Matemaattinen yleinen 56 49, 495305 (2023).

[3] Jorge Chávez-Carlos, Miguel A. Prado Reynoso, Ignacio García-Mata, Victor S. Batista, Francisco Pérez-Bernal, Diego A. Wisniacki ja Lea F. Santos, "Suprajohtavien qubittien ajaminen kaaokseen", arXiv: 2310.17698, (2023).

Yllä olevat sitaatit ovat peräisin SAO: n ja NASA: n mainokset (viimeksi päivitetty onnistuneesti 2024-03-26 04:33:25). Lista voi olla puutteellinen, koska kaikki julkaisijat eivät tarjoa sopivia ja täydellisiä viittaustietoja.

On Crossrefin siteerattu palvelu tietoja teosten viittaamisesta ei löytynyt (viimeinen yritys 2024-03-26 04:33:23).

Tämä kirja on julkaistu Quantum - lehdessä Creative Commons Nimeäminen 4.0 Kansainvälinen (CC BY 4.0) lisenssin. Tekijänoikeudet säilyvät alkuperäisillä tekijänoikeuksien haltijoilla, kuten tekijöillä tai heidän instituutioillaan.

Aikaleima:

Lisää aiheesta Quantum Journal