Théorie efficace versus Floquet pour l'oscillateur paramétrique Kerr

Théorie efficace versus Floquet pour l'oscillateur paramétrique Kerr

Horodatage: 25 mars 2024 12h28

Ignacio García-Mata1, Rodrigo G. Cortiñas2,3, Xu Xiao2, Jorge Chavez-Carlos4, Victor S. Batista5,3, Léa F. Santos4, et 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, Argentine
2Département de physique appliquée et de physique, Université de Yale, New Haven, Connecticut 06520, États-Unis
3Yale Quantum Institute, Yale University, New Haven, Connecticut 06520, États-Unis
4Département de physique, Université du Connecticut, Storrs, Connecticut, États-Unis
5Département de chimie, Université de Yale, PO Box 208107, New Haven, Connecticut 06520-8107, États-Unis
6Departamento de Física "JJ Giambiagi" et IFIBA, FCEyN, Universidad de Buenos Aires, 1428 Buenos Aires, Argentine

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Abstract

Les portes et processus paramétriques conçus du point de vue de l’hamiltonien statique effectif d’un système piloté sont au cœur de la technologie quantique. Cependant, les expansions perturbatives utilisées pour dériver des modèles efficaces statiques peuvent ne pas être en mesure de capturer efficacement toute la physique pertinente du système d'origine. Dans ce travail, nous étudions les conditions de validité de l'hamiltonien effectif statique d'ordre inférieur habituel utilisé pour décrire un oscillateur Kerr soumis à une commande de compression. Ce système présente un intérêt fondamental et technologique. En particulier, il a été utilisé pour stabiliser les états cat de Schrödinger, qui ont des applications pour l’informatique quantique. Nous comparons les états et les énergies de l'hamiltonien statique effectif avec les états de Floquet et les quasi-énergies exacts du système entraîné et déterminons le régime de paramètres où les deux descriptions concordent. Nos travaux mettent en lumière la physique qui est laissée de côté par les traitements efficaces statiques ordinaires et qui peut être explorée par des expériences de pointe.

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Image en vedette : Spectre des énergies d'excitation et quasi-énergies respectives pour l'hamiltonien effectif statique (noir) et l'opérateur Floquet (orange). Deux exemples : un où la description efficace statique fonctionne parfaitement, et un autre où ce n'est pas le cas. Nous quantifions cela en fonction des paramètres de non-linéarité $g_3$ et $g_4$, et fournissons une carte des paramètres.

Résumé populaire

Les qubits créés avec des oscillateurs non linéaires (Kerr), tels que les qubits transmon dans les ordinateurs quantiques existants, sont protégés contre certaines sources de décohérence. Une approche courante pour comprendre les propriétés de ce système consiste à considérer une approximation efficace statique de son hamiltonien. Cependant, toutes les approximations ont des limites. Notre travail expose ces limites et fournit les paramètres des régions où la description efficace statique est valable. Cette connaissance est très importante pour les futures configurations expérimentales qui prévoient de pousser les non-linéarités vers des valeurs plus élevées afin d'obtenir des portes plus rapides.

► Données BibTeX

► Références

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Cité par

[1] Taro Kanao et Hayato Goto, « Portes élémentaires rapides pour le calcul quantique universel avec les qubits de l'oscillateur paramétrique Kerr », Recherche sur l'examen physique 6 1, 013192 (2024).

[2] Francesco Iachello, Rodrigo G. Cortiñas, Francisco Pérez-Bernal et Lea F. Santos, « Symétries de l'oscillateur Kerr entraîné par compression », Journal of Physics A Mathematical General 56 49, 495305 (2023).

[3] Jorge Chávez-Carlos, Miguel A. Prado Reynoso, Ignacio García-Mata, Victor S. Batista, Francisco Pérez-Bernal, Diego A. Wisniacki et Lea F. Santos, « Conduire les qubits supraconducteurs vers le chaos », arXiv: 2310.17698, (2023).

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