Effektiv versus Floquet-teori for Kerr parametriske oscillatoren

Effektiv versus Floquet-teori for Kerr parametriske oscillatoren

Tidsstempel: 25. mars 2024 12:28

Ignacio García-Mata1, Rodrigo G. Cortiñas2,3, Xu Xiao2, Jorge Chávez-Carlos4, Victor S. Batista5,3, Lea F. Santos4, og 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, Argentina
2Institutt for anvendt fysikk og fysikk, Yale University, New Haven, Connecticut 06520, USA
3Yale Quantum Institute, Yale University, New Haven, Connecticut 06520, USA
4Institutt for fysikk, University of Connecticut, Storrs, Connecticut, USA
5Department of Chemistry, Yale University, PO Box 208107, New Haven, Connecticut 06520-8107, USA
6Departamento de Física "JJ Giambiagi" og IFIBA, FCEyN, Universidad de Buenos Aires, 1428 Buenos Aires, Argentina

Finn dette papiret interessant eller vil diskutere? Scite eller legg igjen en kommentar på SciRate.

Abstrakt

Parametriske porter og prosesser konstruert fra perspektivet til den statiske effektive Hamiltonianen til et drevet system er sentrale for kvanteteknologi. Imidlertid kan de forstyrrende utvidelsene som brukes til å utlede statiske effektive modeller ikke være i stand til effektivt å fange opp all relevant fysikk i det originale systemet. I dette arbeidet undersøker vi betingelsene for gyldigheten til den vanlige lavordens statiske effektive Hamiltonian som brukes til å beskrive en Kerr-oscillator under en klemmedrift. Dette systemet er av grunnleggende og teknologisk interesse. Spesielt har det blitt brukt til å stabilisere Schrödinger kattetilstander, som har applikasjoner for kvanteberegning. Vi sammenligner tilstandene og energiene til den effektive statiske Hamiltonianen med de eksakte Floquet-tilstandene og kvasi-energiene til det drevne systemet og bestemmer parameterregimet der de to beskrivelsene stemmer overens. Arbeidet vårt bringer frem i lyset fysikken som utelates av vanlige statiske effektive behandlinger og som kan utforskes ved hjelp av avanserte eksperimenter.

Effektiv versus Floquet-teori for Kerr parametriske oscillatoren PlatoBlockchain Data Intelligence. Vertikalt søk. Ai.

Utvalgt bilde: Spektrum o eksitasjonsenergier og respektive kvasienergier for den statiske effektive Hamiltonian (svart) og Floquet-operatoren (oransje). To eksempler: ett der den statiske effektive beskrivelsen fungerer perfekt, og ett der den ikke gjør det. Vi kvantifiserer dette som en funksjon av ikke-linearitetsparameter $g_3$ og $g_4$, og gir en parameterkart.

Populært sammendrag

Qubits opprettet med drevne ikke-lineære (Kerr) oscillatorer, for eksempel transmon-qubits i eksisterende kvantedatamaskiner, er beskyttet mot noen kilder til dekoherens. En vanlig tilnærming for å forstå egenskapene til dette systemet er å vurdere en statisk effektiv tilnærming av dets Hamiltonian. Alle tilnærminger har imidlertid grenser. Vårt arbeid avslører disse grensene og gir parameterregionene der den statiske effektive beskrivelsen gjelder. Denne kunnskapen er svært viktig for fremtidige eksperimentelle oppsett som planlegger å presse ikke-lineariteter til større verdier for å oppnå raskere porter.

► BibTeX-data

► Referanser

[1] PL Kapitza, sovjetisk fys. JETP 21, 588–592 (1951).

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

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

[4] Z. Wang og AH Safavi-Naeini, "Quantum control and noise protection of a Floquet $0-pi$ qubit," (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 og 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 og 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. Klasse Sci. Acad. R. Bel. 21, 818 (1958).

[11] RR Ernst, G. Bodenhausen og 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. Supplement (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 og MH Devoret, "En diagrammatisk metode for å beregne den effektive Hamiltonianen til drevne ikke-lineære oscillatorer," (2023), arXiv:2304.13656 [quant-ph].
arxiv: 2304.13656

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

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

[17] M. Dykman, Fluktuerende ikke-lineære oscillatorer: fra nanomekanikk til kvantesuperledende kretser (Oxford University Press, 2012).

[18] W. Wustmann og 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 og J. Bylander, Nature communications 7, 11417 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms11417

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

[21] PT Cochrane, GJ Milburn og 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 og T. Kanao, Phys. Rev. Forskning 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 og SM Girvin, Sci. Adv. 6, 5901 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1126 / sciadv.aay5901

[26] B. Wielinga og 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 og 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, og LF Santos, «Kvantetunnel- og planoverganger i klem-drevet Kerr oscillator," (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 og 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 og MH Devoret, Nature 584, 205 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41586-020-2587-z

[31] J. Venkatraman, RG Cortinas, NE Frattini, X. Xiao og MH Devoret, "Quantum interference of tunneling paths under a double-well barriere," (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 og J.-S. Tsai, "Observasjon og manipulering av kvanteinterferens i en superledende Kerr parametrisk oscillator," (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 al., 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 og RJ Schoelkopf, Phys. Rev. A 76, 042319 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.76.042319

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

[36] S. Puri, S. Boutin og 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 og FG Brandão, PRX Quantum 3, 010329 (2022), utgiver: American Physical Society.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.3.010329

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

[39] R. Gautier, A. Sarlette og 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 og K. Noh, Phys. Rev. Lett. 128, 110502 (2022), utgiver: American Physical Society.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.128.110502

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

[42] V. Sivak, N. Frattini, V. Joshi, A. Lingenfelter, S. Shankar og M. Devoret, Phys. Rev. Søkt 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 og MH Devoret, New Journal of Physics 16, 045014 (2014).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​16/​4/​045014

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

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

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

[48] J. Venkatraman, X. Xiao, RG Cortiñas og MH Devoret, "Om den statiske effektive Lindbladian av den klemte Kerr-oscillatoren," (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 og LF Santos, "Driving superconducting qubits into chaos," (2023), arXiv:2310.17698 quant-ph].
arxiv: 2310.17698

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

Sitert av

[1] Taro Kanao og Hayato Goto, "Raske elementære porter for universell kvanteberegning med Kerr parametriske oscillator qubits", Fysisk gjennomgang forskning 6 1, 013192 (2024).

[2] Francesco Iachello, Rodrigo G. Cortiñas, Francisco Pérez-Bernal og Lea F. Santos, "Symmetries of the squeeze-driven Kerr oscillator", 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 og Lea F. Santos, "Driving superconducting qubits into chaos", arxiv: 2310.17698, (2023).

Sitatene ovenfor er fra SAO / NASA ADS (sist oppdatert vellykket 2024-03-26 04:33:25). Listen kan være ufullstendig fordi ikke alle utgivere gir passende og fullstendige sitasjonsdata.

On Crossrefs siterte tjeneste ingen data om sitering av verk ble funnet (siste forsøk 2024-03-26 04:33:23).

Denne artikkelen er utgitt i Quantum under Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) tillatelse. Opphavsrett forblir hos de opprinnelige rettighetshaverne som forfatterne eller institusjonene deres.

Tidstempel:

Mer fra Kvantejournal