Efektywna a teoria Floqueta dla oscylatora parametrycznego Kerra

Efektywna a teoria Floqueta dla oscylatora parametrycznego Kerra

Znacznik czasu: 25 marca 2024 12:28

Ignacio García-Mata1, Rodrigo G. Cortiñas2,3, Xu Xiao2, Jorge Chávez-Carlos4, Victor S. Batista5,3, Lea F. Santos4i Diego A. Wiśniacki6

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, Argentyna
2Wydział Fizyki Stosowanej i Fizyki, Uniwersytet Yale, New Haven, Connecticut 06520, USA
3Yale Quantum Institute, Uniwersytet Yale, New Haven, Connecticut 06520, USA
4Wydział Fizyki, Uniwersytet Connecticut, Storrs, Connecticut, USA
5Wydział Chemii, Uniwersytet Yale, PO Box 208107, New Haven, Connecticut 06520-8107, USA
6Departamento de Física „JJ Giambiagi” i IFIBA, FCEyN, Universidad de Buenos Aires, 1428 Buenos Aires, Argentyna

Czy ten artykuł jest interesujący czy chcesz dyskutować? Napisz lub zostaw komentarz do SciRate.

Abstrakcyjny

Bramki parametryczne i procesy zaprojektowane z perspektywy statycznego efektywnego hamiltonianu układu napędzanego mają kluczowe znaczenie dla technologii kwantowej. Jednakże perturbacyjne rozwinięcia stosowane do wyprowadzania efektywnych modeli statycznych mogą nie być w stanie skutecznie uchwycić całej istotnej fizyki pierwotnego układu. W tej pracy badamy warunki ważności zwykłego statycznego efektywnego hamiltonianu niskiego rzędu używanego do opisu oscylatora Kerra pod wpływem napędu ściskającego. System ten ma znaczenie podstawowe i technologiczne. W szczególności zastosowano go do stabilizacji stanów kota Schrödingera, które mają zastosowanie w obliczeniach kwantowych. Porównujemy stany i energie efektywnego hamiltonianu statycznego z dokładnymi stanami Floqueta i quasi-energiami układu napędzanego i określamy reżim parametrów, w którym oba opisy są zgodne. Nasza praca wydobywa na światło dzienne fizykę pomijaną w zwykłych skutecznych metodach leczenia statycznego, a którą można zbadać za pomocą najnowocześniejszych eksperymentów.

Efektywna a teoria Floqueta dla oscylatora parametrycznego Kerra PlatoBlockchain Data Intelligence. Wyszukiwanie pionowe. AI.

Wyróżniony obraz: Widmo energii wzbudzenia i odpowiednich quasi energii dla statycznego efektywnego hamiltonianu (czarny) i operatora Floqueta (pomarańczowy). Dwa przykłady: jeden, w którym statyczny opis skuteczny działa doskonale, i drugi, w którym nie. Obliczamy to jako funkcję parametrów nieliniowości $g_3$ i $g_4$ i dostarczamy mapę parametrów.

Popularne podsumowanie

Kubity utworzone za pomocą napędzanych oscylatorów nieliniowych (Kerra), takie jak kubity transmonowe w istniejących komputerach kwantowych, są chronione przed niektórymi źródłami dekoherencji. Powszechnym podejściem do zrozumienia właściwości tego układu jest rozważenie statycznego efektywnego przybliżenia jego hamiltonianu. Jednak wszystkie przybliżenia mają swoje granice. Nasza praca ujawnia te ograniczenia i dostarcza obszary parametrów, w których obowiązuje statyczny opis efektywny. Wiedza ta jest bardzo ważna dla przyszłych układów eksperymentalnych, które planują przesuwanie nieliniowości do większych wartości w celu uzyskania szybszych bramek.

► Dane BibTeX

► Referencje

[1] PL Kapitza, radziecki fizyk. JETP 21, 588–592 (1951).

[2] LD Landau i EM Lifshitz, Mechanika: tom 1, tom. 1 (Butterworth-Heinemann, 1976).

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

[4] Z. Wang i 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, ks. Mod. Fiz. 62, 531 (1990).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.62.531

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

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

[8] CD Bruzewicz, J. Chiaverini, R. McConnell i 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. Klasa Sci. Acad. R.Bel. 21, 818 (1958).

[11] RR Ernst, G. Bodenhausen i A. Wokaun, Zasady jądrowego rezonansu magnetycznego w jednym i dwóch wymiarach (Oxford University Press, Oxford, 1994).

[12] U. Haeberlen, Wysokorozdzielcze NMR w ciałach stałych Selektywne uśrednianie: Dodatek 1 Postępy w rezonansie magnetycznym, Postępy w rezonansie magnetycznym. Dodatek (Elsevier Science, 2012).
https://​/​books.google.com.br/​books?id=z_V-5uCpByAC

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

[14] X. Xiao, J. Venkatraman, RG Cortiñas, S. Chowdhury i MH Devoret, „A diagrammatic method to compute the Effective Hamiltonian of napędzanych oscylatorów nieliniowych” (2023), arXiv:2304.13656 [quant-ph].
arXiv: 2304.13656

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

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

[17] M. Dykman, Fluktuacyjne oscylatory nieliniowe: od nanomechaniki do kwantowych obwodów nadprzewodzących (Oxford University Press, 2012).

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

[20] N. Frattini, U. Vool, S. Shankar, A. Narla, K. Śliwa i M. Devoret, App. Fiz. Łotysz. 110, 222603 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.4984142

[21] PT Cochrane, GJ Milburn i 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 i 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 i SM Girvin, Sci. Adw. 6, 5901 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1126 / sciadv.aay5901

[26] B. Wielinga i 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 i 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 i LF Santos, „Tunelowanie kwantowe i przejazdy kolejowe w pojazdach napędzanych ściskaniem Oscylator Kerra” (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 i 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 i MH Devoret, Nature 584, 205 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41586-020-2587-z

[31] J. Venkatraman, RG Cortinas, NE Frattini, X. Xiao i MH Devoret, „Quantum interferencja of tuneling paths under a double-well bariera” (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 i J.-S. Tsai, „Obserwacja i manipulacja interferencją kwantową w nadprzewodzącym oscylatorze parametrycznym Kerra” (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 i in., 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 i RJ Schoelkopf, Phys. Rev. A 76, 042319 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.76.042319

[35] SM Girvin, w: Proceedings of the Les Houches Summer School on Quantum Machines, pod redakcją BHMH Devoret, RJ Schoelkopf i L. Cugliándolo (Oxford University Press Oxford, Oxford, Wielka Brytania, 2014), s. 113–256.

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

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

[39] R. Gautier, A. Sarlette i 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 i K. Noh, Phys. Wielebny Lett. 128, 110502 (2022), wydawca: Amerykańskie Towarzystwo Fizyczne.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.128.110502

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

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

[43] DA Wiśniacki, Eurofizyka 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 i MH Devoret, New Journal of Physics 16, 045014 (2014).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​16/​4/​045014

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

[46] F. Evers i AD Mirlin, ks. mod. fizyka 80, 1355 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.80.1355

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

[48] J. Venkatraman, X. Xiao, RG Cortiñas i MH Devoret, „O statycznym efektywnym Lindbladian of the wyciskany oscylator Kerra” (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 i LF Santos, „Driving superconducting qubits to chaos” (2023), arXiv:2310.17698 [ kwant-ph].
arXiv: 2310.17698

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

Cytowany przez

[1] Taro Kanao i Hayato Goto, „Szybkie bramki elementarne do uniwersalnych obliczeń kwantowych za pomocą kubitów oscylatora parametrycznego Kerra”, Badania fizyczne Review 6 1, 013192 (2024).

[2] Francesco Iachello, Rodrigo G. Cortiñas, Francisco Pérez-Bernal i Lea F. Santos, „Symetrie oscylatora Kerra z napędem ściskanym”, 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 i Lea F. Santos, „Driving superconducting qubits to chaos”, arXiv: 2310.17698, (2023).

Powyższe cytaty pochodzą z Reklamy SAO / NASA (ostatnia aktualizacja pomyślnie 2024-03-26 04:33:25). Lista może być niekompletna, ponieważ nie wszyscy wydawcy podają odpowiednie i pełne dane cytowania.

On Serwis cytowany przez Crossref nie znaleziono danych na temat cytowania prac (ostatnia próba 2024-03-26 04:33:23).

Niniejszy artykuł opublikowano w Quantum pod Creative Commons Uznanie autorstwa 4.0 Międzynarodowe (CC BY 4.0) licencja. Prawa autorskie należą do pierwotnych właścicieli praw autorskich, takich jak autorzy lub ich instytucje.

Znak czasu:

Więcej z Dziennik kwantowy