Teoria eficaz versus floquet para o oscilador paramétrico Kerr

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Ignácio García-Mata¹, Rodrigo G. Cortinas^2,3, Xu Xiao²Jorge Chávez-Carlos⁴, Victor S. Batista^5,3, Léa F. Santos⁴e Diego A. Wisniacki⁶

¹Instituto de Investigações Físicas de Mar del Plata (IFIMAR), Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidade Nacional de Mar del Plata & CONICET, 7600 Mar del Plata, Argentina
²Departamento de Física Aplicada e Física, Universidade de Yale, New Haven, Connecticut 06520, EUA
³Instituto Yale Quantum, Universidade de Yale, New Haven, Connecticut 06520, EUA
⁴Departamento de Física, Universidade de Connecticut, Storrs, Connecticut, EUA
⁵Departamento de Química, Universidade de Yale, PO Box 208107, New Haven, Connecticut 06520-8107, EUA
⁶Departamento de Física “J. J. Giambiagi” e IFIBA, FCEyN, Universidade de Buenos Aires, 1428 Buenos Aires, Argentina

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Sumário

Portas e processos paramétricos projetados a partir da perspectiva do hamiltoniano estático efetivo de um sistema acionado são centrais para a tecnologia quântica. No entanto, as expansões perturbativas usadas para derivar modelos estáticos eficazes podem não ser capazes de capturar eficientemente toda a física relevante do sistema original. Neste trabalho, investigamos as condições de validade do hamiltoniano efetivo estático de baixa ordem usual usado para descrever um oscilador Kerr sob um acionamento de compressão. Este sistema é de interesse fundamental e tecnológico. Em particular, tem sido usado para estabilizar estados de gato de Schrödinger, que têm aplicações para computação quântica. Comparamos os estados e energias do hamiltoniano estático efetivo com os estados exatos de Floquet e quase-energias do sistema acionado e determinamos o regime de parâmetros onde as duas descrições concordam. Nosso trabalho traz à luz a física que é deixada de lado pelos tratamentos estáticos eficazes comuns e que pode ser explorada por experimentos de última geração.

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Imagem em destaque: Espectro de energias de excitação e respectivas quase energias para o hamiltoniano efetivo estático (preto) e o operador Floquet (laranja). Dois exemplos: um em que a descrição estática efetiva funciona perfeitamente e outro em que não funciona. Quantificamos isso em função dos parâmetros de não linearidade $g_3$ e $g_4$ e fornecemos um mapa de parâmetros.

Resumo popular

Qubits criados com osciladores não lineares acionados (Kerr), como os qubits transmon em computadores quânticos existentes, são protegidos contra algumas fontes de decoerência. Uma abordagem comum para entender as propriedades deste sistema é considerar uma aproximação estática efetiva de seu hamiltoniano. No entanto, todas as aproximações têm limites. Nosso trabalho expõe esses limites e fornece as regiões de parâmetros onde a descrição efetiva estática se mantém. Este conhecimento é muito importante para futuras configurações experimentais que planejam levar as não linearidades para valores maiores para obter portas mais rápidas.

► dados BibTeX

@artigo{GarciaMata2024efetivoversus, doi = {10.22331/q-2024-03-25-1298}, url={https://doi.org/10.22331/q-2024-03-25-1298}, title = {Efetivo versus {F} teoria do loquet para o {K} oscilador paramétrico err}, autor = {Garc{'{i}}a-Mata, Ignacio e Corti{~{n}}as, Rodrigo G. e Xiao, Xu e Chá{'{a}}vez-Carlos, Jorge e Batista, Victor S e Santos, Lea F. e Wisniacki, Diego A.}, diário = {{Quantum}}, issn = {2521-327X}, editor = {{Verein zur F{“{o}}rderung des Open Access Publizierens in den Quantenwissenschaften}}, volume = {8}, páginas = {1298}, mês = março, ano = {2024} }

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Citado por

[1] Taro Kanao e Hayato Goto, “Portas elementares rápidas para computação quântica universal com qubits do oscilador paramétrico Kerr”, Pesquisa de Revisão Física 6 1, 013192 (2024).

[2] Francesco Iachello, Rodrigo G. Cortiñas, Francisco Pérez-Bernal e Lea F. Santos, “Simetrias do oscilador Kerr acionado por compressão”, 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 e Lea F. Santos, “Conduzindo qubits supercondutores ao caos”, arXiv: 2310.17698, (2023).

As citações acima são de SAO / NASA ADS (última atualização com êxito 2024-03-26 04:33:25). A lista pode estar incompleta, pois nem todos os editores fornecem dados de citação adequados e completos.

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Fonte: https://quantum-journal.org/papers/q-2024-03-25-1298/