Teoria eficientă versus Floquet pentru oscilatorul parametric Kerr

Republicat de Platon

Urmaritori: 0

Ignacio García-Mata¹, Rodrigo G. Cortiñas^2,3, Xu Xiao², Jorge Chávez-Carlos⁴, Victor S. Batista^5,3, Lea F. Santos⁴, și 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
²Departamentul de Fizică Aplicată și Fizică, Universitatea Yale, New Haven, Connecticut 06520, SUA
³Yale Quantum Institute, Universitatea Yale, New Haven, Connecticut 06520, SUA
⁴Departamentul de Fizică, Universitatea din Connecticut, Storrs, Connecticut, SUA
⁵Departamentul de Chimie, Universitatea Yale, PO Box 208107, New Haven, Connecticut 06520-8107, SUA
⁶Departamento de Física „JJ Giambiagi” și IFIBA, FCEyN, Universidad de Buenos Aires, 1428 Buenos Aires, Argentina

Găsiți această lucrare interesant sau doriți să discutați? Scite sau lasă un comentariu la SciRate.

Abstract

Porțile parametrice și procesele concepute din perspectiva Hamiltonianului static eficient al unui sistem condus sunt esențiale pentru tehnologia cuantică. Cu toate acestea, expansiunile perturbative folosite pentru a obține modele statice eficiente ar putea să nu poată surprinde în mod eficient toată fizica relevantă a sistemului original. În această lucrare, investigăm condițiile de validitate a Hamiltonianului static efectiv de ordin scăzut obișnuit, utilizat pentru a descrie un oscilator Kerr sub o unitate de strângere. Acest sistem este de interes fundamental și tehnologic. În special, a fost folosit pentru a stabiliza stările pisicii Schrödinger, care au aplicații pentru calculul cuantic. Comparăm stările și energiile Hamiltonianului static efectiv cu stările și cvasienergiile exacte ale Floquet ale sistemului condus și determinăm regimul parametrilor în care cele două descrieri sunt de acord. Munca noastră scoate la lumină fizica care este omisă de tratamentele statice obișnuite eficiente și care poate fi explorată prin experimente de ultimă generație.

Teoria eficientă versus Floquet pentru oscilatorul parametric Kerr PlatoBlockchain Data Intelligence. Căutare verticală. Ai.

Imagine prezentată: Spectrul energiilor de excitație și cvasi-energiile respective pentru Hamiltonianul efectiv static (negru) și operatorul Floquet (portocaliu). Două exemple: unul în care descrierea efectivă statică funcționează perfect și unul în care nu. Cuantificăm acest lucru în funcție de parametrul de neliniaritate $g_3$ și $g_4$ și oferim o hartă a parametrilor.

Rezumat popular

Qubiții creați cu oscilatoare neliniare conduse (Kerr), cum ar fi qubiții transmoni din calculatoarele cuantice existente, sunt protejați împotriva unor surse de decoerență. O abordare comună pentru înțelegerea proprietăților acestui sistem este de a lua în considerare o aproximare statică efectivă a hamiltonianului său. Cu toate acestea, toate aproximările au limite. Lucrarea noastră expune aceste limite și oferă regiunile parametrilor în care descrierea efectivă statică este valabilă. Aceste cunoștințe sunt foarte importante pentru viitoarele configurații experimentale care intenționează să împingă neliniaritățile la valori mai mari pentru a obține porți mai rapide.

► Date BibTeX

@article{GarciaMata2024effectiveversus, doi = {10.22331/q-2024-03-25-1298}, url = {https://doi.org/10.22331/q-2024-03-25-1298}, titlu = Teoria {Eficient versus {F}loquet pentru oscilatorul parametric {K}err}, autor = {Garc{'{i}}a-Mata, Ignacio și Corti{~{n}}as, Rodrigo G. și Xiao, Xu și Ch{'{a}}vez-Carlos, Jorge și Batista, Victor S și Santos, Lea F. și Wisniacki, Diego A.}, jurnal = {{Quantum}}, issn = {2521-327X}, editor = {{Verein zur F{“{o}}rderung des Open Access Publizierens in den Quantenwissenschaften}}, volum = {8}, pagini = {1298}, luna = martie, an = {2024} }

► Referințe

[1] PL Kapitza, Fizica sovietică. JETP 21, 588–592 (1951).

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

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

[4] Z. Wang și AH Safavi-Naeini, „Control cuantic și protecție împotriva zgomotului a unui qubit Floquet $0-pi$”, (2023), arXiv:2304.05601 [quant-ph].
arXiv: 2304.05601

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

[6] N. Goldman și 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 și 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 și A. Wokaun, Principles of Nuclear Magnetic Resonance in One and Two Dimensions (Oxford University Press, Oxford, 1994).

[12] U. Haeberlen, RMN de înaltă rezoluție în medie selectivă a solidelor: Suplimentul 1 Progrese în rezonanța magnetică, Progrese în rezonanța magnetică. Supliment (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 și MH Devoret, „A diagrammatic method to compute the effective Hamiltonian of driven nonlinear oscillators,” (2023), arXiv:2304.13656 [quant-ph].
arXiv: 2304.13656

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

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

[17] M. Dykman, Oscilatoare neliniare fluctuante: de la nanomecanica la circuite supraconductoare cuantice (Oxford University Press, 2012).

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

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

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

[26] B. Wielinga și 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 și 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 și LF Santos, „Quantum tunneling and level crossings in the squeeze-driven Oscilator Kerr,” (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 și 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 și MH Devoret, Nature 584, 205 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41586-020-2587-z

[31] J. Venkatraman, RG Cortinas, NE Frattini, X. Xiao și 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 și J.-S. Tsai, „Observarea și manipularea interferenței cuantice într-un oscilator parametric Kerr supraconductor”, (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 și RJ Schoelkopf, Phys. Rev. A 76, 042319 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.76.042319

[35] SM Girvin, în Proceedings of the Les Houches Summer School on Quantum Machines, editat de BHMH Devoret, RJ Schoelkopf și L. Cugliándolo (Oxford University Press Oxford, Oxford, Marea Britanie, 2014) pp. 113–256.

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

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

[39] R. Gautier, A. Sarlette și 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 și K. Noh, Phys. Rev. Lett. 128, 110502 (2022), editor: 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 și 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 și MH Devoret, New Journal of Physics 16, 045014 (2014).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/16/4/045014

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

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

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

[48] J. Venkatraman, X. Xiao, RG Cortiñas și MH Devoret, „On the static effective Lindbladian of the squeezed Kerr oscillator”, (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 și LF Santos, „Driving superconducting qubits into chaos”, (2023), arXiv:2310.17698 [ cuant-ph].
arXiv: 2310.17698

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

Citat de

[1] Taro Kanao și Hayato Goto, „Porți elementare rapide pentru calcule cuantice universale cu qubiti oscilatori parametrici Kerr”, Cercetare fizică de revizuire 6 1, 013192 (2024).

[2] Francesco Iachello, Rodrigo G. Cortiñas, Francisco Pérez-Bernal și 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 și Lea F. Santos, „Driving superconducting qubits into chaos”, arXiv: 2310.17698, (2023).

Citatele de mai sus sunt din ADS SAO / NASA (ultima actualizare cu succes 2024-03-26 04:33:25). Lista poate fi incompletă, deoarece nu toți editorii furnizează date de citare adecvate și complete.

On Serviciul citat de Crossref nu s-au găsit date despre citarea lucrărilor (ultima încercare 2024-03-26 04:33:23).

Acest Lucru este publicat în Quantum sub Creative Commons Atribuire 4.0 internațională (CC BY 4.0) licență. Drepturile de autor rămân la deținătorii de drepturi de autor originale, precum autorii sau instituțiile lor.