Теория эффективной и Флоке для параметрического генератора Керра

Теория эффективной и Флоке для параметрического генератора Керра

Отметка времени: 25 марта 2024 г., 12:28

Игнасио Гарсиа-Мата1, Родриго Г. Кортиньяс2,3, Сюй Сяо2Хорхе Чавес-Карлос4, Виктор С. Батиста5,3, Леа Ф. Сантос4и Диего А. Вишняцкий6

1Институт физических исследований Мар-дель-Плата (IFIMAR), Факультет точных и естественных наук, Национальный университет Мар-дель-Плата и CONICET, 7600 Мар-дель-Плата, Аргентина
2Кафедра прикладной физики и физики, Йельский университет, Нью-Хейвен, Коннектикут 06520, США
3Йельский квантовый институт, Йельский университет, Нью-Хейвен, Коннектикут 06520, США
4Факультет физики, Университет Коннектикута, Сторрс, Коннектикут, США
5Факультет химии Йельского университета, а/я 208107, Нью-Хейвен, Коннектикут 06520-8107, США
6Departamento de Física «JJ Giambiagi» и IFIBA, FCEyN, Университет Буэнос-Айреса, 1428 Буэнос-Айрес, Аргентина

Находите эту статью интересной или хотите обсудить? Scite или оставить комментарий на SciRate.

Абстрактные

Параметрические вентили и процессы, разработанные с точки зрения статического эффективного гамильтониана управляемой системы, занимают центральное место в квантовой технологии. Однако пертурбативные разложения, используемые для получения статических эффективных моделей, могут быть не в состоянии эффективно охватить всю соответствующую физику исходной системы. В данной работе мы исследуем условия справедливости обычного статического эффективного гамильтониана низкого порядка, используемого для описания керровского осциллятора при сжимающем движении. Эта система представляет фундаментальный и технологический интерес. В частности, он использовался для стабилизации состояний кошки Шрёдингера, которые применяются в квантовых вычислениях. Мы сравниваем состояния и энергии эффективного статического гамильтониана с точными состояниями Флоке и квазиэнергиями ведомой системы и определяем режим параметров, при котором оба описания согласуются. Наша работа выявляет физику, которая не учитывается при обычных статических эффективных методах лечения и которую можно исследовать с помощью самых современных экспериментов.

Теория эффективности и Флоке для параметрического генератора Керра PlatoBlockchain Data Intelligence. Вертикальный поиск. Ай.

Рекомендованное изображение: Спектр энергий возбуждения и соответствующие квазиэнергии для статического эффективного гамильтониана (черный) и оператора Флоке (оранжевый). Два примера: один, где статическое эффективное описание работает идеально, и другой, где оно не работает. Мы количественно определяем это как функцию параметров нелинейности $g_3$ и $g_4$ и предоставляем карту параметров.

Популярное резюме

Кубиты, созданные с помощью управляемых нелинейных (керровских) генераторов, таких как трансмонные кубиты в существующих квантовых компьютерах, защищены от некоторых источников декогеренции. Общий подход к пониманию свойств этой системы состоит в рассмотрении статической эффективной аппроксимации ее гамильтониана. Однако все приближения имеют пределы. Наша работа раскрывает эти ограничения и предоставляет области параметров, в которых выполняется статическое эффективное описание. Эти знания очень важны для будущих экспериментальных установок, которые планируют увеличить нелинейность до более высоких значений для достижения более быстрых вентилей.

► Данные BibTeX

► Рекомендации

[1] П. Л. Капица, Сов. физ. ЖЭТФ 21, 588–592 (1951).

[2] Л. Д. Ландау, Е. М. Лифшиц, Механика: Том 1, Том. 1 (Баттерворт-Хайнеманн, 1976).

[3] Дж. Венкатраман, К. Сяо, Р. Г. Кортиньяс, А. Эйкбуш и М. Х. Деворет, Phys. Преподобный Летт. 129, 100601 (2022а).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.129.100601

[4] З. Ван и А. Х. Сафави-Наини, «Квантовый контроль и защита от шума кубита Флоке $0-pi$», (2023), arXiv:2304.05601 [quant-ph].
Arxiv: 2304.05601

[5] В. Пол, преподобный Мод. Физ. 62, 531 (1990).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.62.531

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

[7] DJ Wineland, преподобный Мод. Физ. 85, 1103 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.85.1103

[8] К. Д. Брузевич, Дж. Кьяверини, Р. МакКоннелл и Дж. М. Сейдж, Обзоры прикладной физики 6, 021314 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.5088164

[9] В. Магнус, Commun Pure Appl Math 7, 649 (1954).
https: / / doi.org/ 10.1002 / cpa.3160070404

[10] Ф. Фер, Бюлл. Класс Науки. акад. Р. Бел. 21, 818 (1958).

[11] Р. Р. Эрнст, Г. Боденхаузен и А. Вокаун, Принципы ядерного магнитного резонанса в одном и двух измерениях (Oxford University Press, Оксфорд, 1994).

[12] У. Хэберлен, ЯМР высокого разрешения при селективном усреднении твердых тел: Приложение 1. Достижения в области магнитного резонанса, Достижения в области магнитного резонанса. Приложение (Elsevier Science, 2012).
https://books.google.com.br/books?id=z_V-5uCpByAC

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

[14] К. Сяо, Дж. Венкатраман, Р. Г. Кортиньяс, С. Чоудхури и М. Х. Деворет, «Диаграмматический метод расчета эффективного гамильтониана управляемых нелинейных осцилляторов», (2023), arXiv: 2304.13656 [quant-ph].
Arxiv: 2304.13656

[15] Марталер М., Дыкман М.И. // Физ. Ред. А 73, 042108 (2006).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.73.042108

[16] Марталер М., Дыкман М.И. // Физ. Ред. А 76, 010102 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.76.010102

[17] М. Дыкман, Флуктуирующие нелинейные генераторы: от наномеханики к квантовым сверхпроводящим схемам (Oxford University Press, 2012).

[18] В. Вустманн, В. Шумейко, Phys. Ред. Б 87, 184501 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.87.184501

[19] П. Кранц, А. Бенгтссон, М. Симоен, С. Густавссон, В. Шумейко, В. Оливер, К. Уилсон, П. Дельсинг и Дж. Байландер, Nature communication 7, 11417 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms11417

[20] Н. Фраттини, У. Вул, С. Шанкар, А. Нарла, К. Слива и М. Деворет, App. Физ. Летт. 110, 222603 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.4984142

[21] PT Cochrane, GJ Milburn и WJ Munro, Phys. Ред. А 59, 2631 (1999).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.59.2631

[22] Х. Гото, Scientific Reports 6, 21686 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1038 / srep21686

[23] Х. Гото, Журнал Физического общества Японии 88, 061015 (2019).
https: / / doi.org/ 10.7566 / JPSJ.88.061015

[24] Х. Гото и Т. Канао, Phys. Ред. Исследования 3, 043196 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.3.043196

[25] С. Пури, Л. Сен-Жан, Дж. А. Гросс, А. Гримм, Н. Е. Фраттини, П. С. Айер, А. Кришна, С. Тузар, Л. Цзян, А. Блейс, С. Т. Фламмиа и С. М. Гирвин, Sci. Адв. 6, 5901 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1126 / sciadv.aay5901

[26] Б. Вилинга и Г. Дж. Милберн, Phys. Ред. А 48, 2494 (1993).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.48.2494

[27] Х. Чавес-Карлос, Т.Л. Лесама, Р.Г. Кортиньяс, Дж. Венкатраман, М.Х. Деворе, В.С. Батиста, Ф. Перес-Берналь и Л.Ф. Сантос, npj Quantum Information 9, 76 (2023).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41534-023-00745-1

[28] М.А.П. Рейносо, Д.Д. Надер, Х. Чавес-Карлос, Б.Е. Ордас-Мендоса, Р.Г. Кортиньяс, В.С. Батиста, С. Лерма-Эрнандес, Ф. Перес-Берналь и Л.Ф. Сантос, «Квантовое туннелирование и пересечения уровней в условиях сжатия Осциллятор Керра» (2023), arXiv:2305.10483 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.108.033709
Arxiv: 2305.10483

[29] З. Ван, М. Печал, Е. А. Воллак, П. Аррангоис-Арриола, М. Гао, Н. Р. Ли и А. Х. Сафави-Наеини, Phys. Ред. X 9, 021049 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.9.021049

[30] А. Гримм, Н. Е. Фраттини, С. Пури, С. О. Мундхада, С. Тузар, М. Миррахими, С. М. Гирвин, С. Шанкар и М. Х. Деворет, Nature 584, 205 (2020).
HTTPS: / / doi.org/ 10.1038 / s41586-020-2587-г

[31] Дж. Венкатраман, Р. Г. Кортинас, Н. Е. Фраттини, К. Сяо и М. Х. Деворет, «Квантовая интерференция туннельных путей под двухямным барьером», (2022b), arXiv: 2211.04605 [quant-ph].
https://​/​doi.org/​10.48550/​ARXIV.2211.04605
Arxiv: 2211.04605

[32] Д. Ияма, Т. Камия, С. Фуджи, Х. Мукай, Ю. Чжоу, Т. Нагасе, А. Томонага, Р. Ван, Ж.-Ж. Сюэ, С. Ватабе, С. Квон и Ж.-С. Цай, «Наблюдение и манипулирование квантовой интерференцией в сверхпроводящем параметрическом генераторе Керра», (2023), arXiv:2306.12299 [quant-ph].
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41467-023-44496-1
Arxiv: 2306.12299

[33] Н. Е. Фраттини, Р. Г. Кортиньяс, Дж. Венкатраман, К. Сяо, К. Су, К. Ю. Лей, Б. Дж. Чепмен, В. Р. Джоши, С. Гирвин, Р. Дж. Шёлкопф и др., препринт arXiv arXiv: 2209.03934 (2022).
Arxiv: 2209.03934

[34] Дж. Кох, Т. М. Ю, Дж. Гамбетта, А. А. Хоук, Д. И. Шустер, Дж. Майер, А. Блейс, М. Х. Деворе, С. М. Гирвин и Р. Дж. Шелькопф, Phys. Ред. А 76, 042319 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.76.042319

[35] С. М. Гирвин, в «Трудах летней школы Ле Уш по квантовым машинам» под редакцией БХМХ Деворе, Р. Дж. Шелькопфа и Л. Куглиандоло (Oxford University Press Oxford, Оксфорд, Великобритания, 2014), стр. 113–256.

[36] С. Пури, С. Бутин и А. Блейс, npj Quantum Information 3, 1 (2017).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41534-017-0019-1

[37] К. Чемберленд, К. Но, П. Аррангоис-Арриола, Э. Т. Кэмпбелл, Ч. Т. Ханн, Дж. Айверсон, Х. Путтерман, Т. К. Богданович, С. Т. Фламмиа, А. Келлер, Г. Рафаэль, Дж. Прескилл, Л. Цзян, А. Х. Сафави-Наеини, О. Пейнтер и Ф. Г. Брандао, PRX Quantum 3, 010329 (2022), издатель: Американское физическое общество.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.3.010329

[38] Д. Руис, Р. Готье, Ж. Гийо и М. Миррахими, Phys. Ред. А 107, 042407 (2023).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.107.042407

[39] Р. Готье, А. Сарлетт и М. Миррахими, PRX Quantum 3, 020339 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.3.020339

[40] Х. Путтерман, Дж. Айверсон, К. Сюй, Л. Цзян, О. Пейнтер, Ф. Г. Брандао и К. Но, Phys. Преподобный Летт. 128, 110502 (2022), издатель: Американское физическое общество.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.128.110502

[41] Дж. Х. Ширли, Phys. 138, B979 (1965).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRev.138.B979

[42] В. Сивак, Н. Фраттини, В. Джоши, А. Лингенфельтер, С. Шанкар и М. Деворет, Phys. Ред. прил. 11, 054060 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevApplied.11.054060

[43] Д. А. Вишняцкий, Europhysical Lett. 106, 60006 (2014).
https:/​/​doi.org/​10.1209/​0295-5075/​106/​60006

[44] М. Миррахими, З. Легтас, В. В. Альберт, С. Тузард, Р. Дж. Шелькопф, Л. Цзян и М. Х. Деворе, New Journal of Physics 16, 045014 (2014).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​16/​4/​045014

[45] Л. Ф. Сантос, М. Тавора и Ф. Перес-Берналь, Phys. Ред. А 94, 012113 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.94.012113

[46] Ф. Эверс и А.Д. Мирлин, преподобный Мод. Физ. 80, 1355 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.80.1355

[47] М. И. Дыкман, М. А. Кривоглаз, Physica Status Solidi (B) 68, 111 (1975).
https://doi.org/10.1002/pssb.2220680109

[48] Дж. Венкатраман, К. Сяо, Р. Г. Кортиньяс и М. Х. Деворет, «О статическом эффективном Линдбладиане сжатого осциллятора Керра», (2022c), arXiv:2209.11193 [quant-ph].
Arxiv: 2209.11193

[49] Х. Чавес-Карлос, Р. Г. Кортиньяс, М. П. Рейносо, И. Гарсиа-Мата, В. С. Батиста, Ф. Перес-Берналь, Д. А. Вишняцкий и Л. Ф. Сантос, «Вождение сверхпроводящих кубитов в хаос» (2023), arXiv: 2310.17698 [ квант-ph].
Arxiv: 2310.17698

[50] И. Гарсиа-Мата, Э. Верджини и Д. А. Вишняцкий, Phys. Ред. E 104, L062202 (2021 г.).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevE.104.L062202

Цитируется

[1] Таро Канао и Хаято Гото, «Быстрые элементарные вентили для универсальных квантовых вычислений с кубитами параметрического осциллятора Керра», Physical Review Research 6, 1 (013192).

[2] Франческо Ячелло, Родриго Г. Кортиньяс, Франсиско Перес-Берналь и Леа Ф. Сантос, «Симметрии генератора Керра, управляемого сжатием», Журнал физики A Математическое общее 56 49, 495305 (2023).

[3] Хорхе Чавес-Карлос, Мигель А. Прадо Рейносо, Игнасио Гарсиа-Мата, Виктор С. Батиста, Франсиско Перес-Берналь, Диего А. Вишняцки и Леа Ф. Сантос, «Вождение сверхпроводящих кубитов в хаос», Arxiv: 2310.17698, (2023).

Приведенные цитаты из САО / НАСА ADS (последнее обновление успешно 2024-03-26 04:33:25). Список может быть неполным, поскольку не все издатели предоставляют подходящие и полные данные о цитировании.

On Цитируемый сервис Crossref Данные о цитировании работ не найдены (последняя попытка 2024-03-26 04:33:23).

Эта статья опубликована в Quantum под Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) лицензия. Авторское право остается за первоначальными правообладателями, такими как авторы или их учреждения.

Отметка времени:

Больше от Квантовый журнал