Efektivna proti Floquetovi teoriji za Kerrov parametrični oscilator

Efektivna proti Floquetovi teoriji za Kerrov parametrični oscilator

Časovni žig: 25. marec 2024 12:28

Ignacio García-Mata1, Rodrigo G. Cortiñas2,3, Xu Xiao2, Jorge Chávez-Carlos4, Victor S. Batista5,3, Lea F. Santos4in 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
2Oddelek za uporabno fiziko in fiziko, Univerza Yale, New Haven, Connecticut 06520, ZDA
3Yale Quantum Institute, Univerza Yale, New Haven, Connecticut 06520, ZDA
4Oddelek za fiziko, Univerza v Connecticutu, Storrs, Connecticut, ZDA
5Oddelek za kemijo, Univerza Yale, PO Box 208107, New Haven, Connecticut 06520-8107, ZDA
6Departamento de Física “JJ Giambiagi” in IFIBA, FCEyN, Universidad de Buenos Aires, 1428 Buenos Aires, Argentina

Se vam zdi ta članek zanimiv ali želite razpravljati? Zaslišite ali pustite komentar na SciRate.

Minimalizem

Parametrična vrata in procesi, zasnovani z vidika statičnega efektivnega Hamiltoniana gnanega sistema, so osrednjega pomena za kvantno tehnologijo. Vendar pa perturbativne ekspanzije, ki se uporabljajo za izpeljavo statičnih učinkovitih modelov, morda ne bodo mogle učinkovito zajeti vse ustrezne fizike izvirnega sistema. V tem delu raziskujemo pogoje za veljavnost običajnega statičnega efektivnega Hamiltoniana nizkega reda, ki se uporablja za opis Kerrovega oscilatorja pod stiskalnim pogonom. Ta sistem je temeljnega in tehnološkega pomena. Zlasti je bil uporabljen za stabilizacijo stanj Schrödingerjeve mačke, ki imajo aplikacije za kvantno računalništvo. Primerjamo stanja in energije efektivnega statičnega Hamiltonijana z natančnimi Floquetovimi stanji in kvazienergijami gnanega sistema ter določimo režim parametrov, kjer se oba opisa ujemata. Naše delo razkriva fiziko, ki je izpuščena pri običajnih statično učinkovitih zdravljenjih in ki jo je mogoče raziskati z najsodobnejšimi poskusi.

Efektivna proti Floquetovi teoriji za Kerrov parametrični oscilator PlatoBlockchain Data Intelligence. Navpično iskanje. Ai.

Predstavljena slika: spekter vzbujevalnih energij in ustrezne kvazi energije za statični efektivni hamiltonian (črno) in Floquetov operator (oranžno). Dva primera: en, kjer statični učinkoviti opis deluje popolnoma, in en, kjer ne deluje. To kvantificiramo kot funkcijo parametrov nelinearnosti $g_3$ in $g_4$ ter zagotovimo zemljevid parametrov.

Priljubljen povzetek

Kubiti, ustvarjeni z gnanimi nelinearnimi (Kerrovimi) oscilatorji, kot so transmonski kubiti v obstoječih kvantnih računalnikih, so zaščiteni pred nekaterimi viri dekoherence. Običajni pristop k razumevanju lastnosti tega sistema je upoštevanje statične učinkovite aproksimacije njegovega Hamiltoniana. Vendar imajo vsi približki meje. Naše delo razkriva te omejitve in zagotavlja področja parametrov, kjer velja statični učinkovit opis. To znanje je zelo pomembno za prihodnje eksperimentalne nastavitve, ki nameravajo potisniti nelinearnosti na večje vrednosti za doseganje hitrejših vrat.

► BibTeX podatki

► Reference

[1] PL Kapitza, Sovjetska fizika. JETP 21, 588–592 (1951).

[2] LD Landau in EM Lifshitz, Mehanika: 1. zvezek, zv. 1 (Butterworth-Heinemann, 1976).

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

[4] Z. Wang in AH Safavi-Naeini, »Kvantni nadzor in zaščita pred hrupom Floquetovega $0-pi$ kubita,« (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 in 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 in 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. Akad. R. Bel. 21, 818 (1958).

[11] RR Ernst, G. Bodenhausen in A. Wokaun, Načela jedrske magnetne resonance v eni in dveh dimenzijah (Oxford University Press, Oxford, 1994).

[12] U. Haeberlen, NMR visoke ločljivosti pri selektivnem povprečenju trdnih snovi: Dodatek 1 Napredek v magnetni resonanci, Napredek v magnetni resonanci. Dodatek (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 in MH Devoret, »Diagramska metoda za izračun efektivnega Hamiltoniana gnanih nelinearnih oscilatorjev,« (2023), arXiv:2304.13656 [quant-ph].
arXiv: 2304.13656

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

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

[17] M. Dykman, Fluktuacijski nelinearni oscilatorji: od nanomehanike do kvantnih superprevodnih vezij (Oxford University Press, 2012).

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

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

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

[22] H. Goto, Znanstvena poročila 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 in 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 in SM Girvin, Sci. Adv. 6, 5901 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1126 / sciadv.aay5901

[26] B. Wielinga in 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 in 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 in LF Santos, »Kvantno tuneliranje in nivojski prehodi v pogonu s stiskanjem Kerrov oscilator,” (2023), arXiv:2305.10483 [kvant-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 in 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 in MH Devoret, Nature 584, 205 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41586-020-2587-z

[31] J. Venkatraman, RG Cortinas, NE Frattini, X. Xiao in MH Devoret, »Kvantna interferenca tunelskih poti pod pregrado z dvojno vrtino« (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 in J.-S. Tsai, »Opazovanje in manipulacija kvantne interference v superprevodnem Kerrovem parametričnem oscilatorju,« (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., prednatis arXiv 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 in RJ Schoelkopf, Phys. Rev. A 76, 042319 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.76.042319

[35] SM Girvin, v Proceedings of the Les Houches Summer School on Quantum Machines, uredili BHMH Devoret, RJ Schoelkopf in L. Cugliándolo (Oxford University Press Oxford, Oxford, UK, 2014) str. 113–256.

[36] S. Puri, S. Boutin in A. Blais, npj Kvantne informacije 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 in FG Brandão, PRX Quantum 3, 010329 (2022), založnik: American Physical Society.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.3.010329

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

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

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

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

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

[48] J. Venkatraman, X. Xiao, RG Cortiñas in MH Devoret, »O statičnem efektivnem Lindbladianu stisnjenega Kerrovega oscilatorja,« (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 in LF Santos, »Driving superconducting qubits into kaos,« (2023), arXiv:2310.17698 [ kvant-ph].
arXiv: 2310.17698

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

Navedel

[1] Taro Kanao in Hayato Goto, "Hitra osnovna vrata za univerzalno kvantno računanje s kubiti Kerrovega parametričnega oscilatorja", Fizični pregled raziskav 6 1, 013192 (2024).

[2] Francesco Iachello, Rodrigo G. Cortiñas, Francisco Pérez-Bernal in Lea F. Santos, "Symmetries of the squeeze-driven Kerr oscillator", Časopis za fiziko 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 in Lea F. Santos, »Driving superconducting qubits into kaos«, arXiv: 2310.17698, (2023).

Zgornji citati so iz SAO / NASA ADS (zadnjič posodobljeno 2024-03-26 04:33:25). Seznam je morda nepopoln, saj vsi založniki ne dajejo ustreznih in popolnih podatkov o citiranju.

On Crossref je navedel storitev ni bilo najdenih podatkov o navajanju del (zadnji poskus 2024-03-26 04:33:23).

Ta dokument je objavljen v Quantumu pod Priznanje avtorstva Creative Commons 4.0 International (CC BY 4.0) licenca. Avtorske pravice ostajajo pri izvirnih imetnikih avtorskih pravic, kot so avtorji ali njihove ustanove.

Časovni žig:

Več od Quantum Journal