Lý thuyết hiệu quả so với Floquet cho bộ dao động tham số Kerr

Lý thuyết hiệu quả so với Floquet cho bộ dao động tham số Kerr

Dấu thời gian: Ngày 25 tháng 2024 năm 12 28:XNUMX CH

Ignacio Garcia-Mata1, Rodrigo G. Cortiñas2,3, Xu Xiao2, Jorge Chávez-Carlos4, Victor S. Batista5,3, Lea F. Santos4và Diego A. Wisniacki6

1Instituto de Investigaciones Físicas de Mar del Plata (IFIMAR), Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Đại học Quốc gia Mar del Plata & CONICET, 7600 Mar del Plata, Argentina
2Khoa Vật lý và Vật lý Ứng dụng, Đại học Yale, New Haven, Connecticut 06520, Hoa Kỳ
3Viện lượng tử Yale, Đại học Yale, New Haven, Connecticut 06520, Hoa Kỳ
4Khoa Vật lý, Đại học Connecticut, Storrs, Connecticut, Hoa Kỳ
5Khoa Hóa học, Đại học Yale, PO Box 208107, New Haven, Connecticut 06520-8107, Hoa Kỳ
6Departamento de Física “JJ Giambigi” và IFIBA, FCEyN, Đại học de Buenos Aires, 1428 Buenos Aires, Argentina

Tìm bài báo này thú vị hay muốn thảo luận? Scite hoặc để lại nhận xét về SciRate.

Tóm tắt

Các cổng tham số và quy trình được thiết kế từ quan điểm Hamiltonian hiệu dụng tĩnh của một hệ thống được điều khiển là trung tâm của công nghệ lượng tử. Tuy nhiên, các khai triển nhiễu loạn được sử dụng để rút ra các mô hình hiệu dụng tĩnh có thể không thể nắm bắt được một cách hiệu quả tất cả các tính chất vật lý liên quan của hệ ban đầu. Trong nghiên cứu này, chúng tôi nghiên cứu các điều kiện về tính hợp lệ của Hamiltonian hiệu dụng tĩnh bậc thấp thông thường được sử dụng để mô tả bộ dao động Kerr dưới một bộ truyền động nén. Hệ thống này là mối quan tâm cơ bản và công nghệ. Đặc biệt, nó còn được sử dụng để ổn định các trạng thái con mèo Schrödinger, có ứng dụng cho điện toán lượng tử. Chúng tôi so sánh các trạng thái và năng lượng của Hamiltonian tĩnh hiệu quả với các trạng thái Floquet chính xác và gần như năng lượng của hệ thống được điều khiển và xác định chế độ tham số trong đó hai mô tả phù hợp. Công trình của chúng tôi làm sáng tỏ cơ sở vật lý còn sót lại của các phương pháp xử lý hiệu quả tĩnh thông thường và có thể được khám phá bằng các thí nghiệm tiên tiến nhất.

Lý thuyết hiệu quả so với Floquet cho bộ dao động tham số Kerr PlatoBlockchain Data Intelligence. Tìm kiếm dọc. Ái.

Hình ảnh nổi bật: Phổ năng lượng kích thích và năng lượng gần đúng tương ứng cho toán tử Hamilton hiệu dụng tĩnh (màu đen) và toán tử Floquet (màu cam). Hai ví dụ: một ví dụ trong đó mô tả hiệu quả tĩnh hoạt động hoàn hảo và một ví dụ thì không. Chúng tôi định lượng điều này như là một hàm của tham số phi tuyến $g_3$ và $g_4$, đồng thời cung cấp bản đồ tham số.

Tóm tắt phổ biến

Qubit được tạo bằng bộ dao động phi tuyến (Kerr) điều khiển, chẳng hạn như qubit transmon trong máy tính lượng tử hiện có, được bảo vệ chống lại một số nguồn mất kết hợp. Một cách tiếp cận phổ biến để hiểu các tính chất của hệ thống này là xem xét một xấp xỉ hiệu quả tĩnh của Hamiltonian của nó. Tuy nhiên, mọi phép tính gần đúng đều có giới hạn. Công việc của chúng tôi vạch ra những giới hạn này và cung cấp các vùng tham số chứa mô tả hiệu quả tĩnh. Kiến thức này rất quan trọng đối với các thiết lập thử nghiệm trong tương lai có kế hoạch đẩy độ phi tuyến lên các giá trị lớn hơn để đạt được cổng nhanh hơn.

► Dữ liệu BibTeX

► Tài liệu tham khảo

[1] PL Kapitza, Nhà vật lý Liên Xô. JETP 21, 588–592 (1951).

[2] LD Landau và EM Lifshitz, Cơ học: Tập 1, Tập. 1 (Butterworth-Heinemann, 1976).

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

[4] Z. Wang và AH Safavi-Naeini, “Kiểm soát lượng tử và chống ồn của qubit Floquet $0-pi$,” (2023), arXiv:2304.05601 [quant-ph].
arXiv: 2304.05601

[5] W. Paul, Linh mục Mod. Vật lý. 62, 531 (1990).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.62.531

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

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

[8] CD Bruzewicz, J. Chiaverini, R. McConnell và JM Sage, Tạp chí Vật lý Ứng dụng 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. Khoa học lớp. Học viện. R. Bel. 21, 818 (1958).

[11] RR Ernst, G. Bodenhausen và A. Wokaun, Nguyên tắc cộng hưởng từ hạt nhân trong một và hai chiều (Nhà xuất bản Đại học Oxford, Oxford, 1994).

[12] U. Haeberlen, NMR độ phân giải cao trong chất trung bình chọn lọc: Bổ sung 1 Những tiến bộ trong cộng hưởng từ, Những tiến bộ trong cộng hưởng từ. Bổ sung (Khoa học Elsevier, 2012).
https://​/​books.google.com.br/​books?id=z_V-5uCpByAC

[13] RM Wilcox, J. Toán. Vật lý. 8 (962).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.1705306

[14] X. Xiao, J. Venkatraman, RG Cortiñas, S. Chowdhury và MH Devoret, “Một phương pháp sơ đồ để tính toán Hamiltonian hiệu dụng của các bộ dao động phi tuyến được điều khiển,” (2023), arXiv:2304.13656 [quant-ph].
arXiv: 2304.13656

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

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

[17] M. Dykman, Dao động phi tuyến dao động: từ cơ học nano đến mạch siêu dẫn lượng tử (Nhà xuất bản Đại học Oxford, 2012).

[18] W. Wustmann và V. Shumeiko, Phys. Mục sư 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 và J. Bylander, Nature Communications 7, 11417 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms11417

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

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

[22] H. Goto, Báo cáo khoa học 6, 21686 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1038 / srep21686

[23] H. Goto, Tạp chí của Hiệp hội Vật lý Nhật Bản 88, 061015 (2019).
https: / / doi.org/ 10.7566 / JPSJ.88.061015

[24] H. Goto và T. Kanao, Phys. Nghiên cứu Rev. 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 và SM Girvin, Sci. Khuyến cáo. 6, 5901 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1126 / sciav.aay5901

[26] B. Wielinga và GJ Milburn, Phys. Linh mục 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, và LF Santos, npj Thông tin lượng tử 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 và LF Santos, “Đường hầm lượng tử và giao cắt ngang trong điều khiển ép Bộ dao động 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, và AH Safavi-Naeini, Phys. Mục sư 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 và MH Devoret, Nature 584, 205 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41586-020-2587-z

[31] J. Venkatraman, RG Cortinas, NE Frattini, X. Xiao và MH Devoret, “Sự giao thoa lượng tử của các đường hầm dưới hàng rào giếng đôi,” (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. Chu, T. Nagase, A. Tomonaga, R. Wang, J.-J. Xue, S. Watabe, S. Kwon và J.-S. Tsai, “Quan sát và điều khiển sự giao thoa lượng tử trong bộ dao động tham số Kerr siêu dẫn,” (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, và những người khác, arXiv bản in trước 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 và RJ Schoelkopf, Phys. Linh mục A 76, 042319 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.76.042319

[35] SM Girvin, trong Kỷ yếu của Trường hè Les Houches về Máy lượng tử, do BHMH Devoret, RJ Schoelkopf và L. Cugliándolo biên tập (Nhà xuất bản Đại học Oxford, Oxford, Vương quốc Anh, 2014) trang 113–256.

[36] S. Puri, S. Boutin và A. Blais, npj Thông tin lượng tử 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 và FG Brandão, PRX Quantum 3, 010329 (2022), nhà xuất bản: Hiệp hội Vật lý Hoa Kỳ.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.3.010329

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

[39] R. Gautier, A. Sarlette và 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 và K. Noh, Phys. Linh mục Lett. 128, 110502 (2022), nhà xuất bản: Hiệp hội Vật lý Hoa Kỳ.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.128.110502

[41] JH Shirley, Vật lý. Mục 138, B979 (1965).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRev.138.B979

[42] V. Sivak, N. Frattini, V. Joshi, A. Lingenfelter, S. Shankar và M. Devoret, Phys. Rev. Áp dụng ngày 11, 054060 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevApplied.11.054060

[43] DA Wisniacki, Vật lý châu Âu 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, và MH Devoret, Tạp chí Vật lý Mới 16, 045014 (2014).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​16/​4/​045014

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

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

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

[48] J. Venkatraman, X. Xiao, RG Cortiñas và MH Devoret, “Về Lindbladian hiệu dụng tĩnh của bộ dao động Kerr bị nén,” (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 và LF Santos, “Đưa các qubit siêu dẫn vào hỗn loạn,” (2023), arXiv:2310.17698 [ lượng-ph].
arXiv: 2310.17698

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

Trích dẫn

[1] Taro Kanao và Hayato Goto, “Cổng cơ bản nhanh để tính toán lượng tử phổ quát với qubit dao động tham số Kerr”, Nghiên cứu đánh giá vật lý 6 1, 013192 (2024).

[2] Francesco Iachello, Rodrigo G. Cortiñas, Francisco Pérez-Bernal và Lea F. Santos, “Tính đối xứng của bộ dao động Kerr điều khiển bằng sức ép”, Tạp chí Vật lý A Toán học Đại cương 56 49, 495305 (2023).

[3] Jorge Chávez-Carlos, Miguel A. Prado Reynoso, Ignacio García-Mata, Victor S. Batista, Francisco Pérez-Bernal, Diego A. Wisniacki và Lea F. Santos, “Đưa các qubit siêu dẫn vào hỗn loạn”, arXiv: 2310.17698, (2023).

Các trích dẫn trên là từ SAO / NASA ADS (cập nhật lần cuối thành công 2024 / 03-26 04:33:25). Danh sách có thể không đầy đủ vì không phải tất cả các nhà xuất bản đều cung cấp dữ liệu trích dẫn phù hợp và đầy đủ.

On Dịch vụ trích dẫn của Crossref không có dữ liệu về các công việc trích dẫn được tìm thấy (lần thử cuối cùng 2024 / 03-26 04:33:23).

Bài viết này được xuất bản trong Lượng tử dưới Creative Commons Ghi công 4.0 Quốc tế (CC BY 4.0) giấy phép. Bản quyền vẫn thuộc về chủ sở hữu bản quyền gốc như các tác giả hoặc tổ chức của họ.

Dấu thời gian:

Thêm từ Tạp chí lượng tử