論文の概要: Revealing the finite-frequency response of a bosonic quantum impurity
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2208.03053v4
- Date: Fri, 21 Jul 2023 21:13:40 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-07-26 00:59:38.461322
- Title: Revealing the finite-frequency response of a bosonic quantum impurity
- Title（参考訳）: ボソニック量子不純物の有限周波応答の解明
- Authors: S\'ebastien L\'eger, Th\'eo S\'epulcre, Dorian Fraudet, Olivier
Buisson, C\'ecile Naud, Wiebke Hasch-Guichard, Serge Florens, Izak Snyman,
Denis M. Basko, and Nicolas Roch
- Abstract要約: 量子不純物は凝縮物質物理学においてユビキタスであり、多体問題の最も取り除かれた実現である。
我々は,非自明なボゾン不純物問題である境界正弦-ゴードンモデルの量子シミュレータを構築した。
この研究は、量子臨界点近傍における量子絡み合いの定量化など、未来のエキサイティングな視点を開く。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.15729203067736902
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum impurities are ubiquitous in condensed matter physics and constitute
the most stripped-down realization of many-body problems. While measuring their
finite-frequency response could give access to key characteristics such as
excitations spectra or dynamical properties, this goal has remained elusive
despite over two decades of studies in nanoelectronic quantum dots. Conflicting
experimental constraints of very strong coupling and large measurement
bandwidths must be met simultaneously. We get around this problem using cQED
tools, and build a precisely characterized quantum simulator of the boundary
sine-Gordon model, a non-trivial bosonic impurity problem. We succeeded to
fully map out the finite frequency linear response of this system. Its reactive
part evidences a strong renormalisation of the nonlinearity at the boundary in
agreement with non-perturbative calculations. Its dissipative part reveals a
dramatic many-body broadening caused by multi-photon conversion. The
experimental results are matched quantitatively to a resummed diagrammatic
calculation based on a microscopically calibrated model. Furthermore, we push
the device into a regime where diagrammatic calculations break down, which
calls for more advanced theoretical tools to model many-body quantum circuits.
We also critically examine the technological limitations of cQED platforms to
reach universal scaling laws. This work opens exciting perspectives for the
future such as quantifying quantum entanglement in the vicinity of a quantum
critical point or accessing the dynamical properties of non-trivial many-body
problems.
- Abstract（参考訳）: 量子不純物は凝縮物質物理学においてユビキタスであり、多体問題の最も取り除かれた実現である。
有限周波応答を測定することで励起スペクトルや力学特性などの重要な特性にアクセスできるが、ナノ電子量子ドットの研究が20年以上続いたにもかかわらず、この目標は解明されていない。
非常に強い結合と大きな測定帯域の実験的制約を同時に満たさなければならない。
我々はcqedツールを用いてこの問題を回避し,非自明なボソニック不純物問題である境界正弦模型の量子シミュレータを構築した。
我々は,この系の有限周波数線形応答の完全マップ化に成功した。
その反応性部分は、非摂動計算と一致する境界における非線形性の強い再正規化を証明している。
散逸部分は多光子変換による劇的な多体拡大を示す。
実験結果は, 微視的キャリブレーションモデルに基づく再仮定図式計算と定量的に一致した。
さらに、多体量子回路をモデル化するためのより高度な理論ツールを要求するダイアグラム計算が崩壊する状態へとデバイスを押し込む。
cQEDプラットフォームが普遍的なスケーリング法に到達するための技術的制限についても批判的に検討する。
この研究は、量子臨界点近傍における量子絡み合いの定量化や、非自明な多体問題の動的性質へのアクセスなど、未来のエキサイティングな視点を開く。
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