論文の概要: Dissipation and Dephasing of Interacting Photons in Transmon Arrays
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2301.07025v1
- Date: Tue, 17 Jan 2023 17:20:12 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-18 13:35:03.580167
- Title: Dissipation and Dephasing of Interacting Photons in Transmon Arrays
- Title（参考訳）: トランスモンアレーにおける相互作用光子の消散と消長
- Authors: Oksana Busel, Sami Laine, Olli Mansikkam\"aki and Matti Silveri
- Abstract要約: トランスモンアレイは量子情報科学の最も有望なプラットフォームの一つである。
ここでは,トランスモンアレイの多体ダイナミクスに対する単一トランスモンの散逸とデフォーカスの主な結果を示す。
我々は,高励起状態を用いたコヒーレント多体ダイナミクスの実証作業に,最先端のトランスモンアレイを準備すべきであることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Transmon arrays are one of the most promising platforms for quantum
information science. Despite being often considered simply as qubits, transmons
are inherently quantum mechanical multilevel systems. Being experimentally
controllable with high fidelity, the higher excited states beyond the qubit
subspace provide an important resource for hardware-efficient many-body quantum
simulations, quantum error correction, and quantum information protocols. Alas,
dissipation and dephasing phenomena generated by couplings to various
uncontrollable environments yield a practical limiting factor to their
utilization. To quantify this in detail, we present here the primary
consequences of single-transmon dissipation and dephasing to the many-body
dynamics of transmon arrays. We use analytical methods from perturbation theory
and quantum trajectory approach together with numerical simulations, and
deliberately consider the full Hilbert space including the higher excited
states. The three main non-unitary processes are many-body decoherence,
many-body dissipation, and heating/cooling transitions between different
anharmonicity manifolds. Of these, the many-body decoherence -- being
proportional to the squared distance between the many-body Fock states -- gives
the strictest limit for observing effective unitary dynamics. Considering
experimentally relevant parameters, including also the inevitable site-to-site
disorder, our results show that the state-of-the-art transmon arrays should be
ready for the task of demonstrating coherent many-body dynamics using the
higher excited states. However, the wider utilization of transmons for
ternary-and-beyond quantum computing calls for improving their coherence
properties.
- Abstract（参考訳）: トランスモンアレイは量子情報科学の最も有望なプラットフォームの一つである。
単純に量子ビットと見なされることが多いが、トランスモンは本質的に量子力学的多レベル系である。
量子ビット部分空間を超える高い励起状態は、ハードウェア効率の良い多体量子シミュレーション、量子エラー補正、および量子情報プロトコルにとって重要な資源となる。
様々な制御不能環境への結合によって生じる嫌悪、散逸、嫌悪の現象は、その利用に実用的な制限要因をもたらす。
これを詳細に定量化するために、ここでは、トランスモンアレイの多体力学に単振動散逸と重み付けの主な結果を示す。
我々は摂動理論と量子軌道法から解析的手法と数値シミュレーションを併用し、より高い励起状態を含むヒルベルト空間を意図的に検討する。
3つの主要な非単位過程は、多体デコヒーレンス、多体散逸、および異なる非調和多様体間の加熱/冷却遷移である。
これらのうち、多体デコヒーレンス(多体フォック状態間の2乗距離に比例する)は、効果的なユニタリダイナミクスを観察する上で最も厳密な制限を与える。
実験的に関連するパラメータ,および不可避なサイト間障害についても考慮し,高励起状態を用いてコヒーレント多体ダイナミクスを示すためには最先端のトランスモンアレイを準備する必要があることを示した。
しかし、3次および3次量子コンピューティングにおけるトランスモンのより広範な利用は、コヒーレンス特性の改善を要求する。
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