論文の概要: Two-level approximation of transmons in quantum quench experiments
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2302.05169v1
- Date: Fri, 10 Feb 2023 10:53:02 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-13 16:03:00.737693
- Title: Two-level approximation of transmons in quantum quench experiments
- Title（参考訳）: 量子クエンチ実験におけるトランスモンの2レベル近似
- Authors: H. S. Yan, Yong-Yi Wang, S. K. Zhao, Z. H. Yang, Z. T. Wang, Kai Xu,
Ye Tian, H. F. Yu, Heng Fan, and S. P. Zhao
- Abstract要約: 量子クエンチ(Quantum quench)は、量子多体系の非平衡力学の研究における典型的なプロトコルである。
超伝導トランスモン量子ビットを用いた最近の実験では、有名なスピンとハードコアBose-Hubbardモデルが用いられている。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 13.923642575119567
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum quench is a typical protocol in the study of nonequilibrium dynamics
of quantum many-body systems. Recently a number of experiments with
superconducting transmon qubits are reported, in which the celebrated spin and
hard-core Bose-Hubbard models with two energy levels on individual sites are
used. The transmons have nonequidistant energy levels, among which the two
lowest levels form the computational subspace. In this work, we numerically
simulate realistic experiments of quantum quench dynamics and discuss the
applicability of the two-level approximation for the multilevel transmons. We
calculate the fidelity decay (i.e., the time-dependent overlap of evolving wave
functions) due to the state leakage to transmon high energy levels for two
kinds of quantum quench experiments with time reversal and time evolution in
one direction, respectively. We present the results of the fidelity decay for
different system Hamiltonians with various initial state, qubit coupling
strength, and external driving. The extent to which the spin and hard-core
Bose-Hubbard models can be applied under various circumstances is discussed and
compared with experimental observations. Our work provides a precise way to
assess the two-level approximation of transmons in quantum quench experiments
and shows that good approximation is reachable using the present-day
superconducting circuit architecture.
- Abstract（参考訳）: 量子クエンチは、量子多体系の非平衡力学の研究における典型的なプロトコルである。
近年,2つのエネルギー準位を有するスピン・ハードコアボース・ハバード模型を用いた超伝導トランスモン量子ビットの実験が数多く報告されている。
トランスモンは非等価エネルギー準位を持ち、2つの最低レベルが計算部分空間を形成する。
本研究では,量子クエンチ力学の現実的な実験を数値シミュレーションし,マルチレベルトランモンに対する2レベル近似の適用性について議論する。
時間逆転と時間逆転の2種類の量子クエンチ実験において, 状態リークからトランスモン高エネルギーレベルへの遷移による忠実度減衰(時間依存性の波動関数の重なり)をそれぞれ1方向に計算する。
種々の初期状態, クォービット結合強度, 外部駆動を有するハミルトン系の異なる系に対する忠実度減衰の結果を示す。
スピンおよびハードコアのボース・ハバードモデルが様々な状況下で適用できる範囲について検討し,実験結果と比較した。
我々の研究は、量子クエンチ実験におけるトランスモンの2レベル近似を正確に評価する方法を提供し、今日の超伝導回路アーキテクチャを用いて優れた近似が到達可能であることを示す。
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