論文の概要: Two-level approximation of transmons in quantum quench experiments
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2302.05169v2
- Date: Wed, 4 Oct 2023 04:06:30 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-10-05 22:30:25.504547
- 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: 我々はLoschmidtエコーの概念に基づいて,マルチレベルトランスモンの2レベル近似の精度と妥当性を数値的に検討した。
本研究では, 様々な初期状態, 量子ビット結合強度, 外部駆動を持つハミルトニアンの異なる系について, 時間反転と時間発展を伴う2種類の量子クエンチ実験を行った。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 9.814009915583153
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- 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 spin and hard-core
boson models with two energy levels on individual sites are used. The transmons
are a multilevel system and the coupled qubits are governed by the Bose-Hubbard
model. How well they can be approximated by a two-level system has been
discussed and analysed in different ways for specific experiments in the
literature. Here, we numerically investigate the accuracy and validity of the
two-level approximation for the multilevel transmons based on the concept of
Loschmidt echo. Using this method, we are able to calculate the fidelity decay
(i.e., the time-dependent overlap of evolving wave functions) due to the state
leakage to transmon high energy levels. We present the results for different
system Hamiltonians with various initial states, qubit coupling strength, and
external driving, and for two kinds of quantum quench experiments with time
reversal and time evolution in one direction. We show quantitatively the extent
to which the fidelity decays with time for changing coupling strength (or
on-site interaction over coupling strength) and filled particle number or
locations in the initial states under specific system Hamiltonians, which may
serve as a way for assessing the two-level approximation of transmons. Finally,
we compare our results with the reported experiments using transmon qubits.
- 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, 超伝導トランスモン量子ビットを用いた実験が数多く報告されており, 個々の部位に2つのエネルギーレベルを持つスピンとハードコアボソンモデルが用いられている。
トランスモンはマルチレベルシステムであり、結合量子ビットはボース・ハバードモデルによって制御される。
2段階のシステムによっていかにうまく近似できるかが議論され、文献における特定の実験のために様々な方法で分析されている。
本稿では,ロスシュミットエコーの概念に基づくマルチレベルトランスモンの2レベル近似の精度と妥当性を数値的に検討する。
この手法を用いることで、状態リークからトランスモン高エネルギーレベルへの不確実性減衰(すなわち、進化する波動関数の時間依存性の重複)を計算することができる。
本研究では, 様々な初期状態, 量子ビット結合強度, 外部駆動を持つハミルトニアンの異なる系について, 時間反転と時間発展を伴う2種類の量子クエンチ実験を行った。
本研究では, 結合強度(あるいは, 結合強度に対するオンサイト相互作用)を変化させる時間と, 粒子数や初期状態における位置が, トランスモンの2レベル近似を評価する方法として機能するかどうかを定量的に示す。
最後に,transmon qubitsを用いた実験結果と比較した。
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