論文の概要: Observation of first- and second-order dissipative phase transitions in
a two-photon driven Kerr resonator
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2310.13636v1
- Date: Fri, 20 Oct 2023 16:36:12 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-10-23 21:53:29.806056
- Title: Observation of first- and second-order dissipative phase transitions in
a two-photon driven Kerr resonator
- Title（参考訳）: 2光子駆動Kerr共振器における1次及び2次散逸相転移の観測
- Authors: Guillaume Beaulieu, Fabrizio Minganti, Simone Frasca, Vincenzo Savona,
Simone Felicetti, Roberto Di Candia, and Pasquale Scarlino
- Abstract要約: オープン量子系では、熱力学的極限において1次および2次散逸相転移(DPT)が発生する。
2光子(パラメトリック)駆動のKerr共振器において,第1および第2のDPTの総合的な実験および理論的解析を行った。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: In open quantum systems, first- and second-order dissipative phase
transitions (DPTs) can emerge in the thermodynamic limit from the competition
between unitary evolution, driving terms, and dissipation. The order of a DPT
is defined by the continuity properties of the steady state. Until now,
second-order DPTs have predominantly been investigated theoretically, while
first-order DPTs have been observed in key experiments based on the theory of
the single-photon driven Kerr resonator. We present here the first
comprehensive experimental and theoretical analysis of both first and
second-order DPTs in a two-photon (i.e., parametrically) driven Kerr
superconducting resonator. Firstly, we characterize the steady state and its
main features at the second- and first-order critical points: squeezing below
vacuum and coexistence of two phases with different photon numbers,
respectively. Then, by continuously monitoring the system along quantum
trajectories, we study the non-equilibrium dynamics across the critical points.
We witness the hysteresis cycles associated with the first-order DPT and the
spontaneous symmetry breaking due to the second-order DPT. Applying the
spectral theory of the Liouvillian superoperator, we develop efficient
procedures to quantify the critical slowing down associated with the timescales
of these processes. When scaling towards the thermodynamic limit, these
timescales span five orders of magnitude. Our results corroborate the
predictions derived using the Liouvillian theory of DPTs. This work stands as a
compelling example of engineering and controlling of criticality in
superconducting circuits. It marks a significant advancement in the use of
two-photon driven Kerr resonators for criticality-enhanced quantum information
applications.
- Abstract（参考訳）: オープン量子系において、一階および二階の散逸相転移(DPT)は、ユニタリ進化、駆動項、散逸の競合から熱力学的極限に現れる。
DPTの順序は定常状態の連続性の性質によって定義される。
これまで、第2次dptは理論上主に研究されており、一方1次dptは単一光子駆動kerr共振器の理論に基づく重要な実験で観測されている。
ここでは、2光子(パラメトリック)駆動のKerr超伝導共振器において、第1および第2のDPTの総合的および理論的解析を行う。
まず,2次および1次臨界点における定常状態とその主な特徴を,それぞれ異なる光子数を持つ2つの相の真空以下にスクイーズする。
次に,量子軌道に沿って連続的にシステムを監視することにより,臨界点を横断する非平衡ダイナミクスを考察する。
我々は,第1次DPTによるヒステリシスサイクルと,第2次DPTによる自然対称性の破れを目撃する。
リウビリアン超作用素のスペクトル理論を応用し、これらの過程の時間スケールに伴う臨界スローダウンを定量化する効率的な手順を考案する。
熱力学の限界に向かってスケーリングする場合、これらの時間スケールは5桁に及ぶ。
我々の結果は、DPTのリウヴィリア理論を用いて導出された予測を裏付けるものである。
この研究は超伝導回路における工学と臨界性の制御の魅力的な例である。
これは、2光子駆動のkerr共振器を用いた臨界量子情報応用における重要な進歩を示す。
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