論文の概要: Extracting spectral properties of small Holstein polarons from a
transmon-based analog quantum simulator
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2310.20525v1
- Date: Tue, 31 Oct 2023 15:06:22 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-11-01 14:28:50.911709
- Title: Extracting spectral properties of small Holstein polarons from a
transmon-based analog quantum simulator
- Title（参考訳）: トランスモン型アナログ量子シミュレータによる小さなホルシュタイン偏光子のスペクトル特性の抽出
- Authors: Vladimir M. Stojanovic
- Abstract要約: 本稿では、ホルスタインモデルの量子アナログシミュレータから、小さなホルスタインポーラロンのスペクトル特性を抽出する方法を示す。
このシステムの関連する単一粒子運動量-周波数分解スペクトル関数は、幅広いパラメータ値に対して計算される。
- 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: The Holstein model, which describes purely local coupling of an itinerant
excitation (electron, hole, exciton) with zero-dimensional (dispersionless)
phonons, represents the paradigm for short-range excitation-phonon
interactions. It is demonstrated here how spectral properties of small Holstein
polarons -- heavily phonon-dressed quasiparticles, formed in the
strong-coupling regime of the Holstein model -- can be extracted from an analog
quantum simulator of this model. This simulator, which is meant to operate in
the dispersive regime of circuit quantum electrodynamics, has the form of an
array of capacitively coupled superconducting transmon qubits and microwave
resonators, the latter being subject to a weak external driving. The magnitude
of $XY$-type coupling between adjacent qubits in this system can be tuned
through an external flux threading the SQUID loops between those qubits; this
translates into an {\em in-situ} flux-tunable hopping amplitude of a fictitious
itinerant spinless-fermion excitation, allowing one to access all the relevant
physical regimes of the Holstein model. By employing the kernel-polynomial
method, based on expanding dynamical response functions in Chebyshev
polynomials of the first kind and their recurrence relation, the relevant
single-particle momentum-frequency resolved spectral function of this system is
computed here for a broad range of parameter values. To complement the
evaluation of the spectral function, it is also explained how -- by making use
of the many-body version of the Ramsey interference protocol -- this
dynamical-response function can be measured in the envisioned analog simulator.
- Abstract（参考訳）: ホルスタインモデル(holstein model)は、ゼロ次元(分散しない)フォノンと単発励起(電子、ホール、励起子)の純粋に局所結合を記述するもので、短距離励起-フォノン相互作用のパラダイムを表している。
ここでは、ホルスタイン模型の強い結合状態に形成される小さなフォノン様準粒子のスペクトル特性を、このモデルのアナログ量子シミュレータから抽出する方法が示されている。
このシミュレータは、回路量子力学の分散状態において動作することを目的としており、静電容量結合型超伝導トランスモン量子ビットとマイクロ波共振器の配列を形成し、後者は弱い外部駆動を受ける。
この系における隣接する量子ビット間の$XY$-型結合の大きさは、これらの量子ビット間のSQUIDループをスレッディングする外部フラックスによって調整できる。
第一種チェビシェフ多項式の動的応答関数の拡大とその繰り返し関係に基づいて、カーネル-ポリノミカル法を用いて、この系の関連する単一粒子運動量-周波数分解スペクトル関数を、幅広いパラメータ値に対して計算する。
スペクトル関数の評価を補完するために、ラムゼイ干渉プロトコルの多体バージョンを用いることで、この動的応答関数を想定されたアナログシミュレータでどのように測定するかを説明している。
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