論文の概要: Quantum dynamics of semiconductor quantum dot Josephson junctions
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.10330v2
- Date: Mon, 02 Jun 2025 14:55:43 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-06-05 04:22:50.321917
- Title: Quantum dynamics of semiconductor quantum dot Josephson junctions
- Title（参考訳）: 半導体量子ドットジョセフソン接合の量子力学
- Authors: Utkan Güngördü, Rusko Ruskov, Silas Hoffman, Kyle Serniak, Andrew J. Kerman, Charles Tahan,
- Abstract要約: ジョセフソン接合は、様々な電圧可変超伝導量子デバイスを実現するために使われてきた。
この研究は、相量子力学が基礎となる多体形式から自己整合的に得られる経路積分の定式化を用いる。
結果は単粒子ハミルトニアン(英語版)で要約することができ、通常のジョセフソン接合と直接比較することができる。
- 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: Josephson junctions constructed from superconductor-semiconductor-superconductor heterostructures have been used to realize a variety of voltage-tunable superconducting quantum devices, including qubits and parametric amplifiers. To date theoretical descriptions of these systems have been restricted to small quantum fluctuations of the junction phase, making them inapplicable to many experiments. In this work we relax this, employing a path-integral formulation where the phase quantum dynamics is obtained self-consistently from an underlying many-body formalism. Our method recovers previously-known results for small phase fluctuations, and predicts new effects outside of that limit: (i) system capacitances undergo a gate-voltage-dependent renormalization; and (ii) an additional charge offset appears for asymmetric junctions. Our main results can be summarized in terms of a single-particle Hamiltonian, which can be directly compared to that of an ordinary Josephson junction. This more general theory could be a first step towards designing new quantum devices that go qualitatively beyond voltage-tunable variants of previously-known circuits.
- Abstract（参考訳）: 超伝導体-半導体-超伝導体ヘテロ構造から構築されたジョセフソン接合は、キュービットやパラメトリック増幅器を含む様々な電圧可変超伝導量子デバイスを実現するために用いられている。
現在まで、これらの系の理論的記述は接合相の小さな量子ゆらぎに制限されており、多くの実験には適用できない。
本研究は、位相量子力学が基礎となる多体形式から自己整合的に得られる経路積分定式化を用いて、これを緩和する。
提案手法は, 既知の小さな位相変動を復元し, その限界外における新しい効果を予測する。
一 ゲート電圧に依存した再正常化を行うシステム容量及び
(ii)非対称接合に対して追加の電荷オフセットが現れる。
我々の主な結果は、通常のジョセフソン接合と直接比較できる単一粒子ハミルトニアンという観点で要約することができる。
このより一般的な理論は、以前の既知の回路の電圧可変変種を超えて定性的に進む新しい量子デバイスを設計する第一歩となるかもしれない。
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