論文の概要: dc atomtronic quantum interference device: quantum superposition of persistent-current states and a parity-protected qubit
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.13930v1
- Date: Wed, 20 Mar 2024 19:10:00 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-03-22 18:09:14.988983
- Title: dc atomtronic quantum interference device: quantum superposition of persistent-current states and a parity-protected qubit
- Title(参考訳): dc原子核量子干渉デバイス:持続電流状態とパリティ保護量子ビットの量子重ね合わせ
- Authors: H. M. Cataldo,
- Abstract要約: 直流原子線量子干渉装置の回転ダイナミクスについて検討した。
パリティ保護スキームは、中心周波数の周りの小さな間隔で生存する。
周波数決定におけるそのような許容誤差の最大値は、クビット品質係数に逆比例することがわかった。
- 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: A generalized Bose-Hubbard model in a two-mode approximation is applied to study the rotational dynamics of a direct-current atomtronic quantum interference device. Modified values of on-site interaction and pair-tunneling parameters of the Hamiltonian, derived from the small-oscillation periods of the Josephson modes, are shown to provide an excellent agreement to the Gross-Pitaevskii simulation results for the whole rotational frequency range, reaching also the critical values of imbalance and current. This amounts to a full validation of the semiclassical approximation of the modified Hamiltonian, whose quantization is employed to investigate the quantum features of the stationary states. Focusing on the frequency interval where the potential energy presents two minima, it is shown that the central frequency, at which such minima are symmetric, yields an atom number parity-protected qubit with a maximum entanglement of both persistent-current states, similar to those of superconducting circuits threaded by a half-quantum of applied flux. Such a parity protection scheme survives within a small interval around the central frequency, which sets the minimum rotational frequency precision that should be required to implement the qubit. It is found that such a maximum admissible error in the frequency determination turns out to be inversely proportional to the qubit quality factor that measures the gap between the qubit energy levels and the following levels. It is shown that the chemical potential or condensate particle number could be employed as suitable control parameters to achieve the best trade-off between such qubit characteristics.
- Abstract(参考訳): 二モード近似における一般化されたボース・ハッバードモデルを適用し、直流原子線量子干渉装置の回転動力学を研究する。
ジョセフソンモードの小さな振動周期から導かれるハミルトニアンのオンサイト相互作用の修正値とペアトンネリングパラメータは、回転周波数範囲全体のグロス・ピタエフスキーシミュレーション結果に優れた一致を示し、不均衡と電流の臨界値にも到達した。
これは、量子化が定常状態の量子的特徴を調べるために用いられる修正ハミルトンの半古典近似の完全な検証である。
ポテンシャルエネルギーが2つのミニマを持つ周波数間隔に着目して、そのようなミニマが対称な中心周波数は、印加フラックスの半量子でスレッディングされた超伝導回路と同様に、両方の持続電流状態の最大絡み合いを持つ原子番号パリティ保護量子ビットが得られることを示した。
このようなパリティ保護スキームは中心周波数の周りの小さな間隔で存続し、量子ビットの実装に必要な最小回転周波数精度を設定する。
周波数決定におけるそのような許容誤差の最大値は、量子ビットエネルギーレベルと以下のレベルの間のギャップを測定する量子ビット品質係数に逆比例することが判明した。
その結果, 化学ポテンシャルや凝縮粒子数は適切な制御パラメータとして利用でき, 量子ビット特性の最良のトレードオフを実現することができることがわかった。
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