論文の概要: Landau-Zener without a Qubit: Unveiling Multiphoton Interference, Synthetic Floquet Dimensions, and Dissipative Quantum Chaos
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.10051v1
- Date: Mon, 15 Apr 2024 18:00:18 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-04-17 20:58:20.016609
- Title: Landau-Zener without a Qubit: Unveiling Multiphoton Interference, Synthetic Floquet Dimensions, and Dissipative Quantum Chaos
- Title（参考訳）: 量子ビットのないLandau-Zener:展開多重光子干渉、合成フロケット次元、散逸量子カオス
- Authors: Leo Peyruchat, Fabrizio Minganti, Marco Scigliuzzo, Filippo Ferrari, Vincent Jouanny, Franco Nori, Vincenzo Savona, Pasquale Scarlino,
- Abstract要約: LZSM干渉は、$textitqubit$のパラメータが回避されたレベル交差を周期的に変調されたときに発生する。
フラックス可変ジョセフソン接合アレイからなる2つの超伝導共振器を作製した。
2つ以上のLZSM干渉ピークが出現すると、散逸性量子カオスが出現する。
- 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: Landau-Zener-St\"uckelberg-Majorana (LZSM) interference emerges when the parameters of a $\textit{qubit}$ are periodically modulated across an avoided level crossing. Here, we investigate the occurrence of the LZSM phenomenon in nonlinear multilevel bosonic systems, where the interference pattern is determined by multiple energy levels and cannot be described by a level crossing between only two states. We fabricate two superconducting resonators made of flux-tunable Josephson junction arrays. The first device is very weakly nonlinear (the nonlinearity is smaller than the photon-loss rate) and, when a weak driving field is applied, it behaves as a linear resonator, yet shows the same LZSM interference as in a two-level system. Notably, here the interference originates from multiple avoided level crossings of the harmonic ladder. When subjected to a stronger drive, nonlinear effects start playing a role, and the interference pattern departs from the one observed in two-level systems. We demonstrate that, when two or more LZSM interference peaks merge, dissipative quantum chaos emerges. In the second device, where the nonlinearity surpasses the photon-loss rate, we observe additional LZSM interference peaks due to Kerr multiphoton resonances. When described under the light of the Floquet theory, these resonances can be interpreted as synthetic modes of an array of coupled cavities. We derive a simple effective model highlighting the essential features of the entirety of these phenomena. As the control of LZSM in qubit systems led to the implementation of fast protocols for characterization and state preparation, our findings pave the way to better control of nonlinear resonators, with implications for diverse quantum technological platforms.
- Abstract（参考訳）: Landau-Zener-St\"uckelberg-Majorana (LZSM) 干渉は、$\textit{qubit}$のパラメータが回避されたレベルの交差を周期的に変調されるときに発生する。
本稿では, 非線形多レベルボゾン系におけるLZSM現象の発生について検討する。
フラックス可変ジョセフソン接合アレイからなる2つの超伝導共振器を作製した。
第1の装置は非常に弱い非線形(非線形性は光子損失率よりも小さい)であり、弱い駆動場を印加すると線形共振器として振る舞うが、LZSM干渉は2レベル系と同じである。
ここでは干渉は、ハーモニック・はしごの複数の回避レベル交差に由来する。
強い駆動を受けると非線形効果が働き始め、干渉パターンは2段階の系で観測されるものから離れる。
2つ以上のLZSM干渉がピークに達すると、散逸する量子カオスが出現する。
非線形性が光子損失率を超える第2の装置では、カー多光子共鳴によるLZSM干渉ピークが観測される。
フロケ理論の光の下で記述すると、これらの共鳴は結合された空洞の配列の合成モードとして解釈できる。
これらの現象の全体の本質的な特徴を強調する単純な有効モデルが導出される。
量子ビットシステムにおけるLZSMの制御により、キャラクタリゼーションと状態準備のための高速プロトコルの実装がもたらされたため、非線形共振器の制御がより良くなり、様々な量子技術プラットフォームに影響を及ぼすことが判明した。
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