論文の概要: Quantum simulation of the microscopic to macroscopic crossover using superconducting quantum impurities
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.21941v1
- Date: Tue, 29 Oct 2024 11:01:33 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-10-30 13:38:54.398791
- Title: Quantum simulation of the microscopic to macroscopic crossover using superconducting quantum impurities
- Title（参考訳）: 超伝導量子不純物を用いた微視的-微視的クロスオーバーの量子シミュレーション
- Authors: Amir Burshtein, Moshe Goldstein,
- Abstract要約: 我々はフェルミの黄金律の開始を、モードの離散的な微視的な入浴が、マクロ的な熱力学の限界に近づくと見ている。
単一光子モードごとに小さいが有限なエスケープレートを保って、有限な長時間減衰率を得る必要があることを示す。
我々の定式化は超伝導回路における最近の実験を分析するのに利用できる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: Despite being a pillar of quantum mechanics, little attention has been paid to the onset of Fermi's golden rule as a discrete microscopic bath of modes approaches the macroscopic thermodynamic limit and forms a continuum. Motivated by recent experiments in circuit quantum electrodynamics, we tackle this question through the lens of single-photon decay in a finite transmission line coupled to a qubit ("quantum impurity"). We consider a single-photon state, coupled via the nonlinear impurity to several baths formed by multi-photon states with different number of photons, which are inherently discrete due to the finite size of the line. We focus on the late-time dynamics of the single-photon, and uncover the conditions under which the photon's decoherence rate approaches the decay rate predicted by Fermi's golden rule. We show that it is necessary to keep a small but finite escape rate (unrelated to the impurity) for each single-photon mode to obtain a finite long-time decay rate. We analyze the contribution of the baths formed by many-body states with different number of photons, and illustrate how the decay rate induced by some bath of $n$ photon states is enhanced by the presence of other baths of $m \neq n$ photon states, highlighting the contribution of cascade photon decay processes. Our formalism could be used to analyze recent experiments in superconducting circuits.
- Abstract（参考訳）: 量子力学の柱であるにもかかわらず、モードの離散的な微視的な浴がマクロ的な熱力学の限界に近づき、連続体を形成するため、フェルミの黄金律の開始にはほとんど注意が払われていない。
回路量子力学の最近の実験によって動機づけられたこの問題は、量子不純物(quantum impurity)に結合された有限伝送線路における単一光子崩壊のレンズを通して解決される。
非線形不純物を介して、光子数が異なる多光子状態によって形成されたいくつかの浴槽に結合した単光子状態を考える。
単一光子の潜時ダイナミクスに注目し、光子の脱コヒーレンス速度がフェルミの黄金律によって予測される崩壊速度に近づく条件を明らかにする。
単一光子モードごとに小さいが有限な脱出率(不純物とは無関係)を保って有限な長期減衰率を得る必要があることを示す。
光子数が異なる多体状態が生成する浴の寄与を解析し, カスケード光子崩壊過程の寄与を浮き彫りにして, ある種の$n$光子状態の浴によって誘起される崩壊速度が, その他の$m \neq n$光子状態の存在によってどのように向上するかを明らかにした。
我々の定式化は超伝導回路における最近の実験を分析するのに利用できる。
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