論文の概要: Nonlinear quantum evolution of a dissipative superconducting qubit

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.25836v1
• Date: Wed, 29 Oct 2025 18:00:02 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-31 16:05:09.515462
• Title: Nonlinear quantum evolution of a dissipative superconducting qubit
• Title（参考訳）: 散逸性超伝導量子ビットの非線形量子進化
• Authors: Orion Lee, Qian Cao, Yogesh N. Joglekar, Kater Murch,
• Abstract要約: 重ね合わせ原理は、有効でないエルミート力学において分解することができる。 超伝導トランスモン回路におけるこの破壊について実験的に検討した。 結果は非エルミート量子進化における非線形性の直接的な証拠を与える。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.0924851843152197
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Unitary and dissipative models of quantum dynamics are linear maps on the space of states or density matrices. This linearity encodes the superposition principle, a key feature of quantum theory. However, this principle can break down in effective non-Hermitian dynamics arising from postselected quantum evolution. We theoretically characterize and experimentally investigate this breakdown in a dissipative superconducting transmon circuit. Within the circuit's three-level manifold, no-jump postselection generates an effective non-Hermitian Hamiltonian governing the excited two-level subspace and an anti-Hermitian nonlinearity. We prepare different initial states and use quantum state tomography to track their evolution under this effective, nonlinear Hamiltonian. By comparing the evolution of a superposition-state to a superposition of individually-evolved basis states, we test linearity and observe clear violations which we quantify across the exceptional-point (EP) degeneracy of the non-Hermitian Hamiltonian. We extend the analysis to density matrices, revealing a breakdown in linearity for the two-level subspace while demonstrating that linearity is preserved in the full three-level system. These results provide direct evidence of nonlinearity in non-Hermitian quantum evolution, highlighting unique features that are absent in classical non-Hermitian systems.
• Abstract（参考訳）: 量子力学のユニタリおよび散逸モデル(英: Unitary and Dissipative model of quantum dynamics)は、状態や密度行列の空間上の線型写像である。 この線型性は、量子論の重要な特徴である重ね合わせ原理をエンコードする。 しかし、この原理はポストセレクトされた量子進化から生じる有効でないエルミート力学を分解することができる。 超伝導トランスモン回路において, この分解現象を理論的に解析し, 実験的に検討した。 サーキットの3レベル多様体の中で、ノージャンプポストセレクションは、励起二レベル部分空間と反エルミート非線形性を管理する有効非エルミートハミルトニアンを生成する。 我々は、異なる初期状態を作成し、量子状態トモグラフィーを用いて、この効果的な非線形ハミルトニアンの下でそれらの進化を追跡する。 重ね合わせ状態の進化を、個別に進化した基底状態の重ね合わせと比較することにより、線形性をテストし、非エルミート・ハミルトニアンの例外点(EP)の縮退で定量化する明確な違反を観察する。 解析を密度行列に拡張し、2レベル部分空間の線型性の分解を明らかにし、全3レベル系に線形性が保存されていることを示す。 これらの結果は、非エルミート量子進化における非線形性の直接的な証拠となり、古典的非エルミート系において欠如している特異な特徴を浮き彫りにする。

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