Bonifacio, Mariano C. (2019) Electrodinámica cuántica de circuitos de qubits superconductores / Circuit quantum electrodynamics of qubits superconductors. Maestría en Ciencias Físicas, Universidad Nacional de Cuyo, Instituto Balseiro.
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Resumen en español
En este trabajo analizamos la arquitectura de cQED para el caso en que un qubit superconductor de flujo está sujeto a un forzamiento armónico en el flujo magnético y se encuentra acoplado capacitivamente a una guía de transmisión de microondas, la cual se comporta como un resonador fotónico. En particular estudiamos la dinámica para dos escenarios posibles: El caso ideal en ausencia de disipación: consideramos el Modelo de Jaynes-Cummings forzado para describir la interacción qubit-resonador y resolvemos la dinámica del sistema compuesto mediante el Formalismo de Floquet. El caso más realista en que el sistema interactúa con el entorno y como consecuencia el resonador sufre perdidas de fotones: consideramos una interacción tipo Rabi entre el qubit y resonador, y utilizamos la Ecuación Maestra de Floquet-Born-Markov para resolver la evolución temporal. El principal interés y motivación a lo largo de esta tesis es el estudio de las transiciones entre los estados del qubit, considerado como sistema de dos niveles, las cuales son inducidas por el forzamiento periódico y resultan fuertemente dependientes del estado del resonador. Hemos obtenido resultados numéricos y analíticos aplicando lo que se conoce como Interferometría de Amplitud de Landau-Zener-Stückelberg. Estos resultados demuestran la posibilidad de obtener información respecto al estado del resonador y su interacción con el qubit y con el entorno, a partir de la manipulación y mediciones sobre el qubit. Los resultados obtenidos resultan potencialmente aplicables a la realización de Teconologías Cuánticas en el área de cQED y también son generalizables a diversos sistemas físicos descriptos por el mismo modelo efectivo. Por ejemplo, se pueden considerar diferentes tipos de qubits superconductores, puntos cuánticos y resonadores mecánicos.
Resumen en inglés
In this work we analyze the cQED architecture for the case of a superconducting flux qubit that is subject to a harmonic driving in the magnetic flux and is capacitively coupled to a transmission waveguide, which behaves like a photonic resonator. In particular we study the dynamics for two possible scenarios: The ideal case in absence of dissipation: we consider the Jaynes-Cummings Model to describe the qubit-resonator interaction and solve the dynamics of the composite system through Floquet Formalism. The more realistic case in which we take into account that the system interacts with the environment and, as a consequence, the resonator suffers photon losses: we consider the Rabi interaction between qubit and resonator, and use the Floquet-Born-Markov Master Equation to solve the time evolution. The main interest and motivation throughout this thesis is the study of the transitions between the qubit states, considered as a two-level system, which are induced by the external driving and turn out to be strongly dependent on the state of the resonator. We have obtained numerical and analytical results by applying Landau-Zener-Stückelberg Amplitude Interferometry. These results demonstrate the possibility of obtaining information regarding the state of the resonator and its interaction with the qubit and with the environment, by manipulating and measuring the qubit. The results obtained are potentially applicable to Quantum Technologies in the area of cQED and are also generalizable to various physical systems described by the same effective model. For example, different types of superconducting qubits, quantum dots and mechanical resonators can be considered.
| Tipo de objeto: | Tesis (Maestría en Ciencias Físicas) |
|---|---|
| Palabras Clave: | Quantium information; Información cuántica; Qubits; Quantum electrodynamics; Electrodinámica cuántica; Superconductors; Superconductores; [Superconducting qubits; Qubits superconductores] |
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| Materias: | Física > Computación cuántica |
| Divisiones: | Gcia. de área de Investigación y aplicaciones no nucleares > Gcia. de Física > Materia condensada > Teoría de sólidos |
| Código ID: | 882 |
| Depositado Por: | Tamara Cárcamo |
| Depositado En: | 21 Abr 2021 10:15 |
| Última Modificación: | 21 Abr 2021 10:15 |
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