Gramajo, Ana L. (2021) Interferometría Landau-Zener-Stuckelberg en qubits superconductores : modelado de sistemas fuera del equilibrio, entrelazamiento cuántico, y simuladores cuánticos / Landau-Zener-Stuckelberg interferometry in superconducting : modeling non-equilibrium systems, quantum entanglement, and quantum simulators. Tesis Doctoral en Física, Universidad Nacional de Cuyo, Instituto Balseiro.
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Resumen en español
En la presente tesis, estudiamos la dinámica de qubits superconductores (SC) en presencia de campos armónicos fuertes, centrándonos principalmente en el análisis de los efectos del ruido, la generación de entrelazamiento, y su aplicación como simuladores cuánticos. En primer lugar, consideramos los efectos del ruido ambiente y analizamos su comportamiento a diferentes escalas de tiempo. En este contexto, usamos la ecuación maestra en la aproximación de Floquet-Markov para el análisis de la interformetría Landau-Zener-Stuckelberg calculada a tiempo finito. Se encontró que la presencia de resonancias multifotónicas simétricas y antisimétricas en el estado estacionario revela la naturaleza del ruido. Adicionalmente, analizamos la posibilidad de manipular entrelazamiento a través de campos periódicos externos para los casos de disipación despreciable y en presencia de un reservorio térmico. Para el caso de entrelazamiento de un sistema de dos qubits acoplados y controlados por un flujo ac-magnético externo, se presentan extensivos resultados numéricos y analíticos, usándose la concurrencia como medida de entrelazamiento. De esta manera, se estudió un nuevo mecanismo para la creación de entrelazamiento en el estado estacionario, el cual puede ser manipulado en función de la amplitud del campo externo. Finalmente, hemos implementado experimentalmente un simulador cuántico para estudiar efectos mesoscópicos, mediante el uso de dispersi ón coherente en el cruce evitado de un sistema de dos qubits-SC, proporcionándose a su vez un análisis teórico de los resultados experimentales. Los eventos de dispersi ón son implementados controladamente como transiciones Landau-Zener generadas al conducir múltiple veces el qubit a través de de una cruce evitado. Estos resultados demuestran como un sistema bien controlado, consistente de un qubit conducido externamente, puede ser usado para estudiar efectos mesoscópicos complejos.
Resumen en inglés
In this thesis, we have studied the dynamics of superconducting (SC) qubits driven by strong harmonic external fields, focussing on the e↵ects of noise, the generation of entanglement, and their application as quantum simulators. First, we considered the effects of environmental noise, analyzing their behavior at different time scales. In this context, we used the Floquet-Markov master equation applied to the Landau- Zener-Stuckelberg interferometry at finite-time. It was found that the presence of both symmetric and asymmetric n-photon resonances in the stationary patterns reveals the nature of the noise. Additionally, we analyzed the possibility of manipulating entanglement by external periodic driving fields for the cases of negligible dissipation and in the presence of a thermal reservoir. Extensive numerical and analytical results are presented for the entanglement of a system composed of two-coupled qubits driven by an external ac magnetic flux, using the concurrence as entanglement measure. A new mechanism for the generation of steady-state entanglement has been studied, which can be tuned as a function of the driving amplitude. Finally, we have experimentally implemented a quantum simulator to study mesoscopic effects using coherent scattering at an avoided crossing in a system of two coupled SC-qubits, and we have provided a theoretical analysis of the experimental results. The scattering events are controllably implemented as Landau-Zener transitions by driving the two-qubit system multiple times through an avoided crossing. These results demonstrate how a well-controlled driven qubit system can be used to study complex effects in mesoscopic physics.
| Tipo de objeto: | Tesis (Tesis Doctoral en Física) |
|---|---|
| Palabras Clave: | [Solid state devices; Dispositivos de estado sólidos; Superconducting qubits; Landau Zener Stückelberg interferometry; Interferometría Landau Zener Stückelberg; Entanglement; Entrelazamiento; Quantum simulators; Simuladores cuánticos] |
| Materias: | Física > Materia condensada |
| Divisiones: | Gcia. de área de Investigación y aplicaciones no nucleares > Gcia. de Física > Materia condensada > Bajas temperaturas |
| Código ID: | 963 |
| Depositado Por: | Marisa G. Velazco Aldao |
| Depositado En: | 06 Aug 2021 12:15 |
| Última Modificación: | 06 Aug 2021 13:08 |
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