Dinámica de circuitos cuánticos bajo forzamiento fuerte: tratamiento de campo medio y fenómenos de inversión de poblaciones

Los avances experimentales en circuitos cuánticos superconductores han facilitado el acceso a regímenes de forzamiento cada vez más intensos, permitiendo poblar resonadores con hasta centenares de fotones. En estos regímenes, se manifiestan fenómenos inesperados como la inversión de poblaciones d...

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Detalles Bibliográficos
Autor principal: Divi, Francisco J.
Formato: Tesis NonPeerReviewed
Lenguaje:Español
Publicado: 2023
Materias:
Circuitos cuánticos
Population inversion
Inversión de población
[Circuit QED
Dinámica de circuitos cuánticos
Mean field
Campo medio
Open quantum systems
Sistemas cuánticos abiertos
Floquet
Born-Markov]
Acceso en línea:http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/1228/1/1Divi.pdf
Aporte de:
Repositorio Institucional Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro (RICABIB) de Instituto Balseiro
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description Los avances experimentales en circuitos cuánticos superconductores han facilitado el acceso a regímenes de forzamiento cada vez más intensos, permitiendo poblar resonadores con hasta centenares de fotones. En estos regímenes, se manifiestan fenómenos inesperados como la inversión de poblaciones donde, en el estado estacionario, existe una mayor probabilidad de encontrar al qubit en su estado excitado que en su estado fundamental. La descripción y el tratamiento de estos sistemas ha de realizarse en el marco de sistemas forzados abiertos, trascendiendo las aproximaciones convencionales de onda rotante y secular. En esta tesis, proponemos y aplicamos técnicas para abordar problemas sujetos a forzamiento fuerte, enfocándonos en un qubit acoplado a una cavidad forzada en resonancia. Presentamos un esquema para realizar aproximaciones de campo medio en sistemas periódicos con disipación y demostramos su aplicabilidad en circuit QED, al emplearla en el problema mencionado. Dado que este tipo de aproximación no predice inversión de poblaciones, resolvimos el problema numéricamente. Para reducir el costo computacional asociado al gran número de fotones, realizamos un desplazamiento del resonador en una ecuación maestra de Born-Markov. Esta transformación permite separar la parte clásica del campo, reduciendo el problema a un qubit forzado acoplado a una cavidad con un número medio de fotones reducido. A partir de este problema efectivo, determinamos observables en el estado estacionario y encontramos inversión de poblaciones. Además, al modelar el sistema como un qubit acoplado a un baño estructurado, obtuvimos un excelente acuerdo. Esto nos permitió concluir que no son efectos de coherencia y entrelazamiento los que conducen a la inversión de poblaciones, sino que esta se produce gracias a la intensificación de transiciones entre los niveles del qubit causada por el resonador. Como trabajo futuro, se planea determinar el mecanismo especifico por el que ocurre este fenómeno.
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