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...
Guardado en:
| Autor principal: | |
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| Formato: | Tesis NonPeerReviewed |
| Lenguaje: | Español |
| Publicado: |
2023
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| Materias: | |
| Acceso en línea: | http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/1228/1/1Divi.pdf |
| Aporte de: |
| Sumario: | 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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