《超強耦合的電路QED系統的理論研究》是依託浙江師範大學,由陳慶虎擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名:超強耦合的電路QED系統的理論研究
- 項目類別:面上項目
- 項目負責人:陳慶虎
- 依託單位:浙江師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
超導磁通量子比特與量子諧振子耦合的電路QED系統近年來在實驗上已進入超強耦合區, 外加磁通可以調控量子比特的頻率。該系統可用無旋轉波近似的單模或多模的Jaynes- Cummings 模型描述。本項目致力於發展研究這類模型普適的有效方法,在數值上乃至解析上精確求解這類模型的所有本徵態和本徵能量。在這些精確結果的基礎上,研究實驗上超強耦合的電路QED系統的多種動力學演化的行為、糾纏突然消失和復活機制、光譜結構、Rabi劈裂和Rabi振盪的機制、Wigner分布函式及其演化等,解釋已有的實驗,預計新的物理現象。本項目的研究內容既是當前量子信息和凝聚態物理的重要基礎問題,又與量子計算和量子信息的套用緊密相關,因而具有重要的基礎研究意義。
結題摘要
描述量子比特和傳輸線耦合的電路QED系統在固態實驗上可到達超強耦合 (g/ω≈0.2, g 為耦合常數,ω為單模的頻率), 新的物理現象隨耦合強度的升高而逐漸層展出來。傳統的轉動玻近似和微擾法已經失效, 建立新的理論, 解釋已有的實驗結果以及對新現象的預計都是迫切需要的。 利用Bogoliubov算符,我們獲得了全量子描述模型的解析嚴格解, 給出了對任意耦合強度和失協的精確的本徵能量和本徵態。這一新方法已經成功推廣到有限個量子比特和單模腔耦合系統;雙光子和雙模的Rabi模型。根據這些嚴格解, 許多原先在腔 QED 系統的典型的物理過程都可以很方便地研究, 如原子布局數演化, 量子糾纏和量子失協(quantum discord)動力學,能譜塌縮,多種Rabi劈裂,Rabi振盪的機制等。通過兩個平移的玻色算苻, 解析研究了量子比特和振子耦合系統的統一解, 以往的多種解析解都可以統一在我們的框架里。 提出了對轉動玻近似最主要的校正, 獲得了適合從弱耦合到超強耦合 (g/ω<0.4)的解析結果。 這些只含有限的粒子數態的本徵態,清楚地解釋了超強耦合區發生的多種物理過程, 如多個真空Rabi劈裂,粒子數演化的塌縮的消失,糾纏突然死亡機制等。對有限個量子比特的 Dicke 模型, 我們不僅證實了其嚴格可解性和量子不可積性, 還發現多體糾纏隨比特數的增多更加牢固並且不消失。