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基于光子带隙超材料的超导量子模拟器
作者:小柯机器人 发布时间:2023/1/27 11:25:45

美国加州理工学院Oskar Painter研究组研制了基于光子带隙超材料的超导量子模拟器。2023年1月20日出版的《科学》发表了这项成果。

该课题组研究人员提出了一种超导量子模拟器,其中量子比特通过可扩展的光子带隙超材料连接,实现了具有可调跳跃范围和格点内相互作用的一维玻色-哈伯德模型。使用单个位点控制和读出,该研究团队描述了多体淬灭动力学测量结果的统计特征,从而实现了原位哈密顿学习。

此外,结果统计数据揭示了跳变范围增加的影响,显示了从可积性到遍历性的预测渡越。他们的工作使得从混沌多体进化中突发性随机的研究成为可能,更广泛地说,扩展了基于超导电路量子模拟的哈密顿量。

研究人员表示,合成具有不同相互作用范围的多体量子系统有助于量子混沌动力学的研究。这种扩展的相互作用范围可以通过非局部自由度来实现,例如局部连接结构中的光子模式。

附:英文原文

Title: A superconducting quantum simulator based on a photonic-bandgap metamaterial

Author: Xueyue Zhang, Eunjong Kim, Daniel K. Mark, Soonwon Choi, Oskar Painter

Issue&Volume: 2023-01-20

Abstract: Synthesizing many-body quantum systems with various ranges of interactions facilitates the study of quantum chaotic dynamics. Such extended interaction range can be enabled by using nonlocal degrees of freedom such as photonic modes in an otherwise locally connected structure. Here, we present a superconducting quantum simulator in which qubits are connected through an extensible photonic-bandgap metamaterial, thus realizing a one-dimensional Bose-Hubbard model with tunable hopping range and on-site interaction. Using individual site control and readout, we characterize the statistics of measurement outcomes from many-body quench dynamics, which enables in situ Hamiltonian learning. Further, the outcome statistics reveal the effect of increased hopping range, showing the predicted crossover from integrability to ergodicity. Our work enables the study of emergent randomness from chaotic many-body evolution and, more broadly, expands the accessible Hamiltonians for quantum simulation using superconducting circuits.

DOI: ade7651

Source: https://www.science.org/doi/10.1126/science.ade7651

 

期刊信息
Science:《科学》,创刊于1880年。隶属于美国科学促进会,最新IF:63.714
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