关于电路量子电动力学系统中光子自由度的消除方案

摘要：

基于超导传输线和超导量子比特相互耦合的电路量子电动力学（quantumElectrodynamics，QED）系统，是目前固态量子信息领域的一个倍受关注的物理系统，也是研究量子测量和量子控制的理想实验平台．由于其中涉及的驱动场和超导传输线谐振腔支持的光子频率都在微波区，在量子测量和量子控制研究中往往遇到大量光子数引起的状态空间维数过大带来的数值模拟方面的困难．为了避免这个困难，往往采取“消除”光子自由度的办法，建立一个只保留量子比特状态自由度的有效描述方案．本文通过对单比特的量子测量动力学的数值模拟，检验了“绝热消除”和“极化子变换”两种方案的适用条件．结果表明，在量子非破坏（quantumnon．demolition，QND）测量情况下，极化子变换精确适用于任意驱动强度和任意（光子）泄漏速率微腔；但在非QND测量情况下，极化子变换相对通常的绝热消除方案，并无优势．在强泄漏微腔和弱耦合情况下，两种消除光子自由度的方法都可以较好地描述测量动力学；但如果微腔光子泄漏速率不是很大或量子比特与微腔耦合较强，则需要纳入光子自由度做完整模拟，此时的量子测量属性是一个尚待研究的课题．

关键词：电路QED、绝热消除、极化子变换、QND测量

所属期刊栏目：61

分类号：O413.2(理论物理学)

资助基金：国家自然科学基金101202101,10874176;国家重点基础研究发展计划2011CB808502,2012CB932704资助的课题

在线出版日期：2012-12-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：31-39