Un simulador cuántico superconductor basado en un metamaterial fotónico de brecha de banda

Área de la Ciencia:

• Simulación Cuántica
• Física de la materia condensada
• Ciencia de la información cuántica

Sus antecedentes:

• El estudio de la dinámica caótica cuántica requiere la síntesis de sistemas cuánticos de muchos cuerpos con rangos de interacción sintonizables.
• Los grados de libertad no locales, como los modos fotónicos, pueden permitir interacciones extendidas en sistemas cuánticos.
• Los circuitos superconductores ofrecen una plataforma prometedora para construir simuladores cuánticos.

Objetivo del estudio:

• Para presentar un simulador cuántico superconductor capaz de realizar un modelo unidimensional de Bose-Hubbard con interacciones sintonizables.
• Investigar la dinámica caótica cuántica controlando el rango de salto y la interacción en el sitio.
• Permitir el aprendizaje hamiltoniano in situ mediante la caracterización de la dinámica de extinción de muchos cuerpos.

Principales métodos:

• Utilizando un simulador cuántico superconductor con qubits conectados a través de un metamaterial fotónico extensible.
• Implementar el control y la lectura de cada sitio para la caracterización de los resultados de las mediciones.
• Analizar las estadísticas de medición de la dinámica de extinción de muchos cuerpos para comprender la evolución del sistema.

Principales resultados:

• Realizó con éxito un modelo unidimensional de Bose-Hubbard con saltos sintonizables e interacción en el sitio.
• Aprendizaje hamiltoniano demostrado in situ mediante la caracterización de las estadísticas de resultados de las mediciones.
• Se observó el cruce previsto de integrabilidad a ergodicidad a medida que aumentaba el rango de salto.

Conclusiones:

• El simulador cuántico desarrollado expande los hamiltonianos accesibles para estudiar la aleatoriedad emergente y la evolución caótica de muchos cuerpos.
• Este trabajo destaca el potencial de los circuitos superconductores y los metamateriales fotónicos para simulaciones cuánticas avanzadas.
• La capacidad de ajustar los rangos de interacción es crucial para explorar la transición de la dinámica cuántica integrable a la ergódica.