Ingeniería de un Baño Multinivel para Transmons con Mezcla de Tres Ondas y Excitaciones Paramétricas

Área de la Ciencia:

• Computación Cuántica
• Simulación Cuántica
• Circuitos Superconductores

Sus antecedentes:

• Los simuladores cuánticos requieren un control preciso de los parámetros del sistema.
• Los baños cuánticos sintonizables ofrecen un grado adicional de libertad para manipular sistemas cuánticos.
• Los métodos existentes para el control de la temperatura del baño son limitados.

Objetivo del estudio:

• Realizar experimentalmente un baño cuántico sintonizable para un qubit transmon.
• Demostrar un control preciso sobre la temperatura efectiva del baño, incluidos los valores negativos.
• Explorar la aplicación de este baño sintonizable en simulación cuántica.

Principales métodos:

• Acoplamiento de un qubit transmon a un modo de elemento inductivo no lineal asimétrico superconductor (SNAIL) con pérdidas.
• Modulación paramétrica del acoplamiento entre el qubit y el modo SNAIL para controlar la temperatura del baño.
• Utilización de los niveles de energía del qubit transmon para sondear las propiedades de termalización del baño.

Principales resultados:

• Se creó con éxito un baño cuántico sintonizable con temperaturas efectivas controlables desde valores negativos hasta positivos.
• Se demostró la termalización del qubit al equilibrio con distribuciones de población variables basadas en el bombeo paramétrico.
• Se extendió el método al tercer nivel de energía del transmon, mostrando una aplicabilidad más amplia.

Conclusiones:

• El baño sintonizable desarrollado es una herramienta valiosa para los simuladores cuánticos.
• El control preciso de la temperatura de los baños cuánticos permite estrategias de simulación cuántica novedosas.
• Esta técnica ofrece una vía para diseñar distribuciones de población de fotones específicas en sistemas cuánticos.