Adiabatic elimination for multi-partite open quantum systems with non-trivial zero-order dynamics

Autor: Thibault Capelle, Samuel Deléglise, Alain Sarlette, Paolo Forni, Emmanuel Flurin, Pierre Rouchon
Přispěvatelé: Centre Automatique et Systèmes (CAS), MINES ParisTech - École nationale supérieure des mines de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL), QUANTum Information Circuits (QUANTIC), École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-MINES ParisTech - École nationale supérieure des mines de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Sorbonne Université (SU)-Inria de Paris, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria), Laboratoire Kastler Brossel (LKB [Collège de France]), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Fédération de recherche du Département de physique de l'Ecole Normale Supérieure - ENS Paris (FRDPENS), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Collège de France (CdF (institution)), Mines Paris - PSL (École nationale supérieure des mines de Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Sorbonne Université (SU)-Inria de Paris, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Laboratoire de physique de l'ENS - ENS Paris (LPENS), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)-Département de Physique de l'ENS-PSL, École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)-Département de Physique de l'ENS-PSL, Université Paris sciences et lettres (PSL), Fédération de recherche du Département de physique de l'Ecole Normale Supérieure - ENS Paris (FRDPENS), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Collège de France (CdF (institution))-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Collège de France (CdF (institution))
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2018
Předmět:
Zdroj: CDC 2018-57th IEEE Conference on Decision and Control
CDC 2018-57th IEEE Conference on Decision and Control, Dec 2018, Miami, United States
2018 IEEE CONFERENCE ON DECISION AND CONTROL (CDC)
CDC
ISSN: 0743-1546
2576-2370
Popis: International audience; We provide model reduction formulas for open quantum systems consisting of a target component which weakly interacts with a strongly dissipative environment. The time-scale separation between the uncoupled dynamics and the interaction allows to employ tools from center manifold theory and geometric singular perturbation theory to eliminate the variables associated to the environment (adiabatic elimination) with high-order accuracy. An important specificity is to preserve the quantum structure: reduced dynamics in (p ositive) Lindblad form and coordinate mappings in Kraus form. We provide formulas of the reduced dynamics. Themain contributions of this paper are (i) to show how the decomposition of the environment into $K$ components enables its efficient treatment, avoiding the quantum curse of dimension; and (ii) to extend the results to the case where the target component is subject to Hamiltonian evolution at the fast time-scale. We apply our theory to a microwave superconducting quantum resonator subject to material losses, and we show that our reduced-order model can explain the transmission spectrum observed in a recent pump probe experiment.
Databáze: OpenAIRE
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