Transistor quântico em qubits supercondutores
| Autor: | Silva, Bruno Augusto Veloso Nunes |
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| Přispěvatelé: | Villas-Bôas, Celso Jorge, Santos, Alan Costa dos |
| Jazyk: | angličtina |
| Rok vydání: | 2022 |
| Předmět: | |
| Zdroj: | Repositório Institucional da UFSCAR Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR) instacron:UFSCAR |
| Popis: | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) In recent times, quantum computation has become a flourishing field of research with increasing investment due to its promise to revolutionize computing, increasing the speed of information processing to levels far beyond the supercomputers available today. However, implementing these machines is not a simple task and several physical systems are proposed for developing quantum processors. One of the most promising plataforms and focus of this work are the artificial atoms built in superconducting circuits, also known as superconducting qubits (two-level quantum systems). In this master dissertation, we will describe how these superconducting circuits can be used as qubits. We will also apply Hamiltonian engineering techniques to study a system of two superconducting qubits coupled through a superconducting loop. The analysis of this system will allow us to demonstrate that it behaves as a quantum transistor, allowing to coherently transfer quantum information. To optimize the interactions in this system, we use the methods of effective dynamics, which will allow us to find the optimal parameters of the system and will allow us to understand in more detail its physics. Although it is standard to treat artificial atoms as simple qubits, we will show that such a simplification does not completely describe the dynamics of our transistor. It will be necessary to take in consideration the existence of the third energy level, so that the dynamics of the system can be adequately described. Our results reveal the fundamental importance that the most excited levels of superconducting qubits play in its dynamics, even if such states are never populated. Recentemente a computação quântica vem se tornando um campo de pesquisa extremamente fértil e com crescentes investimentos devido à sua promessa de revolucionar a computação, aumentando a velocidade de processamento de informação para níveis muito além dos supercomputadores atuais. No entanto, a implementação destas maquinas não é uma tarefa simples, com diversos sistemas físicos sendo candidatos à plataforma padrão dos computadores quânticos. Um dos sistemas que ganha cada dia mais notoriedade e é foco deste trabalho, são os átomos artificiais construídos em circuitos supercondutores, também conhecidos como qubits (sistemas quânticos de dois níveis) supercondutores. Nesta dissertação, faremos uma descrição sobre como estes circuitos supercondutores podem desempenhar o papel de qubits. Também aplicaremos técnicas de engenharia de Hamiltonianos para estudar um sistema de dois qubits acoplados por meio de um loop supercondutor. As análises do sistema nos permitirão demonstrar que este circuito se comporta como um transistor quântico, conseguindo transferir informação quântica de forma coerente. Para optimizar as interações neste sistema utilizamos métodos de dinâmicas efetivas, que nos permitirão entender os parâmetros ótimos do sistema e nos permitirão entender em mais detalhes a física do mesmo. Embora seja padrão tratar átomos artificiais como qubits simples, mostraremos que tal simplificação não descreve adequadamente a dinâmica de nosso transistor. Será necessário considerar a existência do terceiro nível de energia, para que a dinâmica do sistema seja descrita adequadamente. Nossos resultados revelam a importância fundamental que os níveis mais excitados do sistema desempenham em sua dinâmica, mesmo que tais estados nunca sejam populados. Processo nº 88887.512104/2020-00 |
| Databáze: | OpenAIRE |
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