宽带一维腔中 transmon 量子比特的衰减

我们研究了三能级人工原子——超导 transmon 量子比特——在与一维宽带腔中众多模式弱耦合的衰减动力学。使用 resolvent 形式化方法，我们推导了共振频率位移和宽度的解析表达式，并对高斯态密度进行数值求解。我们识别出两种不同的动力学制度，由量子比特耦合强度与连续带宽之比决定。当该比值远小于 1 时，系统表现出马尔可夫制度，此时共振宽度在连续带内的能量几乎独立。随着比值增大，系统过渡到非马尔可夫制度，在此制度下，共振宽度变得强烈能量依赖，即量子比特与连续体相互作用的速度快于连续体擦除量子比特过去信息的速度。此外，我们演示了 transmon 第二能级与基态之间的耦合显著影响第三能级的衰减动力学。这种相互作用开启了一条快速的两光子衰减通道，使 transmon 第二能级的宽度显著增大。