从基于 transmon 的模拟量子模拟器中提取小 Holstein 极化子的谱性质

Holstein 模型描述了巡游激发（电子、空穴、激子）与零维（无色散）声子的纯局域耦合，是短程激发-声子相互作用的范式。本文展示了如何从该模型的模拟量子模拟器中提取小 Holstein 极化子——在 Holstein 模型的强耦合区形成的、被声子重度修饰的准粒子——的谱性质。该模拟器旨在电路量子电动力学的色散区中运行，其形式为电容耦合的超导 transmon 量子比特和微波谐振腔阵列，后者受到弱外部驱动。该系统中相邻量子比特之间的 $XY$ 型耦合强度可通过穿过这些量子比特之间 SQUID 环的外部磁通来调节；这转化为虚构的巡游无自旋费米子激发的就地通量可调跳跃振幅，从而可以访问 Holstein 模型的所有相关物理区。通过采用基于将动力学响应函数展开为第一类 Chebyshev 多项式及其递推关系的核多项式方法，本文计算了该系统在广泛参数值下的相关单粒子动量-频率分辨谱函数。为补充谱函数的评估，本文还解释了如何——通过利用 Ramsey 干涉协议的多体版本——在该设想的模拟量子模拟器中测量此动力学响应函数。