量子淬火实验中transmon的两能级近似

量子淬火是量子多体系统非平衡动力学研究中的典型协议。最近,报道了若干使用超导transmon量子比特的实验,其中采用了在单个格点上具有两个能级的自旋和硬核玻色子模型。transmon是多能级系统,耦合量子比特由Bose-Hubbard模型支配。文献中已针对特定实验以不同方式讨论和分析了它们能被两能级系统近似的程度。在此,我们基于Loschmidt回波的概念数值研究多能级transmon的两能级近似的准确性和有效性。利用该方法,我们能够计算由于态泄漏到transmon高能级而导致的保真度衰减(即演化波函数随时间变化的重叠)。我们给出了针对不同系统哈密顿量、各种初始态、量子比特耦合强度和外部驱动,以及两类具有时间反演和单向时间演化的量子淬火实验的结果。我们定量展示了在特定系统哈密顿量下,保真度随耦合强度(或格点内相互作用与耦合强度之比)以及初始态中填充粒子数或位置变化而随时间衰减的程度,这可作为评估transmon两能级近似的一种方法。最后,我们将我们的结果与已报道的使用transmon量子比特的实验进行比较。