1 / 17

Czy obiekty makroskopowe zachowują się kwantowo?

Oscylacje Rabiego – masery, rezonans magnetyczny, qubity 2. Spooky action at distance – splątywanie qubitów ( Wykład 4 ). Czy obiekty makroskopowe zachowują się kwantowo?. Prototyp qubitu – spin w polu magnetycznym. Geometryczna reprezentacja 2-level system – Bloch sphere. Wektory bazowe:

palila
Download Presentation

Czy obiekty makroskopowe zachowują się kwantowo?

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. Oscylacje Rabiego – masery, rezonans magnetyczny, qubity2. Spooky action at distance – splątywanie qubitów (Wykład 4) Czy obiekty makroskopowe zachowują się kwantowo?

  2. Prototyp qubitu – spin w polu magnetycznym Geometryczna reprezentacja 2-level system – Bloch sphere Wektory bazowe: -spin równoległy do osi oz |0>; -spin antyrównoległy do osi oz |1>

  3. B=Bz Stany |0> i |1> są stanami własnymi dla B =Bz Stan startowy: Stan końcowy: Precesja spinu wokół osi OZ || B z prędkością kątową:

  4. B= (Bxcos(wt), 0, Bz)Rabi oscillations W rezonansie spin rotujący wokół Bz widzi stałe pole magnetyczne w kierunku osi Y’ => zaczyna względem niego obracać się* X’Y’ obraca się z wp względem osi OZ => rotating frame approximation *Można pokazać, że sinusoidalne pole w kierunku osi OX składa się z dwóch pól wirujących w przeciwnych kierunkach z prędkością w i amplitudą równą połowie amplitudy pola sinusoidalnego

  5. 2r=1 Ortogonalność = równoległość… Wyprowadzenie algebraiczne na tablicy oscylacji Rabiego…

  6. Maser (Laser), NMR etc. Deterministyczne otrzymywanie stanu wzbudzonego i podstawowego i wzbudzonego itd: Impuls p obraca układ ze stanu podstawowego do wzbudzonego lub odwrotnie: MASER (microwave amplification by stimulated emission of radiation) NMR – nuclear magnetic resonance Badanie relaksacji poprzecznej i podłużnej magnetyzacji (równanie Blocha) -> dr inż. Tykarski from Feynman (tom III, rozdz. 9)

  7. gate Dygresja: Datta-Das Spin FET

  8. Molekuła amoniaku, spin, qubit = 2 level system QUBIT = sztuczny atom!!! SPIN Amoniak Elementy diagonalne – energie własne, jeśli nie ma zaburzeń (= pole magnetyczne tylko w kierunku osi OZ dla spinu, brak pola elektrycznego dla amoniaku czy qubita ) Elementy niediagonalne – zaburzające, „coupling terms”, powodujące przejścia między pierwotnymi stanami własnymi

  9. |2> |1> |0> fast flux line λ/4 λ/4 JJ Transmon qubit Readout Resonator (non-linear) Superconducting qubit design • „Read-out”: • Wysyłamy impuls mikrofalowy i mierzymy falę odbitą, • przesunięcie w fazie będzie inne dla stanu podstawowego i stanu wzbudzonego, • powtarzamy taką sekwencję N = 5-10tys. razy, aby obliczyć prawdopodobieństwo przebywania w stanie podstawowym i w stanie wzbudzonym (P(|0>)=n/N, n –ile razy zmierzyliśmy stan podstawowy Mikrofale kontrolujące stan qubitu (przy pomocy oscylacji Rabiego): -przejścia do stanu wzbudzonego (obroty o p na sferze Blocha), -umieszczanie qubitu w superpozycji stanów własnych (obroty o dowolny kąt). w1 Energia wzbudzenia qubitu (można zmieniać strumieniem pola magnetycznego!!!) => Kąt o jaki obróci się stan na sferze Blocha jest proporcjonalny do czasu impulsu mikrofalowego i jego natężenia (amplitudy pola elektrycznego)

  10. fcav Qubit spectroscopy drive frequency

  11. Obrót na sferze Blocha o p Obrót na sferze Blocha o 2p t [ns] Rabi oscillations for qubit Zanik amplitudy z czasem to efekt przypadkowej relaksacji stanu wzbudzonego do stanu podstawowego (czas T1) Każdy punkt to prawdopodobieństwo przebywania w stanie wzbudzonym po wysłaniu impulsu mikrofalowego o czasie trwania t. Każdy punkt jest obliczony jako średnia wielu tysięcy pomiarów (ensamble average).

  12. 2 coupledqubits = sztuczna cząsteczka

  13. Sample 1 mm readout resonator qubits fast flux line coupling capacitor frequency control Josephson junction coupling capacitor 200 µm 50 µm λ/4 λ/4 JJ Transmon qubit i(t) Readout Resonator

  14. Sample (contd.) drive & readout qubit frequency control 50 µm Junctions 200 nm transmon squid

  15. Bringing the Qubits in Resonance Qubit II Qubit I fluxline I current (a.u.)

  16. Bringing the Qubits in Resonance – Avoided level crossing Qubit II Qubit I g = 29.2 MHz fluxline I current (a.u.)

  17. Observing the Quantum Swap Najlepszy T1 Najlepszy kontrast przy odczycie 6.82 GHz Sprawdzenie stanu rezonatorów QB I Xp-obrót o p na sferze Blocha Drive 6.67 GHz QB II „kręcenie” stanem qubitu, read-out 6.42 GHz 5.32GHz QB II f01 6.03GHz Qubity w rezonansie QB I 5.13 GHz Swap Duration Flux line, wybór energii qubitu visibility

More Related