Quantum dynamics of Josephson fluxons

约瑟夫森通量子的量子动力学

基本信息

项目摘要

Quantum properties of elementary superconducting quantum circuits, so-called qubits, attracted a lot of interest in the past decade and tremendous improvements in their coherence times have been made. Most of research to date has been aimed at developing building blocks and control tools for universal quantum computer, on the one hand, and at testing fundamental laws of quantum physics with few superconducting qubits and quantum optics with microwave photons, on the other hand. Building and manipulating superconducting circuits with larger number of quantum components remains a big challenge due to the overwhelming complexity of their quantum states and unknown coherence limits. The main idea of the project is to experimentally and theoretically explore quantum dynamics and coherence of collective excitations in networks of superconducting qubits. In particular, our interest will be on exploring and understanding quantum dynamics of their spatially-localized excitations – magnetic fluxons, which are topologically stable magnetic flux quanta formed by vortices of persistent supercurrents. We are aiming at observing coherent tunnelling of fluxons and detecting their Bloch oscillations. We will perform experiments with one-dimensional superconducting networks and measure their excitation spectra in the microwave band. We hope to control the mobility of quantum fluxons by applying gate charges through the Aharonov-Casher interference. The goal of our program will be on finding ways to employ quantum dynamics of fluxons for manipulating entanglement and transferring quantum information across the chip. This should enable development of novel approaches towards scalable quantum processors and their interfaces with classical single-fluxon logic.
基本超导量子电路的量子特性,所谓的量子环境,在过去的十年中引起了很多兴趣,并且已经对其相干时间进行了巨大改善。一方面,迄今为止的大多数研究旨在为通用量子计算机开发构建块和控制工具,并在测试量子物理学的基本定律中,而量子物理学的基本定律很少,而超过量子光学量则用微波炉照片,另一方面。由于其量子状态的压倒性复杂性和未知的相干限制,建筑和操纵具有较大量子组件的超导电路仍然是一个巨大的挑战。该项目的主要思想是在实验和理论上探索超导量网络中集体兴奋的量子动力学和连贯性。特别是,我们的兴趣将是探索和理解其空间量化激发的量子动力学 - 磁通量,它们是拓扑稳定的磁通量量子,由持续超级流动的涡流形成。我们旨在观察磁通量的相干隧道并检测其Bloch振荡。我们将使用一维超导网络进行实验,并测量其在微波带中的兴奋光谱。我们希望通过通过Aharonov-Casher干扰施加栅极电荷来控制量子通量的移动性。我们计划的目标是寻找使用磁通量的量子动态来操纵纠缠并在整个芯片上传输量子信息。这应该可以使可扩展的量子处理器及其与经典单浮雕逻辑的界面开发新的方法。

项目成果

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Professor Dr. Alexey V. Ustinov, Ph.D.其他文献

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