每周科技简讯

张颖珊北京量子院

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超导量子比特上演示由退相干引起的奇异点

开放量子系统和环境之间的耗散相干作用可以用Liouvillian超算符表示，它本征能量的简并点就是奇异点，该耗散系统的动力学过程可以用Lindblad主方程描述。

近日，华盛顿大学的研究人员在单比特3D transmon上，通过改变比特频率和外加驱动来调控耦合作用的环境，实现了Liouvillian奇异点。系统基态|g>和第一激发态|e>之间的微波驱动实现了Bloch球上具有不同耗散的Y分量和Z分量之间的耦合，等效于被动的宇称-时间对称系统，从而存在奇异点。实验中观察到随着驱动的增强，系统的演化从指数衰减变成带振荡的衰减，发生转变的位置就是奇异点，与理论吻合。哈密顿量在参数空间上绕着奇异点转一圈会发生手性态传输，测量不同初态和不同转动方向的演化轨迹，如下图中间部分，实验（实线）和理论（虚线）很接近。考虑第二激发态|f>，制备|g>和|f>的叠加态作为初态，还能实现另一种单纯由退相干引发的Liouvillian奇异点。

该工作从独特的视角研究了驱动-耗散系统中宇称-时间对称的破缺，在少量子比特体系上挖掘了深层的物理现象，有望用于Floquet物理、量子导引、态传输、量子热机等领域。

论文信息：

https://arxiv.org/abs/2111.04754v1

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