Published September 1, 2019 | Version v1
Publication Open

Discrete time symmetry breaking in quantum circuits: exact solutions and tunneling

Creators

  • 1. Quantum (Australia)
  • 2. Harvard University
  • 3. Collaborative Innovation Center of Quantum Matter
  • 4. Peking University
  • 5. Shanxi University
  • 6. Swinburne University of Technology
  • 7. Beijing Academy of Quantum Information Sciences

Description

Abstract We discuss general properties of discrete time quantum symmetry breaking in degenerate parametric oscillators. Recent experiments in superconducting quantum circuit with Josephson junction nonlinearities give rise to new properties of strong parametric coupling and nonlinearities. Exact analytic solutions are obtained for the steady-state of this single-mode case of subharmonic generation. We also obtain analytic solutions for the tunneling time over which the time symmetry-breaking is lost above threshold. We find that additional anharmonic terms found in the superconducting case increase the tunneling rate, and can also lead to new regimes of tristability as well as bistability. Our analytic results are confirmed by number state calculations.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

نبذة مختصرة نناقش الخصائص العامة لكسر التماثل الكمومي للوقت المنفصل في المذبذبات البارامترية المنحطة. تؤدي التجارب الحديثة في الدائرة الكمومية فائقة التوصيل مع تقاطعات جوزيفسون غير الخطية إلى ظهور خصائص جديدة للاقتران البارامترية القوية وغير الخطية. يتم الحصول على حلول تحليلية دقيقة للحالة الثابتة لهذه الحالة أحادية النمط من التوليد شبه التوافقي. نحصل أيضًا على حلول تحليلية لوقت حفر الأنفاق الذي يتم خلاله فقد الوقت الذي يتم فيه كسر التماثل فوق العتبة. نجد أن المصطلحات اللاانسجامية الإضافية الموجودة في حالة التوصيل الفائق تزيد من معدل حفر الأنفاق، ويمكن أن تؤدي أيضًا إلى أنظمة جديدة من الاستقرار الثلاثي وكذلك الاستقرار الثنائي. يتم تأكيد نتائجنا التحليلية من خلال حسابات حالة الأرقام.

Translated Description (French)

Résumé Nous discutons des propriétés générales de la rupture de la symétrie quantique en temps discret dans les oscillateurs paramétriques dégénérés. Des expériences récentes dans le circuit quantique supraconducteur avec des non-linéarités de jonction Josephson donnent lieu à de nouvelles propriétés de couplage paramétrique fort et de non-linéarités. Des solutions analytiques exactes sont obtenues pour l'état d'équilibre de ce cas monomode de génération sous-harmonique. Nous obtenons également des solutions analytiques pour le temps de tunnelisation sur lequel la rupture de symétrie temporelle est perdue au-dessus du seuil. Nous constatons que des termes anharmoniques supplémentaires trouvés dans le cas supraconducteur augmentent le taux de tunnellisation et peuvent également conduire à de nouveaux régimes de tristabilité ainsi que de bistabilité. Nos résultats analytiques sont confirmés par des calculs d'état numérique.

Translated Description (Spanish)

Resumen Discutimos las propiedades generales de la ruptura de la simetría cuántica en tiempo discreto en osciladores paramétricos degenerados. Experimentos recientes en circuitos cuánticos superconductores con no linealidades de unión de Josephson dan lugar a nuevas propiedades de acoplamiento paramétrico fuerte y no linealidades. Se obtienen soluciones analíticas exactas para el estado estacionario de este caso monomodo de generación subarmónica. También obtenemos soluciones analíticas para el tiempo de tunelización durante el cual el tiempo de ruptura de simetría se pierde por encima del umbral. Encontramos que los términos anarmónicos adicionales encontrados en el caso de los superconductores aumentan la tasa de tunelización y también pueden conducir a nuevos regímenes de tristabilidad y biestabilidad. Nuestros resultados analíticos se confirman mediante cálculos de estado numérico.

Files

1904.05010.pdf

Files (1.3 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:81d97e008455e7c11c697ee01a19540a
1.3 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
كسر التماثل الزمني المنفصل في الدوائر الكمومية: الحلول الدقيقة والنفق
Translated title (French)
Rupture de symétrie temporelle discrète dans les circuits quantiques : solutions exactes et tunneling
Translated title (Spanish)
Ruptura de simetría temporal discreta en circuitos cuánticos: soluciones exactas y tunelización

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3102964770
DOI
10.1088/1367-2630/ab3f5e

Is supplement to
https://openalex.org/W4224217224 (Other)
https://openalex.org/W3098926474 (Other)
https://openalex.org/W2610572818 (Other)
https://openalex.org/W2396653166 (Other)
https://openalex.org/W2119887986 (Other)
https://openalex.org/W21127337 (Other)
https://openalex.org/W2073445162 (Other)
https://openalex.org/W1979725201 (Other)
https://openalex.org/W1790633697 (Other)
https://openalex.org/W1500541908 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
China

References

  • https://openalex.org/W1964069653
  • https://openalex.org/W1969695012
  • https://openalex.org/W1974016003
  • https://openalex.org/W1975068880
  • https://openalex.org/W1986737065
  • https://openalex.org/W1989982519
  • https://openalex.org/W1992566019
  • https://openalex.org/W1998790220
  • https://openalex.org/W2000063078
  • https://openalex.org/W2001058373
  • https://openalex.org/W2003499224
  • https://openalex.org/W2009121572
  • https://openalex.org/W2009645927
  • https://openalex.org/W2015927757
  • https://openalex.org/W2032011486
  • https://openalex.org/W2033483881
  • https://openalex.org/W2038366371
  • https://openalex.org/W2044510905
  • https://openalex.org/W2046170744
  • https://openalex.org/W2052098036
  • https://openalex.org/W2066094179
  • https://openalex.org/W2071874960
  • https://openalex.org/W2075816616
  • https://openalex.org/W2076754359
  • https://openalex.org/W2078123151
  • https://openalex.org/W2085266415
  • https://openalex.org/W2085955425
  • https://openalex.org/W2087989146
  • https://openalex.org/W2093214077
  • https://openalex.org/W2094355068
  • https://openalex.org/W2108491246
  • https://openalex.org/W2140875489
  • https://openalex.org/W2141825821
  • https://openalex.org/W2154926763
  • https://openalex.org/W2314480200
  • https://openalex.org/W2462708655
  • https://openalex.org/W2466952781
  • https://openalex.org/W2504638826
  • https://openalex.org/W2526468162
  • https://openalex.org/W2527043144
  • https://openalex.org/W2533968486
  • https://openalex.org/W2538025098
  • https://openalex.org/W2540688686
  • https://openalex.org/W2588842161
  • https://openalex.org/W2787263298
  • https://openalex.org/W3185383519
  • https://openalex.org/W4233369467