Low Temperature Physics: 47, 383 (2021); https://doi.org/10.1063/10.0004230
Физика Низких Температур: Том 47, Выпуск 5 (Май 2021), c. 414-419    ( к оглавлению , назад )

Multi-signal spectroscopy of qubit–resonator systems

M. A. Nakonechnyi1, D. S. Karpov1, A. N. Omelyanchouk1, and S. N. Shevchenko1,2

1B. Verkin Institute for Low Temperature Physics and Engineering of the National Academy of Sciences of UkraineKharkiv 61103, Ukraine
E-mail: mykhail.nakonechnyi@gmail.com

2V. N. Karazin Kharkov National University, Kharkov 61022, Ukraine

Received December 17, 2020, published online March 26, 2021

Abstract

Some unique properties of superconducting devices are promising for the development of modern quantum technologies. Superconducting quantum circuits use large coupling constants and provide good scalability and controllability due to their macroscopic dimensions. Still, micro-fabrication methods have some hardship with reproducibility of identical superconducting quantum circuits. The dressed state approach presents some possibility to reduce influence of non-identity of qubits. We study a qubit-resonator system, when the qubit interacts with three signals. Such system configuration adds additional flexibility for circuit tunability. A particular realization of such a system is a superconducting flux qubit coupled to a transmission-line resonator driven by three signals. We describe this triply-driven system in terms of the dressed qubit states and conclude that using several signals can be beneficial for both system spectroscopy and tunability. Such study of a qubit-based system, coupled to both classical and quantum fields, can be useful for detection of individual itinerant microwave photons.

Анотація

Деякі унікальні властивості надпровідних пристроїв є перспективними для розвитку сучасних квантових технологій. Надпровідні квантові ланцюги використовують великі константи зв’язку та забезпечують добру масштабованість та керованість завдяки своїм макроскопічним розмірам. Проте, методи мікровиробництва мають певні труднощі з ідентичністю відтворених надпровідних квантових ланцюгів. Опис системи через підхід «одягненого» стану надає деяку можливість зменшити вплив неідентичності кубітів. Вивчається система кубіт-резонатора, коли кубіт взаємодіє з трьома сигналами. Така конфігурація системи додає додаткову гнучкість для налаштування схеми. Особливою реалізацією такої системи є надпровідний потоковий кубіт, з’єднаний з резонатором на основі лінії передачі, що визначається трьома сигналами. Описано потрійну систему з точки зору «одягнених» кубітових станів, зроблено висновок, що використання декількох сигналів може бути корисним як для спектроскопії системи, так і для налаштування. Таке дослідження системи на основі кубітів, що поєднана як з класичними, так і з квантовими полями, може бути корисним для виявлення окремих мандрівних мікрохвильових фотонів.

Key words: qubit-resonator system, dressed states, three signals, superconducting flux qubit.