Till innehåll på sidan

Klassiska och Kvantmekaniska Korrelationer i Mikrovågsfrekvenskammar

Tid: Fr 2022-06-10 kl 09.30

Plats: 4205, Albano Hus 3, Hannes Alfvéns väg 12

Språk: Engelska

Ämnesområde: Fysik, Material- och nanofysik

Respondent: Shan W. Jolin , Nanostrukturfysik

Opponent: Professor Pertti Hakonen, Aalto University, Department of Applied Physics

Handledare: Professor David B. Haviland, Nanostrukturfysik

Exportera till kalender

QC 220513

Abstract

Denna avhandling undersöker korrelationer i frekvensdomänen, av både klassiskt och kvantmekaniskt ursprung, i icke-linjära mikrovågskretsar. Syftet är att utveckla en kompakt metod för att generera kvantmekaniska korrelationer mellan harmoniska oscillatorer (s.k. moder) vid olika frekvenser i mikrovågsdomänen och därigenom förvekliga kvantsammanflätning av kontinuerliga variabler. Vägen mot detta mål kräver dock utveckling av metoder för generering och mätning av mikrovågsfrekvenskammar. Därav studerar denna avhandling även oönskade frekvenskonverteringar i analoga IQ mixrar, ett fenomen oftast känt som obalanserade mixrar. Vi utnyttjar kalibreringstekniker ursprungligen avsedd för telekommindustrin, baserad på Kalmanfilter, och demonstrerar dess lämplighet för experiment med mikrovågor och supraledandekretsar. Vi använder en experimentuppställning baserad på analoga IQ mixrar för att studera klassiska korrelationer i frekvenskammar genererad av en driven icke-linjär krets som innehåller Josephson-övergångar.

I likhet med telekommindustrin, så är den kommande digitaliseringen av mikrovågsteknik en lovande utveckling för framtida experiment med supraledandekretsar. Denna avhandling utnyttjar en ny digital plattform för mätningar i mikrovågsdomänen, som är kapabel till att syntetisera samt mäta signalsvar vid flera kammfrekvenser och tillåter oss att undvara analoga frekvenskonverterare som IQ mixrar. Vi använder den digitala mikrovågsplattformen för att detektera sammanflätade Gaussiska foton- och fononsystem. Kraften hos platformen demonstreras genom att mäta kovariansmatrisen mellan64 moder, eller frekvenser. Genom att använda sammanflätningskriterier för flerdeladesystem (dvs. system som består av fler än två moder), presenterar vi bevis för sju kvantmekanisktfullt oskiljbara fotonmoder och fyra kvantmekaniskt fullt oskiljbara fononmoder. Potentiellt kan vår metod generera kvantsammanflätning mellan betydligt flermoder, men sammanflätningskriteriernas snabbt ökande komplexitet med antalet moderförsvårar analysen. Ett ytterligare hinder är bruset vår mikrovågsförstärkare adderar.

Överlag demonstrerar vårt arbete möjligheten att generera resurser för kvantinformation med kontinuerliga variabler i en kompakt enhet och med digitala kontrollsystem. Denna avhandling utgör därmed ett steg mot användandet av mikrovågsfrekvenskammar för s.k. enkelriktad kvantinformation. Andra tillämpningar inkluderar karaktärisering av icke-linjära system, kvantsimuleringar och ‘reservoir computing’. Vi drar därmed slutsatsen att mikrovågsfrekvenskammar är ett lovande verktyg för kvantteknik med supraledandekretsar.

urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-312143