Регистрация / Вход
Прислать материал

Фотонные конденсаты в сверхпроводящих резонаторах с потоковыми кубитами

ФИО: Ионцев М.А.

Направление: Нанотехнологии

Научный руководитель: д.ф.-м.н., проф. Мухин Сергей Иванович

Институт: Институт новых материалов и нанотехнологий

Кафедра: Кафедра Теоретической физики и квантовых технологий

Академическая группа: ММФ-13-1

В данной работе исследуется поведение цепочки сквидов (ансамбля двухуровневых систем) в сверхпроводящем резонаторе. Исследование включает в себя вычисление и изучение свойств свободной энергии (потенциала Гельмгольца) системы сквидов с полем как целого, а также фазового перехода в системе, определение его рода. Актуальность работы заключается в том, что исследования подобного рода связаны с проектированием сверхпроводящих метаматериалов на основе ансамблей джозефсоновских контактов, играющих роль потоковых кубитов в квантовом компьютере.

В данной работе исследуется новое коллективное состояние ансамбля потоковых кубитов, на основе сквидов, взаимодействие между которыми осуществляется через электромагнитное поле в сверхпроводящем резонаторе. Фотонное поле играет роль поля Хаббарда-Стратоновича, а двухуровневые системы, моделирующие сквиды с захваченным потоком, описываются «газом» ферми-частиц в модели Хаббарда, каждой из которых доступны два состояния. Состояния всей системы описываются с помощью макроскопического параметра – конденсированного квантового параметра порядка (КПП), являющегося периодической функцией мацубаровского времени (то есть зависит от комплексного времени). КПП позволяет описать неклассические состояния фотонного «газа» в резонансной полости с джозефсоновскими контактами при конечной температуре. Определяются температура и импульс электромагнитного поля в точке фазового перехода в состояние с КПП. Описание основывается на точном самосогласованном решении, которое определяет поле Хаббарда-Стратоновича; это поле минимизирует евклидово действие взаимодействующих ферми-систем при конечной и нулевой температурах.

Новизна этого исследования заключается в том, что фермионное евклидово действие с периодически зависящим от мацубаровского времени КПП может иметь локальный минимум как функционал от КПП, наряду с глобальным минимумом как функция от классического параметра порядка. Хотя амплитуда КПП не может быть измерена непосредственно, его наличие весьма существенно влияет на коэффициент прозрачности резонатора для электромагнитного поля.

В исследование входит вычисление и изучение аналитических свойств евклидова действия, нахождение критической температуры и амплитуды КПП вблизи точки фазового перехода.