基于边界条件的电路QED色散读出视角

量子力学中的受限几何边界条件与测量相互作用具有共同的结构作用:二者通过筛选与约束条件相容的量子态来选定优先基组。本工作从电路拉格朗日量出发,基于第一性原理推导,为电路量子电动力学(QED)色散读出建立了这一理论框架。终止传输线谐振器的transmon量子比特提供了频率依赖型边界条件,其极点结构编码了量子比特的跃迁频率;不同量子比特态会导致谐振器频率变化。在线性响应和近共振区极点主导展开的双重近似下,边界函数可简化为斯图姆-刘维尔本征参数的有理形式。Fulton-Walter谱理论拓展的希尔伯特空间为量子比特态依赖的修饰模本征值问题提供了求解框架:色散位移与真空拉比分裂从超越本征方程中自然涌现,其残差由分裂匹配条件决定:δgₑ=2Lg²ωq²/v⁴(其中g为真空拉比耦合)。能级排斥定理保证了修饰模频率绝不会与transmon跃迁频率重合。对于色散位移匹配的双量子比特系统,奇宇称态将呈现频率简并;实现纯宇称测量需要人工抑制线性色散项。

作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2025-12-30 21:10

量科快讯