三个耦合克尔振荡器的稳定性分析:对量子计算的启示

该研究团队探究了光学非线性克尔耦合器的经典动力学特性,重点分析了其在量子计算应用中的潜在价值。该系统由三个克尔型非线性振荡器构成,采用两种配置方案:一是三角形排列(各振荡器相互耦合),二是三明治结构(仅中间振荡器与两侧振荡器相互作用)。在外部周期性场驱动下,该系统包含耗散过程,其演化由克尔哈密顿量导出的六个非自治微分方程描述,其中包含非线性耦合项。 研究表明,即使采用完全相同的克尔介质,非线性耦合效应与基频/泵浦频率失配的相互作用仍会催生丰富而复杂的动力学行为,包括多重稳定吸引子的涌现。这些吸引子对耦合构型和初始条件均表现出高度敏感性。该工作的核心贡献在于基于李雅普诺夫指数数值计算的详细稳定性分析,揭示了随着阻尼减弱,系统会从规则运动向混沌动力学转变的现象。研究人员确定了混沌产生的临界阻尼阈值,并表征了混沌拍频等现象。这些发现为实验实现提供了理论指导,对新兴量子技术领域具有直接参考价值——在量子门操作、纠错协议及量子神经网络架构中,克尔参量振荡器均扮演着关键角色。

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