非线性耗散超导量子比特的量子演化

幺正和耗散的量子动力学模型是对态空间或密度矩阵的线性映射。这种线性体现了量子理论的核心特征——叠加原理。然而,在基于后选择量子演化产生的有效非厄米动力学中,该原理可能失效。研究人员通过理论分析和在耗散型超导transmon电路中的实验,揭示了这一现象。在该电路的三能级结构中,无量子跃迁的后选择产生了一个支配激发态二维子空间的有效非厄米哈密顿量及反厄米非线性项。该团队制备了不同初始态,并利用量子态层析技术追踪它们在该有效非线性哈密顿量下的演化过程。通过比较叠加态的演化与基态独立演化后的叠加结果,他们检验了线性关系,在非厄米哈密顿量的异常点简并区域观测到显著违背现象并进行了定量表征。该工作还将分析扩展至密度矩阵,发现二维子空间存在线性失效,而完整三能级系统的线性得以保持。这些结果为非厄米量子演化中的非线性提供了直接证据,揭示了经典非厄米系统所不具备的独特性质。
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提交arXiv: 2025-10-29 18:00

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