Registration Number
0823U100939, PhD dissertation
Status
Доктор філософії
Date
06-12-2023
popup.evolution
o
Title
Dynamic processes in multi-level mesoscopic systems
Author
Maksym Liul,
popup.head Serhii M. Shevchenko
popup.opponent Zakhar O. Maizelis
popup.opponent Yurii V. Slyusarenko
popup.review Yuriy Kolesnichenko
popup.review Sergiy I. Kulinich
popup.rada
B. Verkin Institute for Low Temperature Physics and Engineering of the National Academy of Sciences of Ukraine
Description
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора фiлософiї за спецiальнiстю 104 – фiзика та астрономiя. – Фiзико-технiчний iнститут низьких температур iм. Б.I. Вєркiна Національної академії наук України, Харкiв, 2023.
Дисертацію присвячено детальному дослідженню та аналізу динамічних процесів, які відбуваються при взаємодії мезоскопічних дворівневих (кубітів) та багаторівневих (кудітів) систем зі збуджуючим сигналом.
У вступі визначено мету та основні завдання дослідження, стисло описано актуальність вибору теми дисертаційної роботи, зазначено об'єкт, предмет та методи дослідження. Сформульовано наукову новизну, а також практичне значення отриманих результатів. Наведено відомості про публікації, особистий внесок здобувача та апробацію результатів дисертації. Також описано структуру та обсяг представленої дисертаційної роботи.
Розділ 1 присвячено огляду та аналізу літератури за темою дисертації. В ньому розглянуто теоретичні та експериментальні аспекти дисертаційної роботи.
Проаналізовано експерименти, опису яких присвячено подальші розрахунки. Зокрема, було розглянуто твердотільний штучний атом у дворівневому наближенні - кубіт постійного струму, подвійну квантову точку, основану на кремнії, твердотільний штучний атом у чотирьохрівневому наближенні. Отримано рівняння балансу, рівняння Ліндблада, розглянуто теоретичні аспекти надпровідних кубітів. Детально досліджено теоретичні аспекти надпровідних кубітів, а саме описано автономний контакт Джозефсона, надпровідне кільце із контактом Джозефсона (вч-СКВІД).
У розділі 2 рівняння балансу застосовується для опису двох квантових систем: твердотільного штучного атома у дворівневому (кубіта постійного струму) та чотирьохрівневому наближеннях.
Записано рівняння балансу для дворівневої системи — кубіта постійного струму. Головним результатом підрозділу стала інтерферограма: ймовірність заселеності стану |1> системи як функція амплітуди збуджуючого поля та енергетичної відстройки.
Вивчено динаміку кубіта постійного струму. Для цього було записано і розв'язано рівняння Ліндблада. З іншого боку для цієї системи записано і розв'язано рівняння балансу. Після чого ці два підходи було порівняно між собою.
Значну увагу приділено теоретичному вивченню властивостей та особливостей твердотільного штучного атома у чотирьохрівневому наближенні, зокрема, подано гамільтоніан системи та записано рівняння балансу, що її описують.
Розділ 3 присвячено застосуванню рівняння балансу для опису подвійної квантової точки. Особливу увагу в розділі приділено вивченню можливих сфер застосування подвійних квантових точок та їхнього місця у сучасній фізиці.
Виведено вираз для рівнів енергії подвійної квантової точки. Отримано систему рівнянь балансу для досліджуваної подвійної квантової точки. Розв'язування отриманих рівнянь дало змогу побудувати експериментально вимірювану величину — фазову відповідь резонатора як функцію амплітуди збуджуючого сигналу та енергетичної відстройки. На основі порівняльного аналізу теоретичних та експериментальних результатів було зроблено висновок, що отримана інтерферограма демонструє ті самі моделі, що й експериментальна. У доповнення було побудовано залежність ймовірностей заселення певного рівня від часу для різних режимів.
Розглянуто систему у енергетичному базисі. Зроблено припущення про те, що верхній енергетичний рівень не впливає на поведінку системи і тому ним можна знехтувати. Для такого випадку записано рівняння балансу та обговорено можливі граничні випадки.
Розділ 4 присвячено теоретичному та експериментальному вивченню поведінки кубіта типу трансмон, під’єднаного до напівнескінченної лінії передач. На початку розділу описано актуальність та доцільність вивчення такого роду систем, а також коротко описано методи теоретичних досліджень.
Значну частину розділу присвячено експериментальним аспектам вивчення динаміки кубіта типу трансмон, під’єднаного до напівнескінченної лінії передач. У ході експерименту на кубіт діють зондуючий та збуджуючий (сигнал накачки) сигнали. Варіюючи параметри цих сигналів і потім, аналізуючи зондуючий сигнал, можна досліджувати динаміку систему.
Реалізовано теоретичне описання кубіта типу трансмон, під’єднаного до напівнескінченної лінії передач. Одним з основних результатів розділу є отримані інтерферограми: залежність коефіцієнта відбиття r від потужності накачки і частоти зондуючого сигналу при фіксованій частоті накачки та потужності зондуючого сигналу.
Детально вивчена динамічна поведінка кубіта типу трансмон, під’єднаного до напівнескінченної лінії передач в залежності від значень частоти накачки та потужності сигналу накачки. Також розглянуто випадок відсутності збуджуючого сигналу.
Registration Date
2023-10-19
popup.nrat_date
2023-11-22 / 2026-07-01
