Реєстраційний номер
0823U100712, Дисертація доктора філософії
На здобуття
Доктор філософії
Дата захисту
12-10-2023
Статус
Підтверджена МОН
Назва роботи
Динаміка неадіабатичних переходів в квантових та класичних дворівневих системах
Здобувач
Івахненко Олег Володимирович,
Керівник Шевченко Сергій Миколайович
Опонент Сотніков Андрій Геннадійович
Опонент Ямпольський Валерій Олександрович
Рецензент Славін Віктор Валерійович
Рецензент Кулініч Сергій Іванович
Установа, організація, у вченій раді якої відбудеться/відбувся захист
Фізико-технічний інститут низьких температур імені Б. І. Вєркіна Національної академії наук України
Опис
Дисертація присвячена дослідженню фундаментальних динамічних явищ, які виникають внаслідок збудження квантових та класичних дворівневих систем у мікроскопічних та мезоскопічних структурах.
У вступі коротко обґрунтовано актуальність теми дисертації, визначено мету та основні завдання дослідження, також об'єкт, предмет та методи дослідження. Сформульовано наукову новизну та практичне значення отриманих результатів. Наведено відомості про публікації, особистий внесок здобувача та апробацію результатів дисертації. Також приведені відомості про структуру та обсяг дисертаційної роботи.
Розділ 1 присвячено огляду та аналізу літератури за темою дисертації. В цьому розділі розглянуто основні явища, які виникають при збудженні дворівневих систем (ДРС), які ще називаються кубітами. Велика кількість різноманітних систем, можуть бути розглянуті як ДРС. Зокрема введено перехід Ландау-Зінера-Штукельберга-Майорани (ЛЗШМ).
Розділ 2 присвячено детальному аналізу одноразового переходу ЛЗШМ та його властивостей, таких як динаміка для різних швидкостей переходу в різних базисах та час перехідного процесу. У цьому розділі також введено метод матриць переходу та, вперше, перехід зі збереженням заселеності.
Розділ 3 присвячено дослідженню різних підходів до багаторазових переходів ЛЗШМ під дією гармонічного сигналу збудження. Вперше отримана більш точна формула для середньої за часом заселеності рівнів в діабатичному базисі в рамках адіабатично-імпульсоної моделі (АІМ). Досліджено вплив частоти збудження на інтерферограми в рамках наближення хвилі, що обертається (НХО). Досліджено вплив релаксації декогеренції та температури на динаміку дворівневої системи. Вперше представлена відносна складність розрахунків інтерферограм за різними методами як час необхідний на побудову однієї і тієї ж інтерферограми різними методами та наближеннями.
Розділ 4 присвячено дослідженню та демонстрації використання багаторазових неадіабатичних переходів ЛЗШМ як базису для квантових логічних операцій. Показано, що переходи ЛЗШМ мають більшу швидкість та точність виконання операції ніж осциляції Рабі, які зазвичай використовуються для квантових логічних операцій. Що дозволяє зробити більше операцій до того моменту як вплив дисипативного середовища буде значущим.
Розділ 5 присвячено теоретичному вивченню взаємодії кубіту типу трансмон з напівобмеженою лінією передач, та коефіцієнту відбиття такої системи. Вперше створено теорію для симуляції поведінки такої системи. Показано, що вірогідність збудження пропорційна зменшенню коефіцієнту відгуку такої системи, продемонстровано схожість та відмінність теоретичних та експериментальних інтерферограм. Запропоновано ввести нелінійну поправку до амплітуди збудження для кращого співпадіння теорії та експерименту. Однією з переваг цієї системи є можливість маніпулювати поглинанням дворівневої системи, що забезпечує новий спосіб маніпулювання квантовими станами.
Розділ 6 присвячено дослідженню схожості та відмінності між кубітом та класичними системами зв'язаних осциляторів. За допомогою кількох наближень можна перейти від рівняння Ньютона до рівняння Шредінгера. Описано розв'язок рівняння Шредінгера з аналогами класичних параметрів для динаміки класичної та квантової системи. Вперше розрахований результат інтерферометрії, аналогічної до квантової, для класичної системи під дією шумового збуджуючого сигналу прямокутної форми.Цю аналогію можна використати для симуляції інтерференційних явищ на класичній системі, яка зазвичай не потребує екстремально низьких температур для роботи і може працювати при кімнатній температурі, що робить їх більш доступними.
Розділ 7 присвячено дослідженню динаміки стиснутої з боків мембрани, яка має два стабільних стани для використання її як одієї з обкладок мем'ємності (конденсатор з ефектом пам'яті). Вперше показано, що є два типи перескоку мембрани симетричний та асиметричний, та що для асиметричного перескоку потрібна менша порогова сила, для розрахунку мінімальної порогової сили для переключення мембрани достатньо розглядати всього дві власні функції. Порівняно результати розрахунків для порогової сили необхідної для перемикання з іншими теоретичними та чисельними розрахунками.
Дата реєстрації
2023-09-27
Додано/оновлено в НРАТ
2023-09-27 / 2026-07-01
