Estados excitados de qubits armónicos coherentes con acoplamiento de fotones a larga distancia y disipación

Abstract Se sabe que los conjuntos de osciladores o qubits en interacción pueden exhibir el fenómeno de sincronización cuántica. En este trabajo, se considera un conjunto de sistemas idénticos de dos estados que llamamos “qubits armónicos”, porque la parte cinética de su Hamiltoniano es de la forma , acoplados a través de un modo de “fotón” de múltiples estados sujeto a disipación. Se ha demostrado numéricamente que cuando el acoplamiento entre los qubits y el fotón es suficientemente fuerte, el conjunto se condensa en un estado fundamental con energía negativa, la brecha de energía es proporcional a y hay claras correlaciones cruzadas . Aquí, el espectro de energía de los estados excitados de este sistema es el punto de interés. Para obtener información sobre las transiciones coherentes, se introduce un acoplamiento débil de cada qubit con un oscilador externo de frecuencia variable y se verifica a través de la evolución temporal de Monte Carlo para qué valores se producen variaciones en la ocupación del oscilador externo. Después de agregar un segundo oscilador externo acoplado al primero solo a través de los qubits, también se considera la transferencia de energía entre los dos osciladores externos en dependencia de su frecuencia, una transferencia que es posible solo a través de los estados excitados de los qubits. Por encima del umbral (cuando ), se encuentra transferencia resonante a frecuencias que son definitivamente más altas y crecen con . Esto señala la presencia de estados excitados colectivos, separados por grandes brechas de energía, que están ausentes por debajo del umbral.