Vahva säteilyn ja materian vuorovaikutus ajetussa suprajohtavassa kvanttisysteemissä

Väitöstutkimuksessa tutkittiin säteilyn ja materian vuorovaikutusta suprajohtavissa sähköpiireissä. Tavallisesti säteilyn ja materian välistä vuorovaikutusta tarkastellaan systeemeissä, jotka koostuvat sähkökentistä ja yksittäisistä atomeista. Sähköpiireillä tehtävä tutkimus mahdollistaa vahvemman kytkennän luomisen säteilyn ja materian välille.

Tutkimus tehtiin systeemillä, joka koostuu aaltoputkessa värähtelevästä sähkömagneettisesta aallosta, joka on kytketty transmon-kubittiin. Kubitti on kvanttimekaaninen kaksitilasysteemi. Aaltoputkessa olevaa värähtelijää ajettiin korkeampaan energiatilaan voimakkaalla jännitteellä. Heikolla ajolla systeemi käyttäytyy kvanttimekaanisesti ja vahvalla ajolla klassisesti. Tutkimus keskittyi kvanttirajan ja klassisen rajan väliseen alueeseen.

Tutkimuksessa osoitettiin, että ajettaessa systeemiä kvanttialueelta klassiselle, myös transmon-laitteen korkeammilla energiatiloilla on vaikutusta systeemin dynamiikkaan. Lisäksi verrattiin käytettyä Floquet-Born-Markov -menetelmää yleisesti käytettävään Lindblad master-yhtälö -menetelmään ja todettiin laskujen antavan lähes samoja tuloksia, mutta laskujen suorittaminen Floquet-Born-Markov -menetelmällä on merkittävästi nopeampaa.