Landau–Zener transitions and Rabi oscillations in a Cooper-pair box: beyond two-level models

We investigate quantum interference effects in a superconducting Cooper-pair box by taking into account the possibility of tunneling processes involving one and two Cooper pairs. The quantum dynamics is analyzed in a framework of three-level model. We compute Landau–Zener probabilities for a linea...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2018
Автори:	Parafilo, A.V., Kiselev, M.N.
Формат:	Стаття
Мова:	English
Опубліковано:	Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України 2018
Назва видання:	Физика низких температур
Теми:	Електронні властивості низьковимірних систем
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/176464
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Landau–Zener transitions and Rabi oscillations in a Cooper-pair box: beyond two-level models / A.V. Parafilo, M.N. Kiselev// Физика низких температур. — 2018. — Т. 44, № 12. — С. 1692-1699. — Бібліогр.: 34 назв. — англ.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-176464
record_format	dspace
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	English
topic	Електронні властивості низьковимірних систем Електронні властивості низьковимірних систем
spellingShingle	Електронні властивості низьковимірних систем Електронні властивості низьковимірних систем Parafilo, A.V. Kiselev, M.N. Landau–Zener transitions and Rabi oscillations in a Cooper-pair box: beyond two-level models Физика низких температур
description	We investigate quantum interference effects in a superconducting Cooper-pair box by taking into account the possibility of tunneling processes involving one and two Cooper pairs. The quantum dynamics is analyzed in a framework of three-level model. We compute Landau–Zener probabilities for a linear sweep of the gate charge and investigate Rabi oscillations in a periodically driven three-level system under in- and off-resonance conditions. It was shown that the Landau–Zener probabilities reveal two different patterns: “step”- and “beats”-like behaviors associated with the quantum interference effects. Control on these two regimes is provided by change of the ratio between two characteristic time scales of the problem. We demonstrate through the analysis of a periodically driven three-level system, that if a direct transition between certain pairs of levels is allowed and finetuned to a resonance, the problem is mapped to the two-level Rabi model. If the transition between pair of levels is forbidden, the off-resonance Rabi oscillations involving second order in tunneling processes are predicted. This effect can be observed by measuring a population difference slowly varying in time between the states of the Cooper-pair box characterized by the same parity
format	Article
author	Parafilo, A.V. Kiselev, M.N.
author_facet	Parafilo, A.V. Kiselev, M.N.
author_sort	Parafilo, A.V.
title	Landau–Zener transitions and Rabi oscillations in a Cooper-pair box: beyond two-level models
title_short	Landau–Zener transitions and Rabi oscillations in a Cooper-pair box: beyond two-level models
title_full	Landau–Zener transitions and Rabi oscillations in a Cooper-pair box: beyond two-level models
title_fullStr	Landau–Zener transitions and Rabi oscillations in a Cooper-pair box: beyond two-level models
title_full_unstemmed	Landau–Zener transitions and Rabi oscillations in a Cooper-pair box: beyond two-level models
title_sort	landau–zener transitions and rabi oscillations in a cooper-pair box: beyond two-level models
publisher	Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
publishDate	2018
topic_facet	Електронні властивості низьковимірних систем
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/176464
citation_txt	Landau–Zener transitions and Rabi oscillations in a Cooper-pair box: beyond two-level models / A.V. Parafilo, M.N. Kiselev// Физика низких температур. — 2018. — Т. 44, № 12. — С. 1692-1699. — Бібліогр.: 34 назв. — англ.
series	Физика низких температур
work_keys_str_mv	AT parafiloav landauzenertransitionsandrabioscillationsinacooperpairboxbeyondtwolevelmodels AT kiselevmn landauzenertransitionsandrabioscillationsinacooperpairboxbeyondtwolevelmodels
first_indexed	2023-10-18T22:41:29Z
last_indexed	2023-10-18T22:41:29Z
_version_	1796156175566241792
spelling	irk-123456789-1764642021-02-05T01:29:34Z Landau–Zener transitions and Rabi oscillations in a Cooper-pair box: beyond two-level models Parafilo, A.V. Kiselev, M.N. Електронні властивості низьковимірних систем We investigate quantum interference effects in a superconducting Cooper-pair box by taking into account the possibility of tunneling processes involving one and two Cooper pairs. The quantum dynamics is analyzed in a framework of three-level model. We compute Landau–Zener probabilities for a linear sweep of the gate charge and investigate Rabi oscillations in a periodically driven three-level system under in- and off-resonance conditions. It was shown that the Landau–Zener probabilities reveal two different patterns: “step”- and “beats”-like behaviors associated with the quantum interference effects. Control on these two regimes is provided by change of the ratio between two characteristic time scales of the problem. We demonstrate through the analysis of a periodically driven three-level system, that if a direct transition between certain pairs of levels is allowed and finetuned to a resonance, the problem is mapped to the two-level Rabi model. If the transition between pair of levels is forbidden, the off-resonance Rabi oscillations involving second order in tunneling processes are predicted. This effect can be observed by measuring a population difference slowly varying in time between the states of the Cooper-pair box characterized by the same parity Вивчено квантові інтерференційні ефекти в надпровідному транзисторі з урахуванням можливості тунелювання однієї або двох куперівських пар. Квантову динаміку системи проаналізовано в рамках трирівневої моделі. Розраховано ймовірності Ландау–Зинера в разі лінійної за часом зміни заряду на затворі, а також досліджено осциляції Рабі в трирівневій системи з періодичним накачуванням в умовах резонансу й поза резонансу. Показано, що ймовірності Ландау– Зинера можуть бути розглянуті в двох режимах, що характеризуються ступінчасто- та биттяподібною поведінкою ймовірності. Перехід між режимами здійснюється за допомогою контролю відношення між двома характерними часами в задачі. Продемонстровано, що в трирівневій системи з періодичним накачуванням за умови, коли прямі переходи між певними парами рівнів дозволено, проблема може бути зведена до дворівневої моделі Рабі. У разі, коли прямі переходи між парами рівнів заборонено, передбачено нерезонансні осциляції Рабі, які включають процеси тунелювання другого порядку. Передбачений ефект може бути виявлений за допомогою вимірювання відносної заселеності станів транзистора з тією ж парністю. Изучены квантовые интерференционные эффекты в сверхпроводящем транзисторе с учетом возможности туннелирования одной или двух куперовских пар. Квантовая динамика системы проанализирована в рамках трехуровневой модели. Рассчитаны вероятности Ландау–Зинера в случае линейного по времени изменения заряда на затворе, а также исследованы осцилляции Раби в трехуровневой системе с периодической накачкой в условиях резонанса и вне резонанса. Показано, что вероятности Ландау–Зинера могут быть рассмотрены в двух режимах, характеризуемых ступенчатои биениеподобным поведением вероятности. Переход между режимами осуществляется с помощью контроля отношения между двумя характерными временами в задаче. Продемонстрировано, что в трехуровневой системе с периодической накачкой при условии, когда прямые переходы между определенными парами уровней разрешены, проблема может быть сведена к двухуровневой модели Раби. В случае, когда прямые переходы между парами уровней запрещены, предсказаны нерезонансные осцилляции Раби, которые включают процессы туннелирования второго порядка. Предсказанный эффект может быть обнаружен с помощью измерения относительной заселенности состояний транзистора с той же четностью. 2018 Article Landau–Zener transitions and Rabi oscillations in a Cooper-pair box: beyond two-level models / A.V. Parafilo, M.N. Kiselev// Физика низких температур. — 2018. — Т. 44, № 12. — С. 1692-1699. — Бібліогр.: 34 назв. — англ. 0132-6414 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/176464 en Физика низких температур Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України

Landau–Zener transitions and Rabi oscillations in a Cooper-pair box: beyond two-level models

Репозитарії

Схожі ресурси