Termalizzazione e defasamento in un sistema isolato di qubit accoppiati

Abstract degli autori

Per definizione, un sistema che evolve unitariamente non presenta defasamento né termalizza. Tuttavia, se si considera una parte di un sistema unitario, la situazione cambia. Qui analizziamo un insieme isolato di qubit accoppiati, considerando un qubit alla volta come sottosistema e formulando per esso, in modo autoconsistente, un’equazione maestra a debole accoppiamento. Gli oscillatori debolmente anarmonici e i qubit ideali (sistemi a due livelli) mostrano defasamento: nel limite dei tempi lunghi, gli elementi diagonali della matrice densità raggiungono uno stato stazionario, mentre gli elementi fuori diagonale dei qubit ideali decadono esponenzialmente. Nel caso dell’accoppiamento lineare tra i qubit, interagiscono soltanto quelli degeneri e il sistema non raggiunge una distribuzione termica. La non linearità, che nella nostra analisi assume la forma del mescolamento a tre onde, garantisce invece una distribuzione termica nel limite dei tempi lunghi, con una temperatura determinata univocamente dall’energia dello stato iniziale non termico. Infine, presentiamo un possibile schema sperimentale basato su un circuito quantistico superconduttore.