Динамический хаос в связанной системе кубита с фотонным полем под действием электромагнитных импульсов

В последние годы были достигнуты большие успехи в создании высокодобротных резонаторов (с добротностью более миллиона) со встроенными джозефсоновскими переходами или искусственными атомами, два нижних уровня которых действуют как кубиты. Интерес к таким системам связан с возможностью создания на их основе устройств для квантовых вычислений, в которых искусственные атомы играют роль кубитов, а фотоны используются для манипулирования кубитами. Кроме того, кубиты могут использоваться для генерации и детектирования фотонов. В данной работе изучается нестационарная динамика кубита, связанного с однофотонной модой в высокодобротном резонаторе. В стационарном случае кубит и фотон образуют долгоживущие связанные состояния, которые мы будем называть «фотон-кубитный атом». В случае слабой связи кубита с полем известны точные уровни и волновые функции такого фотон-кубитного атома, полученные в приближении Джейнса-Каммингса. Впервые изучена устойчивость и хаотическая динамика данной системы под действием коротких электромагнитных импульсов. Рассмотрены два режима возбуждения связанной системы, при которых реализуется классическая и квантовая динамика фотонного поля. В квазиклассическом случае построены сечения Пуанкаре, спектр мощности, вычисляется главный показатель Ляпунова и привлекается критерий перекрытия резонансов Чирикова, т.е. стандартные характеристики, позволяющие судить о появления хаоса. В квантовом случае анализируются аналоги ляпуновcкого показателя: эхо Лошмидта или out-of-time-order-correlators(OTOC) - коррелятор Ларкина-Овчинникова.