Quantum simulation architecture for lattice bosons in arbitrary, tunable, external gauge fields

Physical Review A - Atomic, Molecular, and Optical Physics

Volumn 87, Issue 6, 2013, Pages

  Kapit, Eliot ^a  

^a UNIVERSITY OF OXFORD   (United Kingdom)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ARBITRARY DIMENSION; GAUGE FIELDS; OSCILLATING VOLTAGE; QUANTUM HALL; QUANTUM SIMULATIONS; RELATIVE PHASIS; SUPERCONDUCTING CIRCUIT; THREE JUNCTIONS;

BOSONS; OSCILLATORS (ELECTRONIC); QUANTUM CHEMISTRY; TOPOLOGY;

QUANTUM COMPUTERS;

EID: 84879466415     PISSN: 10502947     EISSN: 10941622     Source Type: Journal    
DOI: 10.1103/PhysRevA.87.062336     Document Type: Article

References (71)

1. R. B. Laughlin, Phys. Rev. Lett. PRLTAO 0031-9007 10.1103/PhysRevLett.50. 1395 50, 1395 (1983).
2. R. E. Prange and S. M. Girvin, The Quantum Hall Effect (Springer, New York, 1986).
3. D. Yoshoika, The Quantum Hall Effect (Springer-Verlag, Berlin, 1998).
4. A. Kitaev, Ann. Phys. APNYA6 0003-4916 10.1016/S0003-4916(02)00018-0 303, 2 (2003). (Pubitemid 36177417)
5. C. Nayak, S. H. Simon, A. Stern, M. Freedman, and S. D. Sarma, Rev. Mod. Phys. RMPHAT 0034-6861 10.1103/RevModPhys.80.1083 80, 1083 (2008).
6. N. R. Cooper, N. K. Wilkin, and J. M. F. Gunn, Phys. Rev. Lett. PRLTAO 0031-9007 10.1103/PhysRevLett.87.120405 87, 120405 (2001).
7. M. Hafezi, A. S. Sorensen, E. Demler, and M. D. Lukin, Phys. Rev. A PLRAAN 1050-2947 10.1103/PhysRevA.76.023613 76, 023613 (2007). (Pubitemid 47331054)
8. A. S. Sorensen, E. Demler, and M. D. Lukin, Phys. Rev. Lett. PRLTAO 0031-9007 10.1103/PhysRevLett.94.086803 94, 086803 (2005). (Pubitemid 40620676)
9. N. R. Cooper, Adv. Phys. ADPHAH 0001-8732 10.1080/00018730802564122 57, 539 (2009).
10. G. Moller and N. R. Cooper, Phys. Rev. Lett. PRLTAO 0031-9007 10.1103/PhysRevLett.103.105303 103, 105303 (2009).
11. L. Hormozi, G. Moller, and S. H. Simon, Phys. Rev. Lett. PRLTAO 0031-9007 10.1103/PhysRevLett.108.256809 108, 256809 (2012).
12. B. Juliá-Díaz, D. Dagnino, K. J. Günter, T. Graß, N. Barberán, M. Lewenstein, and J. Dalibard, Phys. Rev. A PLRAAN 1050-2947 10.1103/PhysRevA.84.053605 84, 053605 (2011).
13. B. Juliá-Díaz, T. Graß, N. Barberán, and M. Lewenstein, New J. Phys. NJOPFM 1367-2630 10.1088/1367-2630/14/5/055003 14, 055003 (2012).
14. J. Dalibard, F. Gerbier, G. Juzeliunas, and P. Öhberg, Rev. Mod. Phys. RMPHAT 0034-6861 10.1103/RevModPhys.83.1523 83, 1523 (2011).
15. I. Bloch, J. Dalibard, and W. Zwerger, Rev. Mod. Phys. RMPHAT 0034-6861 10.1103/RevModPhys.80.885 80, 885 (2008).
16. M. Y. Choi, Phys. Rev. B PRBMDO 0163-1829 10.1103/PhysRevB.50.10088 50, 10088 (1994).
17. A. Stern, Phys. Rev. B PRBMDO 0163-1829 10.1103/PhysRevB.50.10092 50, 10092 (1994).
18. R. Fazio and H. van der Zant, Phys. Rep. PRPLCM 0370-1573 10.1016/S0370-1573(01)00022-9 355, 235 (2001).
19. H. S. J. van der Zant, W. J. Elion, L. J. Geerligs, and J. E. Mooij, Phys. Rev. B PRBMDO 0163-1829 10.1103/PhysRevB.54.10081 54, 10081 (1996).
20. Y. Makhlin, G. Schoen, and A. Shnirman, Rev. Mod. Phys. RMPHAT 0034-6861 10.1103/RevModPhys.73.357 73, 357 (2001).
21. J. Clarke and F. K. Wilhelm, Nature (London) NATUAS 0028-0836 10.1038/nature07128 453, 1031 (2008). (Pubitemid 351871746)
22. A. Nunnenkamp, J. Koch, and S. M. Girvin, New J. Phys. NJOPFM 1367-2630 10.1088/1367-2630/13/9/095008 13, 095008 (2011).
23. M. Hafezi, E. Demler, M. Lukin, and J. Taylor, Nat. Phys. 1745-2473 10.1038/nphys2063 7, 907 (2011).
24. R. O. Umucalilar and I. Carusotto, Phys. Rev. A PLRAAN 1050-2947 10.1103/PhysRevA.84.043804 84, 043804 (2011).
25. M. Hafezi, M. D. Lukin, and J. M. Taylor, arXiv: 1301.1344v1.
26. S. Ashhab, A. O. Niskanen, K. Harrabi, Y. Nakamura, T. Picot, P. C. de Groot, C. J. P. M. Harmans, J. E. Mooij, and F. Nori, Phys. Rev. B PRBMDO 1098-0121 10.1103/PhysRevB.77.014510 77, 014510 (2008).
27. A. O. Niskanen, K. Harrabi, F. Yoshihara, Y. Nakamura, S. Lloyd, and J. S. Tsai, Science SCIEAS 0036-8075 10.1126/science.1141324 316, 723 (2007). (Pubitemid 46717675)
28. A. O. Niskanen, K. Harrabi, F. Yoshihara, Y. Nakamura, and J. S. Tsai, Phys. Rev. B PRBMDO 1098-0121 10.1103/PhysRevB.74.220503 74, 220503 (2006). (Pubitemid 44866777)
29. J. E. Mooij, T. P. Orlando, L. Levitov, L. Tian, C. H. van der Wal, and S. Lloyd, Science SCIEAS 0036-8075 10.1126/science.285.5430.1036 285, 1036 (2001).
30. T. P. Orlando, J. E. Mooij, L. Tian, C. H. van der Wal, L. S. Levitov, S. Lloyd, and J. J. Mazo, Phys. Rev. B PRBMDO 0163-1829 10.1103/PhysRevB.60.15398 60, 15398 (1999).
31. I. Chiorescu, Y. Nakamura, C. Harmans, and J. Mooij, Science SCIEAS 0036-8075 10.1126/science.1081045 299, 1869 (2003). (Pubitemid 36356651)
32. A. O. Lyakhov and C. Bruder, New. J. Phys. NJOPFM 1367-2630 10.1088/1367-2630/7/1/181 7, 181 (2005). (Pubitemid 41240779)
33. J. B. Majer, F. G. Paauw, A. C. J. ter Haar, C. J. P. M. Harmans, and J. E. Mooij, Phys. Rev. Lett. PRLTAO 0031-9007 10.1103/PhysRevLett.94.090501 94, 090501 (2005). (Pubitemid 40620591)
34. M. Grajcar, A. Izmalkov, S. H. W. van der Ploeg, S. Linzen, E. Il'ichev, T. Wagner, U. Hübner, H.-G. Meyer, A. M. van der Brink, S. Uchaikin, Phys. Rev. B PRBMDO 1098-0121 10.1103/PhysRevB.72.020503 72, 020503 (2005). (Pubitemid 41506815)
35. S. Matsuo, K. Furuta, T. Fujii, K. Nagai, and N. Hatakenaka, Appl. Phys. Lett. APPLAB 0003-6951 10.1063/1.2772770 91, 093103 (2007). (Pubitemid 47352333)
36. K. Kakuyanagi, T. Meno, S. Saito, H. Nakano, K. Semba, H. Takayanagi, F. Deppe, and A. Shnirman, Phys. Rev. Lett. PRLTAO 0031-9007 10.1103/PhysRevLett. 98.047004 98, 047004 (2007). (Pubitemid 46155734)
37. J. Bourassa, J. M. Gambetta, A. A. Abdumalikov, O. Astafiev, Y. Nakamura, and A. Blais, Phys. Rev. A PLRAAN 1050-2947 10.1103/PhysRevA.80.032109 80, 032109 (2009).
38. L. Jiang, C. L. Kane, and J. Preskill, Phys. Rev. Lett. PRLTAO 0031-9007 10.1103/PhysRevLett.106.130504 106, 130504 (2011).
39. J. Koch, A. A. Houck, K. L. Hur, and S. M. Girvin, Phys. Rev. A PLRAAN 1050-2947 10.1103/PhysRevA.82.043811 82, 043811 (2010).
40. S. Korenbilt, D. Kafri, W. C. Campbell, R. Islam, E. E. Edwards, Z.-X. Gong, G.-D. Lin, L.-M. Duan, J. Kim, K. Kim, New. J. Phys. NJOPFM 1367-2630 10.1088/1367-2630/14/9/095024 14, 095024 (2012).
41. B. P. Lanyon, C. Hempel, D. Nigg, M. Müller, R. Gerritsma, F. Zäringer, P. Schindler, J. T. Barreiro, M. Rambach, G. Kirchmair, Science SCIEAS 0036-8075 10.1126/science.1208001 334, 57 (2011).
42. P. Hauke, O. Tieleman, A. Celi, C. Ölschläger, J. Simonet, J. Struck, M. Weinber, P. Windpassinger, K. Sengstock, M. Lewenstein, Phys. Rev. Lett PRLTAO 0031-9007 10.1103/PhysRevLett.109.145301 109, 145301 (2012).
43. J. Koch, T. M. Yu, J. Gambetta, A. A. Houck, D. I. Schuster, J. Majer, A. Blais, M. H. Devoret, S. M. Girvin, and R. J. Schoelkopf, Phys. Rev. A PLRAAN 1050-2947 10.1103/PhysRevA.76.042319 76, 042319 (2007). (Pubitemid 47569070)
44. J. A. Schreier, A. A. Houck, J. Koch, D. I. Schuster, B. R. Johnson, J. M. Chow, J. M. Gambetta, J. Majer, L. Frunzio, M. H. Devoret, Phys. Rev. B PRBMDO 1098-0121 10.1103/PhysRevB.77.180502 77, 180502 (2008).
45. A. A. Houck, J. Koch, M. H. Devoret, S. M. Girvin, and R. J. Schoelkopf, Quantun Inf. Process 1570-0755 10.1007/s11128-009-0100-6 8, 105 (2009).
46. M. D. Reed, L. DiCarlo, B. R. Johnson, L. Sun, D. I. Schuster, L. Frunzio, and R. J. Schoelkopf, Phys. Rev. Lett. PRLTAO 0031-9007 10.1103/PhysRevLett.105.173601 105, 173601 (2010).
47. B. Thimmel, P. Nalbach, and O. Terzidis, Eur. Phys. J. B EPJBFY 1434-6028 10.1007/s100510050758 9, 207 (1999).
48. A. Izmalkov, M. Grajcar, E. Il'ichev, Th. Wagner, H.-G. Meyer, A. Yu. Smirnov, M. H. S. Amin, A. Maassen van den Brink, and A. M. Zagoskin, Phys. Rev. Lett. PRLTAO 0031-9007 10.1103/PhysRevLett.93.037003 93, 037003 (2004).
49. R. Harris, A. J. Berkley, M. W. Johnson, P. Bunyk, S. Govorkov, M. C. Thom, S. Uchaikin, A. B. Wilson, J. Chung, E. Holtham, Phys. Rev. Lett. PRLTAO 0031-9007 10.1103/PhysRevLett.98.177001 98, 177001 (2007). (Pubitemid 46644547)
50. F. G. Paauw, A. Fedorov, C. J. P. M. Harmans, and J. E. Mooij, Phys. Rev. Lett. PRLTAO 0031-9007 10.1103/PhysRevLett.102.090501 102, 090501 (2009).
51. R. Harris, M. W. Johnson, T. Lanting, A. J. Berkley, J. Johansson, P. Bunyk, E. Tolkacheva, E. Ladizinsky, N. Ladizinsky, T. Oh, Phys. Rev. B PRBMDO 1098-0121 10.1103/PhysRevB.82.024511 82, 024511 (2010).
52. H. Paik, D. I. Schuster, L. S. Bishop, G. Kirchmair, G. Catelani, A. P. Sears, B. R. Johnson, M. J. Reagor, L. Frunzio, L. I. Glazman, Phys. Rev. Lett PRLTAO 0031-9007 10.1103/PhysRevLett.107.240501 107, 240501 (2011).
53. J. Chang, M. R. Vissers, A. D. Corcoles, M. Sandberg, J. Gao, D. W. Abraham, J. M. Chow, J. M. Gambetta, M. B. Rothwell, G. A. Keefe, arXiv: 1303.4071.
54. D. Hofstadter, Phys. Rev. B 0556-2805 10.1103/PhysRevB.14.2239 14, 2239 (1976).
55. M. Kohmoto, Phys. Rev. B PRBMDO 0163-1829 10.1103/PhysRevB.39.11943 39, 11943 (1989).
56. F. F. Assaad and S. Biskamp, Phys. Rev. B PRBMDO 0163-1829 10.1103/PhysRevB.51.1605 51, 1605 (1995).
57. R. N. Palmer, A. Klein, and D. Jaksch, Phys. Rev. A PLRAAN 1050-2947 10.1103/PhysRevA.78.013609 78, 013609 (2008);
58. R. N. Palmer and D. Jaksch, Phys. Rev. Lett. 0031-9007 10.1103/PhysRevLett.96.180407 96, 180407 (2006). (Pubitemid 43726705)
59. C. Zhang, V. W. Scarola, S. Tewari, and S. D. Sarma, Proc. Natl. Acad. Sci. USA PNASA6 0027-8424 10.1073/pnas.0709075104 104, 18415 (2007). (Pubitemid 350214396)
60. R. O. Umucalilar, H. Zhai, and M. O. Oktel, Phys. Rev. Lett. PRLTAO 0031-9007 10.1103/PhysRevLett.100.070402 100, 070402 (2008). (Pubitemid 351393606)
61. E. Kapit and E. Mueller, Phys. Rev. Lett. PRLTAO 0031-9007 10.1103/PhysRevLett.105.215303 105, 215303 (2010).
62. R. O. Umucalilar and E. J. Mueller, Phys. Rev. A PLRAAN 1050-2947 10.1103/PhysRevA.81.053628 81, 053628 (2010).
63. E. Kapit, P. Ginsparg, and E. Mueller, Phys. Rev. Lett. PRLTAO 0031-9007 10.1103/PhysRevLett.108.066802 108, 066802 (2012).
64. F. Yoshihara, K. Harrabi, A. O. Niskanen, Y. Nakamura, and J. S. Tsai, Phys. Rev. Lett. PRLTAO 0031-9007 10.1103/PhysRevLett.97.167001 97, 167001 (2006). (Pubitemid 44600749)
65. S. Das Sarma, M. Freedman, and C. Nayak, Phys. Rev. Lett. PRLTAO 0031-9007 10.1103/PhysRevLett.94.166802 94, 166802 (2005). (Pubitemid 40620334)
66. P. Bonderson, A. Kitaev, and K. Shtengel, Phys. Rev. Lett. PRLTAO 0031-9007 10.1103/PhysRevLett.96.016803 96, 016803 (2006). (Pubitemid 43248386)
67. R. L. Willett, L. N. Pfeiffer, and K. W. West, Phys. Rev. B PRBMDO 1098-0121 10.1103/PhysRevB.82.205301 82, 205301 (2010).
68. S. An, P. Jiang, H. Choi, W. Kang, S. H. Simon, L. N. Pfeiffer, K. W. West, and K. W. Baldwin, arXiv: 1112.3400.
69. L. Hormozi, G. Zikos, N. E. Bonesteel, and S. H. Simon, Phys. Rev. B PRBMDO 1098-0121 10.1103/PhysRevB.75.165310 75, 165310 (2007).
70. X.-C. Yao, T.-X. Wang, H.-Z. Chen, W.-B. Gao, A. G. Fowler, R. Raussendorf, Z.-B. Chen, N.-L. Liu, C.-Y. Lu, Y.-J. Deng, Nature (London) NATUAS 0028-0836 10.1038/nature10770 482, 489 (2012).
71. A. G. Fowler, M. Mariantoni, J. M. Martinis, and A. N. Cleland, Phys. Rev. A PLRAAN 1050-2947 10.1103/PhysRevA.86.032324 86, 032324 (2012).