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Fast topological pumping for the generation of large-scale Greenberger–Horne–Zeilinger states in a superconducting circuit

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Frontiers of physics 2022年第6期17卷 143-161页

作者： Jin-Xuan Han Jin-Lei Wu Zhong-Hui Yuan Yan Xia Yong-Yuan Jiang Jie Song School of Physics Harbin Institute of TechnologyHarbin 150001China Department of Optoelectronics Science Harbin Institute of TechnologyWeihai 264209China Department of Physics Fuzhou UniversityFuzhou 350002China Collaborative Innovation Center of Extreme Optics Shanxi UniversityTaiyuan 030006China Key Laboratory of Micro-Nano Optoelectronic Information System Ministry of Industry and Information TechnologyHarbin 150001China Key Laboratory of Micro-Optics and Photonic Technology of Heilongjiang Province Harbin Institute of TechnologyHarbin 150001China

Topological pumping of edge states in the finite lattice with nontrivial topological phases provides a powerful means for robust excitation transfer,requiring extremely slow evolution to follow an adiabatic transfer.Here,we propose fast topological pumping via edge channels to generate large-scale Greenberger–Horne–Zeilinger(GHZ)states in a topological superconducting circuit with a sped-up evolution process.The scheme indicates a conceptual way of designing fast topological pumping related to the instantaneous energy spectrum characteristics rather than relying on the shortcuts to adiabaticity.Based on fast topological pumping,large-scale GHZ states show greater robustness against on-site potential defects,the fluctuation of couplings and losses of the system in comparison with the conventional adiabatic topological pumping.With experimentally feasible qutrit-resonator coupling strengths and moderate decay rates of qutrits and resonators,fast topological pumping drastically improves the scalability of GHZ states with a high fidelity.Our work opens up prospects for the realization of large-scale GHZ states based on fast topological pumping in the superconducting quantum circuit system,which provides potential applications of topological matters in quantum information processing.

关键词： topological pumping superconducting ciruit large-scale Greenberger-Horne-Zeilinger states

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