Quantum Emulation of Coherent Backscattering in a System of Superconducting Qubits

In condensed matter systems, coherent backscattering and quantum interference in the presence of time-reversal symmetry lead to well-known phenomena, such as weak localization (WL) and universal conductance fluctuations (UCFs). Here we use multipass Landau-Zener transitions at the avoided crossing of a highly coherent superconducting qubit to emulate these phenomena. The average and standard deviations of the qubit transition rate exhibit a dip and peak when the driving waveform is time-reversal symmetric, analogous to WL and UCFs, respectively. The higher coherence of this qubit enabled the realization of both effects, in contrast to the earlier work by Gustavsson et al. [Phys. Rev. Lett. 110, 016603 (2013)], who successfully emulated UCFs, but did not observe WL. This demonstration illustrates the use of nonadiabatic control to implement quantum emulation with superconducting qubits.Fil: Gramajo, Ana Laura. Massachusetts Institute of Technology; Estados Unidos. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; ArgentinaFil: Campbell, Dan. Massachusetts Institute of Technology; Estados UnidosFil: Kannan, Bharath. Massachusetts Institute of Technology; Estados UnidosFil: Kim, David K.. Massachusetts Institute of Technology. Lincoln Laboratory; Estados UnidosFil: Melville, Alexander. Massachusetts Institute of Technology. Lincoln Laboratory; Estados UnidosFil: Niedzielski, Bethany. Massachusetts Institute of Technology; Estados UnidosFil: Yoder, Jonilyn L.. Massachusetts Institute of Technology. Lincoln Laboratory; Estados UnidosFil: Sánchez, María José. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche | Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche; ArgentinaFil: Domínguez, Daniel. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; ArgentinaFil: Gustavsson, Simon. Massachusetts Institute of Technology; Estados UnidosFil: Oliver, William D.. Massachusetts Institute of Technology; Estados Unido