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强度方向任意调!西安交大实现超导量子电路调控关键突破:手性束缚态接近1

Evelyn Zhang

超导量子电路(circuit-QED)是一个在扩展性、集成性、调控性上都具有巨大优势的人工量子系统,是实现量子模拟的重要方案。

为了避免信息处理过程中的串扰,近年来科学家们开始关注在二维布线的量子芯片上实现可调的比特手性耦合。

最近,西安交通大学物理学院量子光学与量子信息团队王信副教授和李宏荣教授研究发现,通过借助circuit-QED特有的巨型原子效应,系统空间对称性会被量子波函数的干涉效应破坏。

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在一个由超导巨原子和约瑟夫森光子晶体波导(PCW)组成的系统中,研究人员们提出了可调的手性束缚态,而在其他量子系统中没有类似的设置。

手性束缚态的产生是由于巨原子与波导多个点的非局域耦合的干扰。手性可以通过改变原子-波导耦合或者改变PCW的外部偏压来调节。此外,手性束缚态可以诱导耦合在同一波导上的多个巨原子之间的定向偶极-偶极相互作用。

据该团队表示,该机制可以在超导电路的实验中实现,它可以作为一个可调工具箱来实现拓扑相变和量子模拟。这也是该机制首次在理论上被揭示。

研究表明,束缚态的手征参数可以接近于1。而且,该方案中的手性耦合强度和方向可以任意调节——这为可扩展的大规模量子计算提供了新的思路。

近期,这一重要研究成果发表在知名国际顶刊《物理评论快报》(Physical Review Letters)上,题为“Tunable Chiral Bound States with Giant Atoms”。


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