一种具有灵活连接性和带隙平坦能带的光子介导自旋模型的电路QED晶格系统

量子自旋模型在凝聚态物理中无处不在，但其经典模拟仍然极具挑战性。因此需要具有多种自旋-自旋相互作用和测量通道的实验测试平台。微波光子介导的超导量子比特之间的相互作用为这样的测试平台提供了一条有前景的潜在途径，其中固有的强光-物质耦合即使在虚光子介导过程中也能实现显著的相互作用。在这种方法中，自旋模型的连接性由光子模式结构而非量子比特的空间结构决定。已经证明共面波导（CPW）谐振器晶格允许极灵活的连接性，因此可以容纳大量光子介导的自旋模型。然而，具有非平凡能带结构的大规模CPW晶格此前从未成功与超导量子比特结合。这里我们展示了首个此类器件，其特征为具有多个transmon量子比特的准一维CPW晶格。我们证明了超导量子比特读出和诊断技术可以推广到这种高度多模环境，并观察到由谐振器晶格能带介导的有效量子比特-量子比特相互作用。该器件完成了在欧几里得一维或二维空间或负曲率双曲空间中实现CPW晶格与量子比特结合所需的工具包，并为具有多种连接性的驱动-耗散自旋模型铺平了道路。