微波频段下的超高增益单光子晶体管
量子物理
2022-11-21 v1
摘要
能够以单个门控光子切换或放大光信号的光子晶体管，需要在单光子层级具备强非线性相互作用。电路量子电动力学为产生此类相互作用提供了极大的灵活性，因而可作为实现高性能单光子晶体管的有效平台。本文在微波频段演示了这样一种光子晶体管。我们的器件由两个与超导量子比特色散耦合的微波腔组成。单个门控光子通过一个腔在量子比特态上印加相移，并进一步偏移另一个腔的共振频率。以此方式，我们实现了高达 53.4 dB 的晶体管增益，消光比优于 20 dB。我们的器件在光增益方面比先前的光学频段器件高出数个数量级，这表明其在微波量子光子学与量子信息处理领域具有巨大应用潜力。
引用
@article{arxiv.2211.10053,
title = {An ultra-high gain single-photon transistor in the microwave regime},
author = {Zhiling Wang and Zenghui Bao and Yan Li and Yukai Wu and Weizhou Cai and Weiting Wang and Xiyue Han and Jiahui Wang and Yipu Song and Luyan Sun and Hongyi Zhang and Luming Duan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2211.10053},
year = {2022}
}