用于化学活化解量子模拟的参量振荡器中的不对称性控制

耗散隧穿仍是量子力学中的基石效应。在化学中，它在控制化学反应速率方面起着至关重要的作用，通常被建模为沿反应坐标从一个势阱到另一个势阱的运动。这些势阱中能级的相对位置强烈影响反应动力学。配备精确隧穿速率测量能力的完全可调不对称双势阱将使化学研究受益匪浅。在本文中，我们展示了一个量子模拟器系统，该系统由具有三阶非线性的连续驱动 Kerr 参量振荡器组成，可在量子机制下运行以创建完全可调的不对称双势阱。我们的实验利用了低噪声、全微波控制系统，并基于隧穿 Josephson 结电路对“阱信息”进行高效率读出。我们探索了参数空间中隧穿共振图谱上的反应速率。我们发现了两个新的且违背直觉的效应：(i) 弱不对称性可以显著降低活化速率，即使系统初始化所在的势阱被变得更浅；(ii) 隧穿共振的线宽作为势阱深度和不对称性的函数，在窄线和宽线之间交替变化。我们通过数值模拟预测，这两种效应也将在量子机制下的普通化学双势阱系统中表现出来。我们的工作是开发基于量子参量过程的质子转移反应模拟分子模拟器的第一步。