攀登Jaynes-Cummings阶梯并观测腔QED系统中的√n非线性
介观与纳米尺度物理
2009-02-17 v1 超导电性
量子物理
摘要
已经非常活跃的腔量子电动力学（QED）领域，传统上在原子系统中研究，最近因半导体和超导系统的实验出现而获得了新的动力。在这些固态实现中，通过按需设计许多特征参数，实现了新颖的量子光学实验。在腔QED中，真空拉比模式分裂的观测是一个标志性实验，旨在探测单个量子水平上物质-光相互作用的本质。然而，这种效应至少在原则上可以经典地解释为两个耦合线性振荡器的简正模式分裂。已有建议认为，观测Jaynes-Cummings能量阶梯中谐振原子-光子耦合强度随光子数n的平方根标度，足以证明系统本质上是量子力学的。在此，我们报告了这种特征性量子非线性的直接光谱观测。通过测量耦合系统的光子自由度，我们的测量为腔QED中谐振原子-场相互作用的量子本质提供了明确、长期寻求的光谱证据。我们使用光谱泵浦和探测技术，探索了涉及多达两个光子的原子-光子叠加态。实验在电路QED装置中进行，其中通过嵌入高质量片上微波腔中的超导量子比特的大偶极耦合强度和长相干时间实现了超强耦合。
引用
@article{arxiv.0902.1827,
title = {Climbing the Jaynes-Cummings Ladder and Observing its Sqrt(n) Nonlinearity in a Cavity QED System},
author = {J. M. Fink and M. Goeppl and M. Baur and R. Bianchetti and P. J. Leek and A. Blais and A. Wallraff},
journal= {arXiv preprint arXiv:0902.1827},
year = {2009}
}
备注
ArXiv version of manuscript published in Nature in July 2008, 5 pages, 5 figures, hi-res version at http://www.finkjohannes.com/SqrtNArxivPreprint.pdf