电路 QED 谐振子中少量光子数的测量

谐振子中涨落光子与量子比特的失谐相互作用会增加量子比特的退相位速率。我们利用这一效应来测量相干或热驱动下腔内光子的较小平均数目。为了进行频谱分辨，我们通过对量子比特施加 Carr-Purcell-Meiboom-Gill（CPMG）序列，并记录量子比特在量子比特 $\pi$-脉冲之间不同周期下的退相位速率来实现。随后，我们使用针对非高斯噪声 regime 且任意比值 $2\chi/\kappa$ 推导出的光子诱导退相位速率公式来分析记录的数据，其中 $2\chi$ 是单光子引起的量子比特频率移动，$\kappa$ 是谐振子衰减速率。我们表明所给出的 CPMG 退相位速率公式与实验结果吻合良好，并展示了在几个 $10^{-4}$ 量级上对热光子和相干光子布居数的测量。