混合量子电机械系统中纳米谐振器-量子比特相互作用的测量

在过去十年中，探测机械系统运动自由度基本量子性质的实验快速发展。一种有前景的方法是使用结合超导量子比特和微波电路的混合电机械系统。然而，这些系统发展面临的一个关键挑战是实现力学与量子比特之间的强耦合，同时降低量子比特和机械模式与环境的耦合。在此，我们报道了一个量子比特耦合机械谐振器系统的测量，该系统由超高频率纳米谐振器和长相干时间超导transmon量子比特构成，嵌入超导共面波导腔中。结果表明，纳米谐振器与transmon具有相称的能量，且transmon相干时间比较之前所有报道的量子比特耦合纳米谐振器大一个数量级。此外，我们展示了这一新混合量子系统的数值模拟与光谱测量吻合良好，并表明我们器件中的纳米谐振器处于低热占据数，接近其基态，充当量子比特所见的耗散浴。我们还概述了如何将该系统很快发展为用于实施更先进实验的平台，这些实验与量子信息处理和量子热力学直接相关，包括纳米谐振器量子噪声特性、库工程以及纳米机械量子态产生与探测的研究。