利用超导电路测量与控制射频量子
量子物理
2020-04-21 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
在本博士论文中，我们将介绍导致射频电路量子电动力学系统（RFcQED）实现的理论与实验工作。在第 2 章，我们给出在 Rabi 模型背景下表述的电路 QED 哈密顿量的详细推导，并提取出交叉 Kerr 相互作用的表达式。讨论了 RFcQED 中对耦合速率的要求，其中之一是需将耦合速率相较典型电路 QED 器件大幅提高。在第 3 章，我们涵盖两种在电路 QED 系统中增大耦合的实验方法，一种利用高阻抗谐振腔，第二种利用大耦合电容。在第 4 章，我们结合这两种方法实现 RFcQED。通过强色散耦合，我们测量了兆赫兹谐振腔中的单个光子，通过冷却谐振腔至基态或制备 Fock 态演示了量子控制，并最终以纳秒分辨率观测到这些态的重新热化。在第 5 章，我们介绍 QuCAT（Python 中的量子电路分析工具），一个可用于设计诸如本论文所述电路 QED 系统的软件包。在第 6 章，我们讨论广义相对论与量子力学之间的某些相互作用如何无法用我们当前的物理定律描述。特别地，我们展示射频机械振子是如何作为在此 regime 中进行实验的理想候选者。在第 7 章，我们展示将此类机械振子耦合到弱非谐超导电路（如 transmon 量子比特或 RFcQED 系统）的前景。
引用
@article{arxiv.2004.09153,
title = {Measuring and controlling radio-frequency quanta with superconducting circuits},
author = {Mario Florentin Gely},
journal= {arXiv preprint arXiv:2004.09153},
year = {2020}
}
备注
PhD thesis, 212 pages, 67 figures. Heavily compressed figures, see DOI for full resolution