具有可调规范对称性的非平面量子比特

电路量子电动力学将约瑟夫森结量子比特嵌入超导腔中，已成为量子计算和量子模拟的领先方法。尽管已经探索了电路几何的多种排列，但约瑟夫森连接迄今为止是平面的，使其实际上具有低维性。在这里，我们展示了一个非平面量子比特——一个3×3交叉条约瑟夫森阵列——产生了磁通可调的Z₃组合规范对称性，当网络化为晶格时，可能实现自旋液体行为。观察到的激发谱与经过训练以生成变分量子态的神经网络的预测表现出极好的一致性，证明我们对我们高维量子系统具有预测能力。CGS点附近的精细结构分裂与由于实验缺陷导致的弱隧穿或对称性破缺相容。我们还使用超导腔外部诱导对称性破缺，观察到在CGS点处对称性的恢复，其中基态仅相差一个Z₃相位。这项工作启动了一个使用电路量子电动力学工具箱探索晶格规范理论的通用程序。更广泛地说，引入非平面约瑟夫森连接为在几乎任何可想象的维度和几何形状中探索结构开辟了广阔的实验和理论空间。