对声子数敏感的机电系统

我们利用具有 4 GHz 跃迁频率的微波超导量子比特的强内禀非线性，直接探测并控制以 25 MHz 振动的微机械振子的能量。量子比特与振子以约 $2\pi\times$22 MHz 的速率静电耦合。在此远失谐 regime 下，量子比特频率每被一个振子声子移动 0.52 MHz，约为 3.7 MHz 量子比特线宽的 14%。该量子比特表现为振动能量探测器，并可由其线型提取振子的声子数分布。我们通过驱动数态敏感的边带跃迁并制备显著非热态来操控该分布。最后，通过驱动较低频率的边带跃迁，我们冷却振子并将其基态布居数提高至 0.48$\pm$0.13，接近热平衡时值的 8 倍。这些结果展示了一类新的机电实验，其作为量子非破坏测量与非经典态制备的一种有前景的策略。