光子介导的两个 Andreev 能级量子比特的长程耦合

在超导弱连接中，超电流由 Andreev 束缚态 (ABSs) 承载，后者由电子及其时间反演伙伴的相位相干反射形成。单个高透射率 ABS 可作为一个理想的紧凑两能级系统，因其与下一个 ABS 的能量差可能很大。尽管此类 Andreev 能级量子比特 (ALQs) 的相干操控已被演示，但两个 ALQ 之间的长程耦合——对先进量子比特架构所必需——尚未实现。在此，我们演示了两个 ALQ 之间的相干远程耦合，由一种新型超导微波腔耦合器中的微波光子所介导。该耦合器承载两个具有不同外部端口耦合速率的模式。这使我们能利用强耦合模式对每个量子比特进行快速读取，而弱耦合模式被用于介导量子比特间的耦合。当两量子比特均调谐至与该弱耦合模式共振时，我们发现具有避免交叉的激发谱，与 Tavis-Cummings 模型非常吻合。基于此模型，我们识别出高度纠缠的两量子比特态，其纠缠通过六毫米的距离介导。该工作确立了 ALQ 作为紧凑且可扩展的固态量子比特的地位。