微波光子在合成频率维度的量子动力学
量子物理
2026-02-17 v1 光学
摘要
合成频率维度提供了一种强大的方法来模拟晶格模型和控制光子动力学。然而，将这一概念扩展到量子范畴，特别是单光子水平，仍在光子平台上具有挑战性。本文通过将超导量子比特集成到16米铝柔性缆中，演示了单光子演化的量子态初始化与检测。采用基于可调超导量子干涔阻塞器（SQUID）的调制器，用于合成晶格耦合和人造磁场。我们观察到单光子量子随机游走和布洛赫振荡，以及在晶格哈密顿量快速时间调制下实现的非绝热、单向频率转换，伴随带结构测量。该晶格连接性可轻松重新配置，以构建更高维度的晶格，利用多个驱动音调实现。我们的结果表明，超导量子电路作为可编程哈密顿量和可扩展合成晶格的灵活平台，具备灵活的单光子控制能力。
引用
@article{arxiv.2602.13736,
title = {Quantum dynamics of microwave photons in synthetic frequency dimension},
author = {Zheshu Xie and Luojia Wang and Jiawei Qiu and Libo Zhang and Yuxuan Zhou and Ziyu Tao and Wenhui Huang and Yongqi Liang and Jiajian Zhang and Yuanzhen Chen and Song Liu and Jingjing Niu and Yang Liu and Youpeng Zhong and Luqi Yuan and Dapeng Yu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2602.13736},
year = {2026}
}