超导量子比特阵列对非破坏探测单微波光子的量子电动力学

通过一致地应用量子电动力学形式,我们建立了一个综合理论框架,描述波导腔谐振子中单微波光子与超导 transmon 量子比特阵列的相互作用。特别地,我们分析了微波光子对激发谐振腔的弱探测信号所产生阵列响应的影响。研究表明,高品质因子腔提供了更好的响应频谱分辨率,而中等品质因子腔允许对单光子探测具有更好的灵敏度。值得注意的是,我们的分析表明,在现实系统参数范围内,即使是腔中单个量子比特也能探测到单光子信号。我们还讨论了光子的量子性质与谐振腔的电动力学性质如何影响量子比特阵列的响应。我们的结果为指导由量子比特阵列构成的量子器件(尤其是那些使用需要透射或反射显式表达式的腔的器件)的开发与设计提供了有效的理论背景。