利用工程化二次相互作用对微波光子进行量子非破坏性测量

我们提出了一种包含约瑟夫森结的量子电路，该电路由两个非简谐振子组成，并通过相互作用 $g\gamma_{1}^{2}\gamma_{2}^{2}$ 耦合，其中 $\gamma_{1}$ 和 $\gamma_{2}$ 是类位置坐标。这种耦合方式允许通过监测第二个振子的频率，对一个振子的能量进行量子非破坏性测量。尽管耦合强度 $g$ 与振子的最大光子存储容量之间存在基本的权衡，但在微秒量级的时间尺度上，仍有可能实现对多达 10 个光子的高保真度探测。我们讨论了观测光子数量子跳跃的可能性及相关应用。