机械振子的量子态制备、层析与纠缠

精密设计的机械振子能够计时、滤波和感知运动，使其成为当今技术领域不可或缺的一部分。这些独特的能力促使人们通过将机械器件与工程化量子电路接口，将其引入量子领域。将微波频率机械谐振器与超导器件结合的建议，揭示了强大的量子声学处理器的可能性。与此同时，在多个机械系统中的实验已经展示了量子态控制与读出、声子数分辨以及声子介导的量子比特-量子比特相互作用。目前，这些声学平台缺乏能够用单个量子比特控制多个机械振子量子态的处理器，以及纠错所需的快速量子非破坏性测量。在这里，我们使用一个超导量子比特来控制和读出一对纳米机械谐振子的量子态。我们的器件能够执行快速的量子比特-力学交换操作，我们利用这些操作来确定性操控力学态。通过将量子比特同时置于与两个机械谐振子的强色散区域，我们通过 Ramsey 测量确定了谐振子的声子数分布。最后，我们展示了所制备的非经典和纠缠力学态的量子态层析成像。我们的结果代表了向量子声学处理器基于反馈操作迈出的具体一步。