量子磁子学中磁子数态的分辨

固态系统中的集体激发模式在电路量子电动力学、腔光力学和量子磁子学中发挥着核心作用。在后者中，铁磁体中集体激发模式的量子（称为磁子）与量子比特相互作用，提供了在磁子学中探索量子现象所需的非线性。未来量子磁子学系统的一个关键要素是探测磁子态的能力。在此，我们观察到了与超导量子比特相干耦合的毫米级铁磁体中的单个磁子。具体而言，在混合系统处于强色散区的情况下，我们在 transmon 量子比特的谱测量中分辨出了磁子数态。这使我们能够检测到铁磁体磁偶极子的变化，其等效于在超过 $10^{19}$ 个自旋中翻转单个自旋。量子磁子学的强色散区开启了将超导量子比特编码到非经典磁子态的可能性，有望为超导量子处理器与光学光子提供相干接口。