量子态的选择性放大

我们预测了在量子两水平系统 (TLS) 耦合共振腔时会发生的一种新现象。通过对 TLS 与腔共振进行一系列 N 个矩形偏置脉冲控制（其中第 m 个脉冲长度按 $1/\sqrt{m}$ 比例缩放），我们将准确地劲激活腔中的 N 光子态 $|N$，但仅当 TLS 最初处于合适的量子态（“go”态）时才会如此。否则，腔中光子数将保持在 N 附近的较小值（即选择性放大）。如果 TLS 处于“go”态和“no go”态的相干叠加态，腔将处于态的叠加态，其中态 $|N$ 的权重与初始“go”分量相同。该效应源于腔中光子数 N 对 Rabi 振荡频率的 $\sqrt{N+1}$ 依赖性。该效应对噪声、脉冲形状、有限温度、TLS 脱落以及与腔共振的偏离都稳健可靠。该效应可作为读取耦合于共振腔的量子比特态的手段。