库珀对配对增强的高阶光子过程的光谱特征

诱导单个光子之间的相互作用是光子量子信息和研究多体光子态的关键。超导电路非常适合将强相互作用与低损耗相结合。通常，微波光子存储在一个由约瑟夫森结并联的LC振荡器中，其中结上的零点相位涨落决定了光子相互作用的强度和阶数。大多数超导非线性振荡器在小的相位涨落下工作，其中双光子Kerr相互作用占主导。在我们的实验中，我们用一个有利于配对库珀对隧穿的偶极元件并联了一个高阻抗LC振荡器。这导致了3.4的大相位涨落，进入了一个跃迁频率随激发数非单调变化的区域。通过光谱学，我们提取了双光子、三光子和四光子相互作用能，它们都具有相似的强度且超过了光子损耗率。我们的结果为微波量子光学中的高阶光子相互作用开辟了一个新领域。