用于单微波光子发射与探测的 Transmon 架构
量子物理
2026-05-05 v2
摘要
我们开发了一种紧凑的 transmon 发射器/探测器 (TED) 超导电路，并展示了其作为单光子源和探测器的双重功能。在我们的装置中，由源 TED 发射的光子通过一根米长的同轴电缆传输，经过环行器路由，并由测量 TED 捕获。两个 TED 模块以标称相同的参数运行，突显了这种新颖架构的灵活性。此外，我们引入了一种专为 TED 定制的高效微波光子探测方案。使用该装置，我们探测到了 60% 发射的 Fock 态光子，并推断出在测量 TED 输入端的探测效率为 95%，我们利用相干态测量对其进行了校准。复位和光子发射/探测过程各需约 ，受限于我们选择的 TED 参数，最小协议持续时间为 。最终，TED 展示了最近开发的 double transmon coupler (DTC) 的一种新用例：作为相干数据 transmon 与波导之间的紧凑、即插即用、可调谐且跃迁选择性的链路。像 TED 这样的电路将在量子信息处理中发挥至关重要的作用，通过促进无条件快速复位、实现微波光子计量学，并作为新兴的量子通信接口 (QCI) 来促进这一过程。QCI 介导低温恒温器内量子处理单元 (QPU) 之间的纠缠分发，或与微波-光转换器接口以用于长程量子网络。
引用
@article{arxiv.2601.11378,
title = {Transmon Architecture for Emission and Detection of Single Microwave Photons},
author = {Daniel L. Campbell and Stephen McCoy and Melinda Andrews and Alexander Madden and Viva R. Horowitz and Bakir Husremović and Samuel Marash and Christopher Nadeau and Man Nguyen and Andrew M. Brownell and Derrick Sica and Michael Senatore and Samuel Schwab and Erin Sheridan and Matthew D. LaHaye},
journal= {arXiv preprint arXiv:2601.11378},
year = {2026}
}
备注
20 pages, 10 figures, 2 tables