波导介导的强耦合区人工原子相互作用

波导量子电动力学研究一维辐射通道中量子发射体的光子介导相互作用。尽管此前已在多种物理系统中观测到此类相互作用的特征，但相干协同动力学的观测一直被原子向波导的辐射衰减所掩盖。利用作为人工原子并与微波共面波导耦合的 transmon 量子比特，我们在此观测到一个开放系统中的动力学振荡，其中一个指定的探测量子比特与一组量子比特的纠缠暗态相互作用，该暗态作为原子腔有效地囚禁辐射。由于光子介导相互作用的集体增强，该量子比特-腔系统实现了 $\mathcal{C}=172$ 的大合作性，进入强耦合区。暗态腔的量子相干性也通过其单激发能级的非线性响应进行了探究。经现实改良后，该系统适用于研究大（$N>10$）量子自旋链的多体动力学、按需合成高度非经典辐射场，以及在退相干自由子空间内编码的信息上高保真地实现通用量子逻辑操作。