基于空间分离纳米磁体的超强耦合 regime 下 on-chip Dicke 型磁极子极化子

量子电动力学是混合量子系统的核心，后者是未来技术不可或缺的组成部分。狄克模型的热力学极限——这一描述此类系统的基本模型——预测出平衡超瑞斯辐射相变和基态两模 squeezing 等奇异量子现象。然而，由于 gauge 不变的自相互作用项阻碍了此类现象的实现，真正的 Dicke 系统的实验实现一直未能实现。本文报道了一种 on-chip 实现的 Dicke 型系统，利用空间分离的铁磁体阵列中集体激发与超导共振器之间的超强磁偶极耦合，导致磁极子极化子的产生。关键在于，这种空间分离的体系结构允许在不增加自相互作用能量的前提下增强耦合强度。我们实验确认了来自逆转项的 Bloch-Siegert 位移，以及抑制观察关键 Dicke 物理所必需的自激发项。我们的结果建立了一个灵活的平台，为探索量子集体耦合物理提供了实验基础，并为利用 Dicke 物理实现集成量子器件开辟了通路。