La electrodinámica cuántica de la cavidad del circuito híbrido con un resonador micromecánico

Área de la Ciencia:

• La física cuántica es la física cuántica.
• Física del estado sólido física del estado sólido.
• La ciencia de la información cuántica es una ciencia cuántica.

Sus antecedentes:

• Los sistemas cuánticos híbridos, que combinan distintos grados de libertad como la electrodinámica cuántica de cavidad e iones atrapados, son cruciales para la física fundamental y el control de la información cuántica.
• La combinación de estados atómicos de larga vida con circuitos superconductores ofrece una avenida prometedora para las tecnologías cuánticas.

Objetivo del estudio:

• Para integrar la electrodinámica cuántica de la cavidad del circuito con los fonones mediante el acoplamiento de un qubit transmon superconductor a un resonador micromecánico.
• Investigar el sistema electromecánico híbrido resultante como modelo para interfaces cuánticas y estudios fundamentales de acoplamiento fuerte.

Principales métodos:

• Acoplamiento de un qubit transmon superconductor tanto a una cavidad de microondas como a un modo de fonón en un resonador micromecánico.
• Medición del desplazamiento del fonón Stark y la división de la línea espectral del qubit en bandas laterales de movimiento.
• Observando la conversión de estado cuántico coherente en el dominio del tiempo a través de las oscilaciones de Rabi de banda lateral.

Principales resultados:

• Demostró un qubit superconductor que interactúa tanto con fotones de microondas como con fonones mecánicos, actuando como un átomo acoplado a dos cavidades distintas.
• Observó y midió el phonon Stark shift y las bandas laterales de movimiento, lo que indica transiciones entre estados electromecánicos vestidos.
• Logró la conversión coherente de la excitación de qubits en fonones, evidenciada por las oscilaciones de Rabi de banda lateral.

Conclusiones:

• El sistema híbrido desarrollado sirve como modelo para explorar regímenes de acoplamiento fuerte e interfaces cuánticas potenciales.
• Este sistema puede permitir el almacenamiento de información cuántica en estados de fonones de larga duración y facilitar el acoplamiento a fotones ópticos.
• Los hallazgos contribuyen a la comprensión fundamental de los sistemas cuánticos híbridos y sus aplicaciones en tecnologías cuánticas.