supraledande kretsar, som har noll elektrisk motstånd, skulle kunna möjliggöra utvecklingen av elektroniska komponenter som är betydligt mer energieffektiva än de flesta chips som används idag. Viktigt, supraledande kretsar är beroende av ett elektroniskt element som kallas Josephson-övergången, vilket gör att de kan manipulera kvantinformation och förmedla fotoninteraktioner. Medan tidigare studier har försökt förbättra prestanda och koherens hos Josephson-kretsar, än så länge, de mest lovande resultaten när det gäller foton livstid uppnåddes i mikrovågshålor.

Ett team av forskare vid Princeton University, Northwestern University och University of Chicago har direkt drivit en oscillator med hjälp av en stimulerad Josephson -olinearitet. I deras papper, publicerad i Naturfysik , laget uppnådde kvantkontroll av en oscillator genom att använda den som ett isolerat system med två nivåer, skräddarsy sitt Hilbert -utrymme.

"Vår forskning motiverades av det pågående arbetet i superledande kretsar för att konstruera mycket sammanhängande qubits för kvantinformation, " Prof. Andrew Houck, en av forskarna som genomförde studien, berättade för Phys.org. "Det har varit enorma framsteg när det gäller att designa linjära mikrovågsresonatorer som kan överträffa sammanhanget hos konventionella supraledande qubits."

Prof. Houck och hans kollegor har försökt komma med smarta strategier för att konstruera mikrovågshålrum som effektiva system på två nivåer. Metoden de föreslog i sin uppsats kan tillåta forskare att utnyttja några av egenskaperna hos dessa håligheter, inklusive deras förbättrade foton liv, genom att införa en ny typ av olinearitet.

"Vi uppnår kontroll över kvanttillstånden som kodas i den enskilda excitationssektorn av oscillatorn genom att störa de högre energinivåerna på den harmoniska stegen, "Prof. Houck förklarade." Den viktigaste ingrediensen är att använda Josephson-korsningen som ett vågblandande element för att hybridisera oscillatorns tvåfoton-tillstånd med en-foton-tillståndet i ett tilläggsläge. "

Genom att implementera en flödesavstämbar induktiv koppling mellan två resonatorer, Prof. Houck och hans kollegor körde selektivt Rabi de lägsta egentillstånden. Detta var resultatet av den dynamiska aktiveringen av en trevågsinteraktion via en process som kallas parametrisk flödesmodulering.

"Det var uppmuntrande att se att de experimentella observationerna perfekt matchade våra teoretiska förutsägelser för vad olinjäriteten skulle göra med oscillatorns energispektrum och att olinjäriteten i sig inte har någon skadlig effekt på den inducerade qubit-livslängden, "Andrei Vrajitoarea, en annan forskare som genomförde studien, berättade för Phys.org. "Ur ett hårdvaruperspektiv, mikrovågsresonatorer är en billigare resurs jämfört med Josephson kopplingskretsar."

Den nya metoden för styrning av oscillatorer som introducerades av professor Houck, Vrajitoarea och deras kollegor kan ha viktiga konsekvenser för utvecklingen av nya arkitekturer för kvantinformation och simulering med supraledande kretsar. Deras arbete erbjuder i slutändan en alternativ och mycket lovande väg för att konstruera en mängd mycket koherenta anharmoniska oscillatorer på ett hårdvarueffektivt sätt, med en enda Josephson -kopplingskrets.

"En uppenbar väg framåt är att implementera denna olinearitet i en mycket sammanhängande 3D-kavitet och studera minskningen av förluster, ", sa Vrajitoarea. "Vi är också glada över att utnyttja denna olinjäritet för att stimulera och kontrollera fotoninteraktioner i ett gitter av kopplade kaviteter som en plattform för att simulera starkt korrelerade kvantmaterial."

© 2019 Science X Network