Гибридная система с сильной связью между светом и веществом

При проектировании квантовых процессоров часто требуется преобразовывать данные из твердотельных кубитов в световые сигналы и обратно. Для этого разрабатываются системы с сильной связью между светом и веществом, чтобы обеспечить скорость обмена энергией выше скорость её потерь. В свежей работе предложено устройство гибридного типа, состоящее из квантовой точки и сверхпроводящей полости, которое обеспечивает самое сильную на настоящий момент величину связи света с веществом. Схема применима к широкому спектру архитектур чипов и может быть использована для соединения удаленных кубитов посредством микроволновых фотонов.

Раннее усилия по улучшению связи света с веществом в основном основывались на атомах внутри оптических полостей. При этом требовались значительные усилия, чтобы добиться сильной связи. Только недавно была достигнута сильная связь в полупроводниковых гибридных системах. Здесь атомы были заменены на полупроводниковые наноструктуры, подобные искусственным атомам, а полости — на сверхпроводящие контуры, которые имеют резонансы на радио- или СВЧ-частотах.

Новая гибридная система от команды Андреаса Валлраффа из Швейцарского федерального технологического института (ETH) в Цюрихе основана на емкостном связывании зарядовых возбуждений двойной квантовой точки с микроволновыми фотонами в полости, содержащей 32 СКВИДа (сверхпроводящих квантовых интерференционных устройств).

Матрица СКВИД обеспечила резонатору беспрецедентно высокий импеданс (1800 Ом), поэтому квантовые флуктуации в резонаторе имели электрическую составляющую поля значительно превышающую магнитную. Эти электрические флуктуации взаимодействовали с зарядами в квантовой точке, что и приводило к сильной связи между резонатором и точками. Величина этой связи значительно превысила аналогичную величину для аналогичных гибридных систем, построенных по стандартной (50-омной) импедансной технологии.

Источник: http://physics.aps.org/synopsis-for/10.1103/PhysRevX.7.011030

Статья: http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevX.7.011030

Источник: physics.aps.org

Комментарии: