超導量子電路中微波相干效應的研究.pdf

1、量子相干和干涉效應是量子光學和激光物理中非常重要的課題之一，基于相干效應的許多新穎的量子現(xiàn)象已經(jīng)得到了研究學者的深入研究。另一方面，超導量子電路，又稱人工原子，近年來在量子信息和計算方面得到了廣泛的應用。超導量子比特是一種固態(tài)裝置，不僅易于設計性，而且有很好的參數(shù)可控性和實驗制備性。因此，各種各樣的超導比特已得到了精確制備和廣泛應用，而且，許多量子光學現(xiàn)象可以在超導量子電路系統(tǒng)中得以驗證，在量子光學領域有著重要的研究和應用價值。

2、　　本文中，我們主要研究微波驅動的三能級型超導 fluxonium比特電路系統(tǒng)的量子相干效應。通過選擇合適的參數(shù)展現(xiàn)系統(tǒng)的量子光學特性，進而分析系統(tǒng)的特征和量子現(xiàn)象的物理機制。研究內容如下：
　　(1)我們研究了三能級型超導 fluxonium電路系統(tǒng)中的色散轉換特性。當用三個微波場分別耦合于三能級超導fluxonium電路的三個不同的躍遷時，超導電路系統(tǒng)的吸收和色散譜強烈依賴于外場的相對相位和強度。當相對相位/2改變到3/2時，

3、正負色散發(fā)生轉換，此時，吸收為零。正負色散轉換對光的超慢與超快傳播方面有著重要的應用。而且，當我們固定相對相位時，通過通過調節(jié)經(jīng)典場的相對強度也可以獲得無吸收的色散開關。
　　(2)我們研究了三能級?型超導fluxonium電路系統(tǒng)中的相干布居捕獲現(xiàn)象。考慮三個外加場應用于不同躍遷的物理模型，結果表明系統(tǒng)的相干布居捕獲效應強烈地依賴外加場的相對相位和強度。當相對相位為0或π時，最大的原子相干獲得，相干布居捕獲發(fā)生。但是當相對相位為

4、π/2時，原子的相干性減弱。此外，當固定相對相位為π/2并增強兩個低能級間的 Rabi頻率時，相干性減小。我們利用綴飾態(tài)方法解釋相對相位及強度對布居捕獲調制的物理機制。
　　總之，利用外加微波場與超導fluxonium電路系統(tǒng)的相互作用，依賴于外加場相位和強度的色散開關和相干布居捕獲效應發(fā)生。這里我們應用了超導量子電路這個易操控的固態(tài)系統(tǒng)，而且采用的是可行性的實驗參數(shù)。因此系統(tǒng)的量子光學特性在實驗中可以觀測。我們的研究不僅有助于加