《電路量子電動力學系統中的單量子態探測和操縱》是依託西南交通大學，由韋聯福擔任項目負責人的重大研究計畫。
基本介紹
- 中文名：電路量子電動力學系統中的單量子態探測和操縱
- 項目類別：重大研究計畫
- 項目負責人：韋聯福
- 依託單位：西南交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
以超導電路量子電動力學的測試系統為物理平台，以微弱微波信號測試和超導電子學測量為主要實驗手段，研究在毫開級低溫情況下人工約瑟夫森原子與量子化微波光場相互作用導致的各種新奇物理效應，如量子糾纏、微波波段電磁感應透明、及微波激射等。發展並在實驗上實現對人工超導原子巨觀量子態及微波量子化光場態的單量子檢測和操縱。.以此為基礎，研究以微波量子作為耦合超導量子比特的數據匯流排，建構量子計算網路的有效途徑；尋求基於巨觀量子態檢測和調控技術的微波光量子器件：如微波單光子源、微波光子糾纏源、微波單光子探測器等有效實現方式，並研究這些器件在高水平軍用電子對抗中的可能套用。
結題摘要
搭建了以極低溫（mK級）無液氦稀釋制冷機為核心的超導量子比特單量子態和超導諧振腔微波傳輸特性測試的實驗平台，並實現了超導位相量子比特的非相干比特信號檢測和超導諧振腔微波傳輸S參數的測量；掌握了超導諧振腔的設計、數值仿真和器件製備，成功製作了透射型和吸收型兩類超導微波諧振腔，最高品質因子超過一百萬。提出並發展了一種基於超導諧振腔透射譜測量技術的超導量子比特聯合非破壞測量方案。通過這一方法，可以實現腔中大失諧耦合的超導量子比特量子態的非破壞讀取：諧振腔的微波透射峰個數表征了量子比特中所疊加的基矢態個數，而峰的高度則表征了該基矢態的疊加幾率。利用這一超導比特量子態的讀取方法，我們證明了可以大大簡化量子態的重構手續，並且可以很方便地運用於對量子力學原理的實驗驗證中。系統研究了電路量子電動力學系統中超導人工原子操縱一維微波輻射的問題。我們的理論計算表明，通過施加合適的外加磁場，可以人為地操縱超導人工原子沿一維長直波導的輻射，實現其微波傳輸的開關功能；發展了腔量子電動力學系統中原子與量子化腔場相互作用的調控方法，並提出於利用這些調控實現單原子量子態的探測，進而實現著名真空透導Berry幾何位相的測量方法；證明了可以利用量子Zeno動力學實現不同量子電動力學腔中人工原子的糾纏態製備。
