从量子视角看波导
在稀释制冷机温度下运行的固态量子器件依赖微波信号来驱动和读取其量子态。这些信号通过精心设计的波导传输至低温环境、输出至检测设备或在量子系统间传递——当采用超导材料时,这些波导几乎无损耗。研究团队报告了描述最简单笛卡尔几何结构(平行板和矩形管)的量子理论。本文目标有二:其一在技术层面,完整而简洁地量化描述了这些波导支持的不同行波族;其二在本体论层面,阐释结果并讨论各模式族对应光场的本质。通过特定规范固定,电势差概念从横电磁波(TEM)扩展到所有构型。量子电子学中引入的广义磁通量φ^在此至关重要:这个与电荷Q^共轭的标量场,将光约束在电极中(无论实体或虚拟)。研究发现非TEM波色散关系的能隙源于光子约束所需的势能,或源自光子质量的动能。研究团队最终计算了所有构型下的场零点涨落。该理论具有预测性:最低阶横磁波(TM)模式应比高阶模式具有更小的量子噪声,而大波矢时高阶模式会恢复与TEM波和横电波(TE)相近的传统值。此类低噪声模式可能对量子信息路由特别有用。
