量子科技中心_量科网

与具有非线性色散的波导耦合的量子辐射体展现出丰富的量子动力学特性，为实现非平凡的“非马尔可夫量子模型”提供了可能。当前人工光子环境的工程进展已能实现具有定制色散的离散点阵波导，但大多数波导量子电动力学（QED）的实现仍局限于局域性量子比特-波导耦合。该研究团队在此研究了与高阻抗耦合腔阵列（CCA）非局域耦合的transmon量子比特，从而在结构化的光子环境中实现了“巨型原子”。这种非局域耦合会与CCA本征模式产生干涉，选择性地增强与阵列中心对称的长波长（低有效k值）模式的相互作用，同时抑制与反对称和短波长模式的耦合。对于特定对称低k模式，研究人员实现了超强耦合机制。在此机制下，原子参与比的测量显示出高度杂化的本征模式，同时量子比特在最大杂化频率处的参与度显著降低，与理论预测一致。量子比特动力学的时域测量结果明显偏离单模Jaynes-Cummings模型，表现为模式间相互作用的出现。通过打破反演对称性，该量子比特会形成局域于其左右两侧的“修饰本征模式”，研究团队利用这一特性实现了“手性光子发射协议”并完成表征。这些成果展示了对结构化光子环境中多模光-物质相互作用的精确调控能力。