量子关联辅助将微波腔冷却至低于环境温度
该研究团队开发了一个利用内部关联双能级系统泊松流冷却微波腔模式的理论框架,并在实际耗散条件下分析其性能。从声子束缚腔与顺序注入原子对相互作用的Lindblad模型出发,研究人员推导出了稳态腔占据数和有效温度的闭式表达式。研究考察了两种耦合构型:单原子构型(每对原子中仅单个原子与腔相互作用)和双原子构型(两个原子集体耦合)。单原子模型可实现低于声子浴但无法突破环境温度的冷却,而双原子方案展现出增强制冷效应——原子对关联改变了腔的上下跃迁速率,使得在弱声子阻尼条件下稳态温度可显著低于环境温度。该工作绘制了包含失谐量、耦合强度、阻尼及对内交换等参数的相空间,识别出共振附近的“冷却谷”以及环境主导与声子主导机制之间的过渡区。双原子构型由此实现了单原子方案所不具备的真正量子增强制冷机制。该团队进一步概述了采用两个超导量子比特在三维腔内循环制备、耦合与重置的实验方案。实际重置和磁通调控方案支持MHz速率的相互作用循环,即使低温恒温器处于~1K时,工程化环境仍可使腔温降至50-120mK,为可扩展量子硬件中微波模式的片上自主制冷提供了新路径。
量科快讯
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