通过设计的量子隧穿实现受保护的猫态三能级量子比特

在相空间设计量子隧穿效应已成为构建具有偏置噪声特性的保护性量子比特的有效方法。其中结合克尔非线性与多光子跃迁的克尔参量振荡器(KPO)系统展现出显著优势。该研究团队实现了三光子KPO系统,并探索其作为保护性三能级量子系统(qutrit)的潜力。通过观测三光子拉比振荡及直接测量威格纳函数(该函数揭示了猫态三组分结构),研究人员验证了系统的量子相干性。实验观测到相空间中类呼吸动力学现象,源于qutrit与激发态能级间特殊的时域干涉效应,其干涉频率对应两者能隙,这为qutrit空间保护机制提供了实验标志。研究还发现高阶泵浦项是抑制光子占据的主要因素,必须削弱该因素才能最大化保护效果。这些发现阐明了三光子KPO的基本量子特性,为开发新型qutrit平台迈出了关键第一步。
作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-01-25 03:38

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