序参量的第三量子化(II):超导量子电路中的局域场量子化
超导传输线谐振器的量子化通常通过将谐振器建模为等效LC电路并对电荷、磁通等宏观变量施加正则对易关系来引入。尽管这种方法极为成功,但未能阐明为何这些宏观变量应遵循量子对易关系,以及这种行为如何从超导态中涌现。本工作从BCS超导性的微观配对哈密顿量出发,推导了包含分布式电容与电感元件的超导传输线电路-QED架构的低能有效哈密顿量。该团队建立了电流、电压等宏观可观测量与空间局域超导相位、以及电子-声子系统微观参数之间的定量关系。随后将论文(I)中针对全局相位提出的超导序参量第三量子化方法,推广至空间局域情形,由此实现了超导相位的宏观场量子化。研究表明,在限制于低能激发子空间后,局域超导相位成为真正的量子动力学变量。因此传输线谐振器的量子行为无需在宏观层面假设,而是源自超导序参量的第三量子化。这些结果表明电容性与电感性超导电路元件具有共同的微观起源,为超导电路量子化提供了统一框架。

