科學家發展并驗證一種新響應理論方法

記者13日從中國科學技術大學獲悉，該校郭光燦院士團隊的郭國平教授和曹剛教授等人，與國外同行以及本源量子計算有限公司合作，從實驗和理論上研究了非色散耦合的受驅量子點—微波諧振腔雜化系統，發展并驗證了一種可適用于不同耦合強度和多量子比特系統的響應理論方法。研究成果作為封面文章發表在日前出版的國際期刊《物理評論快報》上。

微波光子與半導體量子比特的強耦合是當前的研究熱點，它既是利用微波光子實現量子比特間長程相干耦合的前提，也是探索豐富的光與物質相互作用的鑰匙。在之前的工作中，課題組借助高阻抗超導微波諧振腔，實現了量子點—微波諧振腔雜化系統的強耦合。在此基礎上，課題組進一步研究了強耦合雜化系統在周期性驅動下的動力學現象。

研究人員制備了高阻抗微波諧振腔與兩個雙量子點集成的復合器件。通過探測雙量子點—微波諧振腔雜化系統在周期性驅動下的微波響應信號，發現由于耦合強度的提升，現有色散讀出理論方法失效。為此，研究人員發展了一種新的響應理論方法，與現有理論將諧振腔的影響當作相對獨立的微擾項不同，新理論將諧振腔視為受驅系統的一部分。利用該理論，研究人員成功模擬和解釋了實驗信號，并進一步研究了耦合兩個雙量子點的雜化系統在周期性驅動下的情形。

這些實驗和理論研究為理解周期性驅動下的量子點—微波諧振腔雜化系統提供了一個新的角度。同時，該研究發展和驗證的理論方法具有很好的普適性和可擴展性，不僅適用于不同耦合強度的雜化系統，還可擴展到更多比特，同樣可能應用于其他物理體系。