利用超导电路实现相互作用量子比特-光子束缚态

1：实验设计与方法选择：

该实验将两个transmon量子比特耦合至16单元超导微波光子晶体。该光子晶体通过交替排列的高/低阻抗共面波导段实现，量子比特置于相邻晶胞中并通过局部磁通偏置线独立调频。采用传输测量（S21）探测束缚态与相互作用，理论建模包含跳跃模型和传输矩阵法来模拟系统行为。

2：样本选择与数据来源：

器件制备于蓝宝石衬底的铌膜上，两个transmon量子比特与光子晶体中心晶胞容性耦合。通过微波传输谱和发射谱测量采集数据。

3：实验设备与材料清单：

16单元微波光子晶体、transmon量子比特、磁通偏置线、共面波导、蓝宝石衬底、铌膜、行波参量放大器(TWPA)、任意微波波形发生器。

4：实验流程与操作步骤：

通过直流磁通偏置调节量子比特频率，在低功率下测量传输以追踪束缚态。通过调谐一个量子比特使其与另一个共振来观测避免交叉。在连续驱动下记录发射谱，进行二阶自相关测量以确认单光子传输。

5：数据分析方法：

基于跳跃模型和传输矩阵法的数值模拟分析数据，拟合耦合强度和非谐性等参数以匹配实验观测。采用统计技术和软件工具（如CUDA-Matlab）进行关联测量。