王涛
环路QED的基本思想
2025-10-8 08:20
阅读:1547

        今年的诺贝尔物理学奖授予了环路QED的技术奠基者John M. Martinis, Michel H. Devoret和John Clarke,他们首先在实验上实现了超导量子比特,这是一类宏观量子遂穿现象,一个超导量子比特就好像是一个宏观的原子,成为量子技术的重要基本器件之一。

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    当前已经开发了各种量子技术器件,而最重要的是离子阱、腔耦合系统和环路耦合系统,这里边环路耦合系统效果显著,因为在这里系统中,光和量子比特耦合往往很强,而系统容易集成。

   所以在量子计算机这样的具有强大计算效果的量子技术中,超导量子比特就成为了一个重要的技术基础,当下的许多量子计算机技术都是以超导量子比特为基础来开发的。

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   超导量子比特是一个有趣但是简单的器件。我们都已经熟悉LC振荡电路,而超导量子比特,就是在这个振荡电路上,加上一个Josephson结,这个结会出现超导电子对的遂穿,这个小器件也拿下了诺贝物理学奖。

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   所以超导量子比特,本质上是Josephson结的放大器件,具有量子效应。这个想法就是利用LC振荡线路,放大了Josephson结。想法简单,但是效果惊人。这个发现是在1985年做出的,应该是那个时候技术才能够做出来。

   这些超导比特,由于量子化,就可以看成是宏观的量子比特,或者人造原子。这就导致可以造出各种条件适合的量子比特,成为各种量子技术的基础。

   如今环路QED技术,已经成熟,并且全面展开,三位科学家的研究为量子技术的推进奠定了技术基础,获得诺贝尔物理学奖是必然的。

   文献:

2005 Superconducting Circuits and Quantum Information.pdf

2011 Atomic physics and quantum optics using superconducting circuits.pdf

Nature_453_1031_Superconducting quantum bits.pdf

2021 Circuit quantum electrodynamics.pdf

   

      

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