Тёмные квантовые состояния в волноводе

G. Kirchmair и его коллеги выполнили в Институте квантовой оптики и квантовой информации (Австрия) эксперимент, в котором изучалась генерация и передача «тёмных» квантовых состояний электромагнитного поля между трансмонными кубитами в микроволновом волноводе [7]. Кубиты играют роль искусственных атомов, переходы в которых могут сопровождаться излучением фотонов. Причём, наряду с обычными «светлыми» состояниями, совместимыми с собственными модами колебаний в волноводе, возбуждались также «тёмные состояния», имевшими очень слабую связь с волноводом из-за определённой симметрии электрического поля. Ранее коллективные тёмные состояния уже получались в экспериментах, но отсутствовала возможность когерентного управления ими. Две пары кубитов были помещены в волновод с прямоугольным сечением на расстоянии полуволны между парами. Кубиты в каждой паре имели между собой ёмкостную связь. Управление состояниями кубитов осуществлялось дополнительными электродами на боковой поверхности волновода. Время когерентности полученных тёмных состояний 0,6 мкс на три порядка превышало время когерентности светлых состояний благодаря хорошей изоляции тёмных состояний от мод в волноводе, подверженных релаксации. Тёмные состояния интересны тем, что они образуют отдельное подпространство состояний, в котором могут выполняться квантовые вычисления с большим временем когерентности, и в то же время имеется способ когерентного управления такими состояниями, реализованный в новом эксперименте. [7] Zanner M et al. Nature Physics (2022)