物理學家成功揭示“暗態”，助力量子信息的處理

在奧地利科學院量子光學和量子信息研究所（IQOQI）的格哈德-基希邁爾實驗室里，科學家將超導量子比特耦合到了波導中。當這些量子比特中被納入波導時，它們相互作用，產生了所謂的“暗態”。

“這些是與外界完全脫鉤的糾纏量子態，”該論文的第一作者Max Zanner解釋說，“可以說，它們是不可見的，這就是為什么它們被稱為暗態。這些狀態對于量子模擬或量子信息的處理是有意義的。”

然而，到目前為止，人們還不能在不破壞其不可見性的情況下適當地控制和操縱這些暗態。現在，由Gerhard Kirchmair領導的團隊已經開發出一個系統，用它可以從外部操縱微波波導中超導電路的暗態。

研究團隊將四個超導量子位建在一個微波波導中，并通過兩個側面的入口連接控制線。通過這些線使用微波輻射，他們可以操縱暗態。這四個超導電路共同構成了一個強大的量子位，其存儲時間比單個電路的存儲時間長約500倍。在這個量子位中同時存在多個暗態，可用于量子模擬和量子信息處理。原則上，這個系統可以任意擴展。

物理學家開發的控制暗態的原則上不僅可以通過超導量子比特實現，也可以在其他技術平臺上實現。他們強調說：“然而，我們使用的電路，其功能類似于人造原子，與真正的原子相比具有優勢，因為后者更難與波導強耦合。”

該研究論文題為"Coherent control of a multi-qubit dark state in waveguide quantum electrodynamics"，已發表在《自然·物理學》期刊上。

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論文原文：https://www.nature.com/articles/s41567-022-01527-w

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