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物理:回路量子電気力学を使った単一光子と超伝導量子ビットとの強い結合

Nature 431, 7005 doi: 10.1038/nature02851

物質と光との相互作用は自然で起こる基本過程の1つであり、その最も基本的な形は1個の原子が1個の光子と相互作用するとき実現する。この領域に到達することは数十年の間原子物理や量子光学における研究の中心課題であり、その結果、共振器量子電気力学の分野が生まれた。本研究で行った実験では、人工原子の役割を果たす超伝導2準位系が、超伝導伝送線路共振器からできたチップ上の空洞共振器と結合している。固体系で強い結合領域が実現できることを示し、超伝導2準位系と単一マイクロ波光子とのコヒーレントな相互作用を実験で観測した。この回路量子電気力学の概念によって、光と物質の強い相互作用を研究する上で多くの新しい可能性が開かれる。この系はまた、量子情報処理や量子通信にも利用でき、それが単一光子の生成と検出を行う新しい手法につながるかもしれない。

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