Letter 物理：ジェインズ-カミングス・ラダーを登り、共振器QED系においてその√n非線形性を観測する 2008年7月17日 Nature 454, 7202 doi: 10.1038/nature07112 共振器量子電気力学（QED）の分野は伝統的には原子系で研究されてきたが、最近は固体半導体系や超伝導系を使った量子光学実験が報告され、新しい動きが生じている。共振器QEDでは、真空ラビモードの分裂の観測によって、物質と光の量子力学レベルでの相互作用の性質が調べられている。しかし、この効果は、少なくとも原理的には、2個の結合した線形振動子の基準モード分裂として古典的に説明できる。一方、ジェインズ-カミングスモデルのエネルギー準位ラダーで共鳴原子-光子結合強度が光子数nの平方根とともにスケーリングすることを観測すれば、それは、この系が本質的に量子力学的であることの証明になると考えられている。本論文では、この特徴的な量子非線形性を直接分光法によって観測したことを報告する。この結合系の光子の自由度を測定し、その結果から共振器QEDにおける共鳴原子-場相互作用の量子性を示す、はっきりした分光学上の証拠を得た。我々は、最大2個の光子を含む原子-光子重ね合わせ状態を分光学的なポンプ-プローブ法を使って調べた。実験は回路QEDの構成で行った。そこでは、高品質のオンチップマイクロ波共振器に埋め込んだ超伝導キュービットの大きい双極子結合強度と長いコヒーレンス時間によって、非常に強い結合が実現する。回路QED系からは、飛行するキュービット（光子）と静止したキュービットとの自然な量子インターフェイスも得られ、これは量子情報処理および通信に応用できる。 Full Text PDF 目次へ戻る
