物理：真空スクイーズド状態における原子コヒーレンスの放射減衰の低下

真空場の量子ゆらぎはカシミール力や原子の放射減衰などの物理効果の原因となり、測定感度の基本的な限界を決める。光子間の量子もつれによる相関は、この量子ゆらぎを通常の真空場ゆらぎ以下まで低減し、標準量子限界を超える感度での測定が可能となる。この光の「スクイーズド状態」が物質に及ぼす効果は、真空スクイーズド状態中における原子の放射減衰速度を予測した研究で初めて考察された。この効果を実証する研究がこれまで行われてきたが、自然原子を用いた実験では効果の定量的な直接評価は困難であった。本論文では、連続波の真空スクイーズド状態と結合した超伝導人工原子は、横方向の放射減衰速度が2分の1に低下することを報告する。この人工原子は、超伝導回路とマイクロ波共振器の強い相互作用によって形成された実効的な2準位系である。直交位相真空スクイーズド状態は、ジョセフソンパラメトリック増幅器を用いて生成した。原子の減衰速度が2分の1に低下したことから、通常の真空崩壊限界2T₁を上回る横コヒーレンス時間T₂を実現できる。我々は、放射減衰ダイナミクスの測定結果を用いて、遍歴するスクイーズド状態のウィグナー関数を再構築できることを実証した。これらの結果は量子光学の標準的な予測を裏付けるとともに、光と物質の量子相互作用の新しい研究を可能にすると思われる。

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