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量子物理学：共鳴交換キュービットを用いるコヒーレントなスピン–光子結合
Nature 560, 7717 doi: 10.1038/s41586-018-0365-y
電子スピンは、コヒーレンス時間が長いため、量子計算に非常に有望である。スピンの長距離コヒーレント結合は、スピンキュービットを用いる量子情報処理に向けた極めて重要な段階である。離れたスピンキュービット間の相互作用を実現する方法の1つは、量子情報の担体として光子を用いることである。今回我々は、窒化ニオブチタン高インピーダンス共振器における単一マイクロ波光子と、3つの量子ドットからなるガリウムヒ素デバイスにおける3電子スピンキュービット（共鳴交換キュービットとも呼ばれる）との間の強い結合を実証する。我々は、強い結合の特徴である共振器共鳴の真空ラビモード分裂を観測した。具体的には、コヒーレント結合強度が約31 MHzでキュビットデコヒーレンスレートが約20 MHzであった。また、静電的にデコヒーレンスを調節することで、約23 MHzの結合強度で約10 MHzの最低デコヒーレンスレートが得られた。我々は、「ACシュタルク」効果を用いて、キュービットの可変電気双極子モーメントに対するキュービット–光子結合強度の依存性を直接測定した。今回の3電子スピンキュービットについての強いキュービット–光子結合の実証は、スピンキュービットのコヒーレント長距離結合の実現への重要な一歩である。
