量子物理学：バルク音響波共振器における多フォノンのフォック状態の生成と制御

機械運動の量子状態は、量子情報、計測学、基礎物理研究の重要なリソースとなる可能性がある。音響共振器と結合した超伝導量子ビット（キュービット）が最近実証されたことによって、巨視的スケールの運動モードで量子操作を行う可能性が開かれた。そうした運動モードは、長寿命の量子メモリーや量子トランスデューサーとして機能する可能性がある。加えて、巨視的物体におけるデコヒーレンス機構や標準的な量子論のその他の修正の検証に使用できる可能性もある。これらの応用の多くが、フォノン・フォック状態とも呼ばれる明確なフォノン数状態などの、複雑な量子状態を生成し特徴付ける能力を必要とする。そうした能力には、機械モードの高速量子操作と長いコヒーレンス時間が必要になる。今回我々は、巨視的スケールのバルク音響共振器において多フォノン・フォック状態を制御して生成したことを実証する。我々はさらに、ウィグナー・トモグラフィーと状態再構成を行い、生成した状態の量子性を明らかにした。今回の実証は、音響共振器の長いコヒーレンス時間と、超伝導キュービットを個々のフォノンモードに選択的に結合できることによって可能になった。我々の研究結果は、回路量子音響ダイナミクスによって巨視的スケールの機械的物体の高度な量子制御が可能になることを示しており、量子リソースとして音響モードを用いる可能性を開くものである。

目次へ戻る