1光子で2原子を同時励起する現象を観測~超伝導量子回路が見せる新しい量子力学現象~

2025-06-17 理化学研究所

RIKEN研究チームは、1光子による2原子同時励起現象を新たに観測し、量子相関や光–物質相互作用の深い理解へ繋がる発見を成し遂げました。従来、光子1粒子が1原子を励起するとされていた常識を覆し、量子もつれ状態にある原子が、1光子の吸収を介して同時に励起される現象を実験で確認。この成果は、光量子テクノロジー、量子情報処理、さらには光メータリングや高精度センシングなどの応用において、新たな原理設計の基盤となる可能性があります。

1光子で2原子を同時励起する現象を観測~超伝導量子回路が見せる新しい量子力学現象~
1光子2原子励起を観測した超伝導量子回路の写真

<関連情報>

超強結合領域における共振器に結合した2つの超伝導人工原子のスペクトル特性 Spectral properties of two superconducting artificial atoms coupled to a resonator in the ultrastrong coupling regime

A. Tomonaga,R. Stassi,H. Mukai,F. Nori,F. Yoshihara & J. S. Tsai
Nature Communications  Published:17 June 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-025-60589-5

Abstract

We experimentally investigate a superconducting circuit composed of two flux qubits ultrastrongly coupled to a common LC resonator. Owing to the large anharmonicity of the flux qubits, the system can be described well by a generalized Dicke Hamiltonian containing spin–spin interaction terms. In the experimentally measured spectrum, we observed two key phenomena. First, an avoided level crossing provides evidence of the exotic interaction that allows the simultaneous excitation of two artificial atoms by absorbing one photon from the resonator. Second, we identified a pronounced spectral asymmetry that is a clear signature of light-matter decoupling. This multi-atom ultrastrongly coupled system opens the door to studying novel processes for quantum optics and quantum-information tasks on a chip.

0403電子応用
ad
ad
Follow
ad
タイトルとURLをコピーしました