基于超导电路QED的参量下转换与单光子探测的理论研究

基于约瑟夫森结的超导量子计算因其可集成性及读取性能，在量子计算的众多物理模型中得到广泛的关注。近年，超导传输线与超导量子比特耦合实验的飞速发展形成了一个全新的领域- - 超导电路量子电动力学（Circuit QED）。而要形成基于电路QED的量子计算或者量子通信，微波段非经典光源和单光子探测的缺乏成了严重的限制，我们将研究在超导固态量子器件中实现量子光学中极为重要的参量下转换以及单光子探测，分析参量下转换产生的光场最大压缩度的控制方案；对于单光子探测，我们将研究采用四个结的磁通比特结合单光子开关以及辅助电路，以获得高效率持续性的单光子探测器，并研究自旋环境噪声在非Markovian近似下对参量下转换和单光子探测的退相干影响。

在项目研究期间内，课题组围绕本青年基金项目所涉及的电路QED量子信息过程、单光子水平的探测与计数、固态量子器件退相干等问题展开了广泛的研究，在国际主流期刊Physical Review等期刊上发表SCI文章6篇，另有2篇文章已投稿并已发布在美国洛斯•阿拉莫斯电子预印本库arxiv。通过在超导共振腔耦合四能级超导量子干涉器件SQUID来实现量子测控，我们无论在操控还是对样品的要求方面，均得到优化。为了达到项目研究目的，还对电荷量子比特的单电子晶体管探测的重整化动力学、固态电荷比特的连续测量的非马尔可夫动力学、开放量子输运系统中的重整化动力学的全计数统计性质进行了研究，得到了较好的研究成果。 本组的科研成果“纳米固态量子器件的光致调控及其应用”获浙江省高校科研成果奖，本项目主持人为第一完成人。