Λ型超導人造原子電磁誘發透明現象的探索與應用

量子記憶體是許多量子演算法所需的基本組件。具有電磁誘發透明（EIT）性質的量子系統，享有慢光現象及光捕捉能力，能夠存儲光子攜帶的信息。今年度我們執行的科技部計畫，主旨是在超導電路系統中探索EIT現象，並開發量子記憶體。本計畫將延續今年的工作，繼續研究基於EIT特性的量子記憶體。發展EIT型超導量子記憶體的主要障礙，來自於超導人工原子中，通常不存在Λ型偶極躍遷能級結構。此計畫中，我們提出兩項在超導電路實現Λ型EIT的可行方案。第一項方案，將使用交流磁場快速調制transmon型人造原子的躍遷頻率，此策略可開拓新的躍遷通道，將transmon系統轉變為具有Λ型能級結構的人工原子，成為合適EIT現象發生的平台。至於實現Λ型EIT方案中所需的亞穩態，可以使用雙耦合transmon系統的亞輻射狀態達成。第二項方案，會在transmon+共振器系統，使用transmon躍遷頻率附近的泵浦光，將系統操作在築巢區間（nestingregime），並控制泵浦光強度，使系統的各個修飾狀態（dressed state）具有transmon基態及激發態的等量疊加，這些修飾狀態具有Λ型能級結構，並發生EIT現象所需的同調性質。我們將對具備Λ型EIT特性的超導電路系統進行慢光驗證及光捕捉實驗，並進一步以古典脈衝光作為信息載體，進行包含寫入、儲存、讀取等量子記憶體操作演示。完成此計畫帶來的量子記憶體開發的進展，將進一步推動超導電路量子信息處理的發展。