将微波确定性地加载到单个人造原子上及相位整形
Deterministic loading and phase shaping of microwaves onto a single artificial atom
AI总结：
本研究提出利用最优时间波形的相干态和Fock态微波光子，将量子信息高效加载到单个超导人造原子上，实现了超过94%和98.5%的加载效率，并通过相位整形实现了对加载过程的相干控制，为基于波导QED的量子网络应用奠定基础。
摘要：
将量子信息确定性地加载到量子节点上是迈向量子网络的重要一步。在此，我们证明具有最优时间波形的相干态微波光子可以被高效地加载到半无限一维（1D）传输线波导中的单个超导人造原子上。使用弱相干态（平均光子数 N<<1）及指数上升波形，其时间常数与人造原子的退相干时间相匹配，我们展示了从 1D 半自由空间到人造原子的加载效率超过 94%。我们还表明，Fock 态微波光子可以以 98.5% 的效率被确定性地加载。我们进一步操纵激发原子的相干态相位，实现了对加载过程的相干控制。我们的结果为实现基于波导量子电动力学（QED）的量子网络开辟了有前景的应用。
英文摘要：
Loading quantum information deterministically onto a quantum node is an important step towards a quantum network. Here, we demonstrate that coherent-state microwave photons, with an optimal temporal waveform, can be efficiently loaded onto a single superconducting artificial atom in a semi-infinite one-dimensional (1D) transmission-line waveguide. Using a weak coherent state (average photon number N<<1 with an exponentially rising waveform, whose time constant matches the decoherence time of the artificial atom, we demonstrate a loading efficiency of above 94% from 1D semi-free space to the artificial atom. We also show that Fock-state microwave photons can be deterministically loaded with an efficiency of 98.5%. We further manipulate the phase of the coherent state exciting the atom, enabling coherent control of the loading process. Our results open up promising applications in realizing quantum networks based on waveguide quantum electrodynamics (QED).
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