可同时产生六个微波光子的片上电路

图1 由石英衬底上覆盖铌制成的超导电路，可一次产生多达6个微波光子。图中左下角放大图中为约瑟夫森结，用于向谐振腔注入特定能量的载流子

巴黎-萨克雷大学、乌尔姆大学和量子技术研究所的一组研究人员们发明了一种片上电路，这种电路最多能同时产生6个微波光子。在发表于Physical Review X上的论文中，研究小组描述了这一电路的制造过程、工作原理，以及在更高效生成纠缠粒子方面的潜在应用。

近年来，科学家和工程人员们发现了纠缠粒子的多种用途，且一直致力于寻找一种高效生成纠缠粒子的方法。通常生成纠缠粒子的方法是将单个光子分裂成两个能量低于原光子的光子对。而在此项最新研究中，研究人员采用了一种不同于以往的方式来生成纠缠粒子——超导电路。

电路采用约瑟夫森结设计，在芯片大小的基底上装有一个线圈电感和一个电容。约瑟夫森结是一种将两块超导体以很近的间距放置在基底上、并在其中间设置绝缘屏障的结构；对其中一块超导体施加电压，就会推动电压穿过绝缘体，在绝缘体中产生库珀电子对。电子对通过隧道效应穿过屏障，其能量大小取决于施加的电压。

在研究人员设计的电路中，线圈电感器和电容被调谐至微波频率下谐振；根据所施加电压不同、该电路能产生不同数量的光子，最多可以同时产生6个光子。

虽然研究人员并未测试光子是否纠缠，但在此前实验的基础上、研究人员坚信光子是纠缠的。目前研究人员尚未对该装置进行改进，还需进行进一步试验以验证该装置是否能产生更多光子。假若该装置能成功产生多个纠缠粒子，将开启基于多个纠缠粒子研究的新时代。

文章见：G. C. Ménard et al, Emission of Photon Multiplets by a dc-Biased Superconducting Circuit, Physical Review X (2022). DOI: 10.1103/PhysRevX.12.021006。