在非线性量子光学和量子通信等应用场景中，有时会需要操控由量子比特等构成的量子发射器与环境之间的耦合。

近日，查尔莫斯工学院的研究人员用一种新的结构实现了量子发射器的两个模式分别和两个波导耦合。该量子发射器是两个电容耦合的transmon量子比特，两个比特强耦合得到对称（s）和反对称（a）的两个模式。每个transmon有两个电容pad，一个波导耦合到比特间耦合电容对应的两个pad，另一个波导则分别耦合到一个比特的耦合电容pad和另一个比特远离耦合电容的pad，从而分别实现了与对称和反对称模式的耦合。他们还演示了两种应用，一种是通过双光子Raman过程，s模式和a模式可以被相干耦合起来，从而实现变频的功能，效率接近1。另外一种是s模式和a模式还可以分别与基态作用纠缠起来，再通过自发辐射向两个波导发射光子，实现两个波导中传播的光子之间的纠缠。

该工作利用对称性来实现选择耦合，避免了通常选择耦合需要的调频或者调相位差，体现出好的结构设计可以降低测控的复杂度，为实现量子器件之间的复杂耦合提供了一种新思路。

论文信息：https://arxiv.org/abs/2202.12209

（张颖珊 编译）