近日，国际期刊Nature Communications在线发表了我校彭智慧教授、匡乐满教授和景辉教授等人合作的学术论文“Experimental realization of on-chip few-photon control around exceptional points”。（论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-54199-w）。

近年来，彭智慧教授课题组围绕基于超导量子器件的微波光声量子态的调控及其在量子计算、量子传感和粒子物理方面的应用开展研究，取得了一系列原创研究成果，在国际物理主流期刊Physical Review Research(DOI:10.1103/PhysRevResearch.6.033064)(2024);Physical Review D(DOI:10.1103/PhysRevD.110.L021101)(2024);Applied Physics Letters(DOI:10.1063/5.0216607)(2024);Communications Physics(DOI:10.1038/s42005-024-01770-y)(2024);Chinese Physics C(DOI:10.1088/1674-1137/ad4267)(2024)等上发表。

在微波频段，少微波光子或者单个微波光子的能量极低（10-24-10-23 J水平），极易受到环境噪声的影响，导致高性能的微波量子隔离器的实现和验证是量子信息领域内的难题。本成果基于超导量子器件构建芯片上的量子非厄米系统实现微波频段量子隔离器。在该项研究中，研究人员基于两个超导传输线振子和三个超导磁通型量子比特设计制备专门的超导量子芯片。实验演示通过量子比特调控传输线振子之间的有效耦合强度，实现片上平均光子数为3时，隔离度高达10.1 dB的量子隔离器。这是首次在微波频段量子非厄米系统中实现量子隔离操作，达到世界先进水平。基于微波频段量子非厄米系统的量子隔离技术，可以控制飞行微波光子的传输方向，对抗反向传输噪声对量子比特的影响，在分布式量子计算和量子网络具有重大意义。

图1.（a）包含两个超导传输线振子和三个超导量子比特的超导量子芯片光学显微镜照片；（b）和(c)分别为超导磁通型量子比特光学显微镜和电镜照片；（d）等效示意图；(e)和(f)分别为两个超导传输线振子随频率变化的透射系数曲线。

相关实验样品在中国科学院物理研究所制备，测试都在我校完成，我校为论文的第一通讯单位。在我校联合培养的中国科学院物理研究所宋鹏涛博士和清华大学阮馨慧同学为该论文共同第一作者，彭智慧教授为该论文的最后通讯作者，中国科学院物理研究所郑东宁研究员和西安交通大学张靖教授为该论文的共同通讯作者。该工作的合作者还有清华大学刘玉玺教授和赵千川教授，日本理化学研究所蔡兆申教授和F. Nori教授，美国华盛顿大学杨兰教授等人。该工作获得了国家自然科学基金重点项目、合肥国家实验室科技创新2030重大项目、湘江实验室重点项目等基金的资助。

一审：彭智慧

二审：贺兵香

三审：廖洁桥