量子點是一種人造的納米結構，它可以限制電子在三個空間維度上的運動，從而形成離散的能級。量子點可以用來實現(xiàn)量子比特，也就是量子計算中的基本單元。量子比特可以處于0和1的疊加態(tài)，從而具有比經(jīng)典比特更強大的信息處理能力。

為了實現(xiàn)量子計算，我們需要能夠操控和讀出量子比特的狀態(tài)。一種常用的方法是利用電磁場與量子比特的相互作用。例如，我們可以用微波場來驅動量子比特之間的轉換，或者用諧振腔來增強量子比特與外界的耦合。這種基于電磁場的操控和讀出方案被稱為電路量子電動力學（circuit quantum electrodynamics，cQED）。

在cQED系統(tǒng)中，通常假設腔體與量子比特之間的耦合是弱到中等程度的，也就是說，腔體的頻率遠大于耦合強度。在這種情況下，我們可以用所謂的色散耦合近似來描述系統(tǒng)的行為。色散耦合近似的基本思想是，腔體的頻率會根據(jù)量子比特的狀態(tài)而發(fā)生微小的變化，從而導致腔體輸出信號的相位或幅度發(fā)生變化。通過測量腔體輸出信號，我們就可以間接地讀出量子比特的狀態(tài)。

然而，在一些情況下，腔體與量子比特之間的耦合可能會非常強，甚至超過腔體本身的頻率。在這種情況下，色散耦合近似就不再適用了，因為腔體和量子比特之間會發(fā)生強烈的能量交換和干涉。這種強耦合情況下的cQED系統(tǒng)具有許多新奇和有趣的物理現(xiàn)象，例如真空拉比振蕩、自旋-光超輻射、多光子躍遷等。

在本文中，我們將介紹一項最新的實驗研究，它探測了兩個受驅動的雙量子點與腔體強耦合的系統(tǒng)。雙量子點是由兩個相鄰的量子點組成的結構，它可以用來實現(xiàn)兩個量子比特。通過調節(jié)兩個量子點之間和外界電壓之間的勢壘高度，我們可以控制兩個電子在雙量子點中的分布和隧穿概率。雙量子點可以被視為一個人造分子，它具有類似于原子分子能級結構和選擇定則等性質。

在實驗中，研究人員使用了一個由兩個雙量子點和一個微波諧振腔組成的cQED系統(tǒng)。他們通過調節(jié)外加的磁場和電壓，實現(xiàn)了對雙量子點的能級結構和與腔體的耦合強度的精確控制。他們還用一個單頻微波源來周期性地驅動其中一個雙量子點，從而產(chǎn)生了一個時間依賴的哈密頓量。通過探測腔體的微波響應信號，他們發(fā)現(xiàn)了一些非常有趣的物理現(xiàn)象，例如受驅動雙量子點與腔體之間的弗洛克態(tài)、兩個雙量子點之間的能級交叉和反交叉、以及兩個雙量子點之間的相干耦合。(www.ws46.Com)

為了理解這些現(xiàn)象，研究人員還發(fā)展了一個新的理論模型，它將腔體視為驅動系統(tǒng)的一部分，而不是一個被動的探測器。這個理論模型可以適用于任意強度的耦合和任意數(shù)量的量子比特。研究人員用這個理論模型成功地解釋了實驗中觀察到的所有數(shù)據(jù)，并且預測了一些尚未實驗驗證的新效應。

這項研究不僅展示了一種新穎和強大的cQED系統(tǒng)，而且也為理解和操控強耦合和多量子比特系統(tǒng)提供了一個新的視角和工具。這對于未來實現(xiàn)大規(guī)模和高性能的量子計算和量子信息處理具有重要的意義和潛力。