近期，我院张文献教授课题组与北京计算科学研究中心游建强教授（现就职于浙江大学）和李铁夫研究员的课题组合作，首次在超导量子实验中实现了时间域的光栅。通过周期性的量子调控手段实现的时间光栅的光谱很好地抑制了功率展宽的效应，为强场中实现快速量子门操作提供了新的途径。该工作以“Time-Domain Grating with a Periodically Driven Qutrit”为题发表在《物理评论•应用》（Physical Review Applied）上。论文第一署名单位是beat365体育官方网站，第一作者和第二作者为共同一作，分别是我院2015级博士生韩婴婴和北京计算科学研究中心的罗晓清博士，李铁夫、张文献和游建强教授同为通讯作者。

在时间域，物理系统可以实现类似于空间域的物理现象，比如时间晶体、时间域的菲涅尔透镜、量子比特中的调制干涉现象等。另一方面量子调控技术可以有效地延长量子系统的相干时间，为量子计算机的实现带来了希望，从而吸引了众多的研究。本工作结合这两方面的需求首次通过周期调控手段在量子超导系统中实现了时间域的光栅。

在上图（a）中，两束微波与一个三能级超导量子系统相互作用。通过调节两束微波的参数，可以很容易实现量子光学中著名的Autler-Townes（AT）劈裂现象，如图（c）。这种能级劈裂现象类似于空间域的一束光通过两个反向运动的窗口，如图（e）。受到这种想法的启发，我们设计了如图（g）中时间上同步的周期性调制方案，类似于分别在两个反向运动的窗口中放置光栅，如图（f）。该周期性调制是在时间域，实验中观察到了如图（g）所示的两个光栅在频率域的干涉和衍射光谱。

上图（a）是互补调制的时间域光栅，即在同一时刻只有一束微波与三能级超导体系作用。在互补调制下，光栅呈现出光谱汇聚的现象，即时间域光栅衍射光谱的中央明条纹（３－５条）。通过增加探测光的强度我们可以看到更多的衍射和干涉条纹。本工作中，我们的解析和数值结果与实验结果都符合得很好。

在应用上，该工作为设计和实现快速全微波开关和快速量子门操作提供了新的思路。

该工作得到了国家自然科学基金和科技部基金的支持。

附论文链接：

https://journals.aps.org/prapplied/abstract/10.1103/PhysRevApplied.11.014053