伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校格兰杰工程学院的研究人员，在《应用物理评论》杂志上发表新研究，揭示了利用超导量子比特灵敏表征磁振子行为的新技术。磁振子作为磁性材料中自旋激发的集体量子行为，对改进量子计算设备具有重要意义。然而，要有效利用磁振子，需深入理解其性质及局限性。此次研究通过将铁磁材料经微波腔耦合至超导量子比特，成功实现了对高激发态磁振子行为的精准表征。

研究主要作者索尼娅·拉尼指出：“为在量子计算中应用磁振子，需正确把握其系统局限性。当前，尚无完善理论解释某些效应的重要性及其潜在有害影响。”通过实验，团队展示了超导量子比特作为灵活探测器，在广泛磁系统中研究磁振子的潜力，这对量子计算连接及基础科学探索均具价值。磁振子装置可增强量子计算机功能，如非互易性和频率转换，但这些功能基于线性磁振子行为的假设，其在实际应用中的有效性尚待验证。

实验中，拉尼团队采用色散频移和参数泵浦两种技术探索磁振子动力学。色散频移技术利用磁振子数量与超导量子比特工作频率的关系，实现磁振子数量的精确定位，误差仅0.5%。参数泵浦技术则能暂时建立量子比特与磁振子间的相互作用，并控制其强度，为磁振子数量测量及激发衰减追踪提供了新途径。拉尼表示：“参数泵浦技术使我们能够准确探索系统随时间演化的磁振子动力学，且不影响超导量子比特传感器性能。”研究还发现，材料钇铁石榴石在高达2000个磁振子激发时仍表现出易于理解的线性行为和阻尼特性。未来，团队计划探索更多具有更强激发的磁性材料，以揭示磁振子相互作用时的非线性效应。

更多信息： Sonia Rani 等人，利用超导量子比特实现磁振子及其动力学的高动态范围量子传感，《应用物理评论》(2025 年)。期刊信息： 《物理评论应用》