一般的腔QED系统需要量子比特和腔场之间有静态耦合，并利用这种耦合产生的色散频移实现比特读出。然而，这种一直存在的耦合会引入额外退相干，还会使频率拥挤问题更严峻。一种解决方案是引入可调元件，通过磁场调节比特和腔场之间的耦合强度，但这也会引发串扰、频率碰撞和不想要的相互作用等问题。

近日，NIST等单位的研究人员用色散区间的参数相互作用实现了静态解耦的腔和比特之间的色散频移，只在需要测量的时候打开参数相互作用，从而避免了前述的问题。在该研究设计中，两个transmon量子比特和用大结串联作为电感的单模腔共用dc-SQUID耦合器，在合适的磁通偏置下电感和电容耦合相消，静态耦合为0，但可通过动态的参数磁通驱动实现耦合。比特间频率差0.5GHz，因此可以改变参数驱动的频率选择读出哪个比特或同时读，改变驱动强度选择读出强度，也可以通过非色散区的参数驱动实现比特间的纠缠门以及三体纠缠。在普通腔QED系统中色散频移一般是负的，只有在跨界区域（straddling regime）可以实现正的色散频移，即要求腔频在比特|g>-|e>和|e>-|f>能级差之间，很难达到，而通过参数驱动可以容易地实现正的色散频移。实验发现，腔内光子数带来的相位退相干随着偏置接近静态耦合为0的点而减少。

静态解耦减少了相干操纵过程中比特和腔场之间色散相互作用带来的退相干，参数色散频移可以原位调控频移的强度和符号，从而可实现多比特同时读出及parity读出。该系统所展示的可控光-物质相互作用对cQED领域新现象的研究及规模化量子系统均有重要价值。

论文信息：https://arxiv.org/abs/2103.09277v2