では、研究チームはどのようにして「1光子で2原子同時励起」を実現したのでしょうか？

鍵となったのは、「超強結合」と呼ばれる特別な条件を満たす超伝導回路を作ることでした。

実験では、アルミニウム製の小さなループなどからなる二つの超伝導人工原子（超伝導量子ビット）と、一つのマイクロ波共振器（LC共振回路）を組み合わせた回路を作製しました。

ポイントは、この二つの人工原子を一つの共振器に極めて強く結合させる設計にあります。

光（共振器内の光子）と人工原子との結合強度が非常に大きい領域を「超強結合領域」と呼び、一般には光子のエネルギーの10％を超える結合エネルギーがあるとその領域に入ると定義されます。

理論提案では「結合強度が光子エネルギーの約10％あれば現象が見える」とされていましたが、実際の回路では人工原子同士が直接作用する効果も無視できません。

この直接相互作用は、光子との結合効果を弱めてしまうことが今回明らかになりました。

そこで研究チームは設計を工夫し、結合強度が光子エネルギーの約67～69％にも達する超強結合回路を実現しました。

このように飛び抜けて強い結合状態に調整することで、二つの人工原子が直接相互作用していても「1光子で2原子励起」の現象が起こりうる条件を満たすことに成功したのです。

その結果、二つの人工原子を一つの共振器に超強結合させることに世界で初めて成功しました。

研究チームはこの特殊な回路のエネルギー状態を詳しく測定し、新たに構築した理論モデルと比較しました。

その第一の成果として、測定データと理論モデルがよく一致し、超強結合状態の振る舞いを正確に記述できることを確認しています。

これは、二つの人工原子と光子が強く結びついた系をきちんと制御・理解できていることを示す重要なステップです。

そして第二の成果こそが、本命である「1光子で2原子を同時励起する現象」の直接的な観測でした。