超導電路量子電動力學(circuit QED)是利用超導量子位元(superconducting qubit)與波導或共振腔中的微波光子的交互作用研究量子力學、量子光學以及量子資訊等，利用低溫系統使超導量子位元產生量子狀態，再利用微波光子與超導量子位元耦合，可以深入研究光與物質的交互作用。超導量子位元可以透過將LC震盪電路中的線性電感置換成約瑟芬接合(Josephson Junction)，在超低溫(10mK)的環境下，約瑟芬接合提供了非線性的效應，使得超導量子位元產生非諧性(anharmonicity)的能階，使得能利用微波光子去探測(probe)、激發(pump)以及操控超導量子位元。
       在過去的研究我們利用強且與量子位元共振的驅動光照在置於一微傳輸線末端的單顆超導量子位元上，使其產生莫洛三重態(Mollow triplet)，再利用微弱的探測光探測量子位元的狀態。我們發現在莫洛三重態的頻率之間，反射的探測光有7%的放大現象。一般來說，在光學或微波領域要產生光放大的機制，必須有很強的驅動光使材料產生居量反轉(population inversion)，進而產生受激放射。但這裡的光放大機制並非由於居量反轉，也非描述於裸量子位元(bare qubit state)基底，更非描述於綴飾態(dressed state)基底，而是利用四光子過程(four-photon process)機制，將強驅動光的能量轉換成弱探測光的能量。我們的元件可以在量子資訊過程和量子極限量測有所應用。由於我們的元件只由單一的二能階量子位元組成，可以被視為極限微型化的四波混合參數放大器。[PHYSICAL REVIEW LETTERS, 120, 063603. (2018) ]。我們也關心兩顆超導量子位元透過微波光子的耦合現象，由於我們可以控制透過磁場去控制超導量子位元的能階，透過鏡子幾何的幫助，進而控制超導量子位元與環境的交互作用強度。在波導末端的超導量子位元與光場的耦合強度固定，而關掉另外一顆超導量子位元與環境的耦合，利用微波的反射係數觀察兩顆量子位元交互作用的現象。發現即使關掉其中一顆量子位元與環境的耦合，兩顆量子位元依舊會產生交互作用，由於這個交互作用是透過真空中所有頻率的虛光子(virtual photons)，進而使量子位元的量子態發生能階的改變，故稱之為集合萊姆位移(collective Lamb shift)。[PHYSICAL REVIEW LETTERS, 123, 233602. (2019) ]。