Superconducting Qubits and the Physics of Josephson Junctions
在本文中，我们描述了如何非线性约瑟夫森电感是所有约瑟夫森量子比特的关键电路元件。我们讨论了三种类型的量子位电路，并展示了这些电路如何以独特的方式使用这种非线性。我们给出了一个简短的推导BCS理论，突出的外观的宏观相参数。约瑟夫森方程推导出使用标准的一阶和二阶微扰理论，描述准粒子和库珀对隧穿。然后使用准粒子束缚态理论对约瑟夫森效应进行精确计算，然后扩展该理论以将准粒子激发描述为从偏压的非绝热变化从基态到激发束缚态的跃迁。虽然准粒子电流通常只计算一个恒定的直流电压，这种方法的优点是看到，我们定性地描述准粒子隧穿与交流电压激发，适当的量子比特状态。本节描述了约瑟夫森量子比特如何典型地对准粒子阻尼不敏感，甚至到了可以从微桥结构造相位量子比特的程度。
2004-02-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Energy Decay in Josephson Qubits from Non-equilibrium Quasiparticles
我们从非平衡准粒子出发，计算了约瑟夫森量子比特和超导谐振器的能量衰减率。实验结果表明，衰变率与基于准粒子密度n_qp = 10/μ m^3的先前测量结果的预测一致，这表明非平衡准粒子是约瑟夫森量子比特的重要退相干源。准粒子的能量衰减和扩散的计算也表明，先前设计的间隙和陷阱结构，减少准粒子的密度，应重新设计，以提高其效率。这个模型还解释了约瑟夫森量子比特和谐振器中的一个显著特征--随着温度的升高，衰变率略有降低。
2009-08-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Dissipation in Josephson qubits
我们讨论了超导量子比特的耗散动力学的适用范围内的布洛赫方程和超越。
2003-09-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Reading-out the state of a flux qubit by Josephson transmission line solitons
描述了在标准快速单通量量子（RSFQ）技术中，约瑟夫森传输线（JTL）中通过孤子读出约瑟夫森通量量子比特态的过程。我们考虑的情况下，关于量子比特的状态的信息存储在孤子的时间延迟。我们分析了耗散欠阻尼JTL，考虑到他们的抖动，并提供相关的实验参数的测量时间和测量效率的估计。
2006-11-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Observation of quantum oscillations between a Josephson phase qubit and a microscopic resonator using fast readout
我们已经检测到约瑟夫森相位量子比特和微观临界电流波动之间的相干量子振荡，通过实施一种新的状态读出技术，比以前的方法快一个数量级。振荡的周期与在量子比特的共振频率中观察到的光谱分裂一致。结果指出了超导量子比特中退相干和降低测量保真度的可能机制，并展示了在时域中测量两个量子比特相互作用的方法。
2004-05-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Spectroscopy of superconducting charge qubits coupled by a Josephson inductance
我们设计并实验实现了一个电感耦合超导电荷量子比特电路，其中约瑟夫森结用作电感，量子比特之间的耦合由外加的磁通量控制。电路上的光谱测量与理论计算符合得很好。我们观察到了反交叉，它起源于量子比特和约瑟夫森结的等离子体模之间的耦合。此外，反交叉的大小取决于外部磁通量，这表明耦合的可控性。
2008-02-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Coupling of Josephson current qubits using a connecting loop
我们提出了一个三个约瑟夫森结量子比特的耦合方案，它使用一个连接环，但没有互感。本方案提供了一个大的和可调的电平分裂在实现受控非（CNOT）操作的优点。计算了CNOT运算中耦合量子比特的切换概率，证明了该CNOT门能够满足容错量子计算的要求。我们得到了耦合强度作为约瑟夫森结的耦合能量和连接环长度的函数，该连接环长度随着从可扩展设计中选择两个量子比特而变化。
2004-09-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Optimized single-qubit gates for Josephson phase qubits
在约瑟夫森相位量子比特中，计算状态的相干操纵是通过调制所施加的交流电流来实现的，通常在微波范围内。在这项工作中，我们表明，它是可以找到最佳的偏置电流调制，以实现高保真度的门。我们应用量子最优控制理论来确定脉冲的形式，并详细研究了非门的情况。为了在实验装置中测试优化脉冲的效率，我们还解决了脉冲形状中可能的缺陷的影响，非共振元素在哈密顿量中的作用，以及与第二量子位的电容相互作用的影响。
2008-11-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Anharmonicity of a Gatemon Qubit with a Few-Mode Josephson Junction
基于半导体纳米线的栅压控制的混合transmon量子比特（gatemons）的相干操作最近被证明。在这里，我们实验研究的非谐性外延InAs-Al约瑟夫森结，一个关键参数，他们作为一个量子比特的使用。非谐性被认为是减少了大约两个因素相比，传统的金属结，并依赖于栅极电压。实验结果与理论模型一致，表明约瑟夫森耦合是由半导体结中的少数高透射模式介导的。
2017-03-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Superconducting pi qubit with a ferromagnetic Josephson junction
固态量子比特具有大规模集成和量子计算布局灵活的潜力。然而，由于与环境的耦合，它们的短退相干时间仍然是一个需要克服的重要问题。我们提出了一种新的超导量子比特，它结合了一个自旋电子器件：量子比特由一个超导环与铁磁π结，其中有一个金属接触和一个正常的约瑟夫森结与绝缘势垒。这样，在没有外加磁场的情况下，可以形成量子相干二能级态。量子位的这个特征和简单的结构使得可以减小其尺寸，从而导致长的退相干时间。
2004-10-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Stability of longitudinal coupling for Josephson charge qubits
对于电感耦合超导量子比特，我们确定了耦合项与单量子比特项互换的条件。我们表明，在某些参数制度，这样的纵向耦合可以稳定相对于电路参数的变化。此外，我们分析了它对控制场波动的稳定性。
2007-07-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
The two Josephson junction flux qubit with large tunneling amplitude
本文讨论了在两个宏观态之间具有大隧穿振幅的约瑟夫森通量量子比特的固态纳米电子实现。后者可以通过势垒的高度和阱的形式来控制，这是由通量量子比特电路的量子态工程决定的。磁通量子比特最简单的电路是由约瑟夫森纳米级隧道结中断的超导回路。如果隧道结被ScS接触代替，则通过量子位电路的工程设计，可以实质上增加两个宏观上不同的状态之间的隧穿幅度。然而，只有约瑟夫森隧道结特别适合于大规模集成电路和具有当今技术的量子探测器。为了克服这个困难，我们考虑在这里的磁通量子比特与高水平的能量分离之间的“接地”和“激发”状态，它包括一个超导回路与两个低电容约瑟夫森隧道结串联。我们证明，对于两个宏观态之间的共振叠加的实参数的隧穿振幅可以达到大于1K的值。在半经典近似下利用瞬子技术得到的隧穿振幅的解析结果与数值解有很好的相关性。
2013-03-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Modeling of quasiparticle-induced excitations of a Josephson charge-phase qubit
我们分析了Al电荷相位量子比特中的准粒子跃迁引起量子比特态的动态变化。时间平均的混合态与量子位与引线中的非平衡准粒子系综的强耦合有关。这样的准粒子在岛上和岛外隧道随机，可以激发量子位。在80 MHz频率下连续监测量子位阻抗显示出激发态的混合。我们提出了这些循环转换的数值描述，并与我们的实验数据进行比较。
2008-08-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Half-integer Shapiro-steps in superconducting qubit with a $π$-Josephson junction
本文用反向分流结模型研究了由0-和$π$ -约瑟夫森结组成的超导量子干涉器件（简称$π$ -SQUID）。$π$在微波辐射下在电压$V$ = $(\hbar/2e)Ω(n/2)$、角频率$Ω$和半整数$n$ /2以及整数$n$下显示半整数Shapiro阶跃（SS）。我们证明了$π$ -SQUID可以是一个具有自发环电流的$π$ -量子比特，通过该电流可以产生半整数SS。使0-和$π$ -JJ等价是半整数SS和实现$π$ -量子位的关键。
2021-08-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Fluxon-based generation of graph states in Josephson qubits
图态是一种特殊的多粒子纠缠态，在量子信息技术，特别是基于测量的量子计算机中有着巨大的应用潜力。这些状态导致给定计算所需的量子位数显著减少，从而缩短了执行时间。在这里，我们提出了一个简单的方案，通过使用特殊的门操作，即，控制相位和交换门操作，这是超导量子纳米电路中固有的。
2009-05-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Quantum Nondemolition Charge Measurement of a Josephson Qubit
在量子位系统中，测量算符不一定与量子位哈密顿算符交换，因此读出过程会破坏（混合）量子位能量本征态。因此，读出时间受到这种混合时间的限制，并且其保真度将降低。提出了一种测量通量量子比特电荷的量子非破坏读出方案。在约化的二能级希尔伯特空间中，测量算符与量子比特哈密顿量可交换，即使哈密顿量包含非对易的电荷和通量项。
2005-03-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Single-shot measurement of the Josephson charge qubit
我们演示了约瑟夫森电荷量子比特的量子态的单次读出。量子比特被转换为经典比特（电荷量子）并存储在动态存储单元中-超导岛。国家转型|1>（不同形式状态|0>由一个额外的库珀对）是一个可控的准粒子隧穿到岛的结果。然后，电荷由传统的单电子晶体管检测，与量子位静电解耦。我们研究了系统的弛豫动力学，并获得了87%和93%的读出效率，|1>和|0”，分别。
2004-02-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Direct Josephson coupling between superconducting flux qubits
我们已经证明了基于共享约瑟夫森结的两个三结通量量子比特之间的强反铁磁耦合，因此不受量子比特环的小电感的限制。通过将系统耦合到高质量的超导储能电路上，测量了耦合的符号和大小。设计修改允许不断调整耦合强度和/或使耦合铁磁性进行了讨论。
2005-03-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Entangled states in a Josephson charge qubit coupled to a superconducting resonator
本文研究了高Q腔中的量子超导电路的动力学行为。该电路由耦合到超导谐振器的约瑟夫森电荷量子比特组成。电荷量子比特可以看作是一个两能级量子系统，其能量分离由约瑟夫森能量$E_j$分裂。在我们的建议超导谐振器是一个光子箱的模拟和描述的量子谐振子的特征频率$ω_r$。电荷量子位和谐振器之间的耦合通过耦合电容$C_c$实现。我们研究了量子线路的本征态和动力学。当约瑟夫森能量等于振荡器频率$E_j=\hbarω_r$时，会出现有趣的现象。然后用纠缠态描述了量子线路。在电荷量子比特与谐振腔弱耦合的极限下，我们推导了这些态的时间演化。我们发现了受激电荷量子比特本征态的拉比振荡。这种效应可以用超导谐振腔中单个光子的自发发射和再吸收来解释。
2000-08-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Quasiparticle decay rate of Josephson charge qubit oscillations
我们分析了电荷量子比特中拉比振荡的衰减，该电荷量子比特由一个通过约瑟夫森结连接到有限尺寸超导体的库珀对盒组成。我们集中讨论超导体中准粒子对衰变率的贡献。准粒子通过约瑟夫森结会使量子位远离电荷简并，从而破坏拉比振荡。我们发现了准粒子对开放和孤立系衰变率的贡献随温度的变化关系。前一种情况是实现的，如果正常状态的陷阱是包括在电路中，或者如果只有一个涡旋驻留在量子位;衰变率具有激活温度依赖性的激活能等于超导能隙$Δ$。在与环境隔离的超导量子位中，如果电子的数量是偶数，则激活能等于$2Δ$，而对于奇数电子，激发量子位状态的衰减速率在零温度的极限下保持有限。我们估计一个量子比特的现实参数的衰减率。
2006-08-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Dynamic behaviour of Josephson-junction qubits: crossover between Rabi oscillations and Landau-Zener transitions
通过求解密度矩阵的主方程，研究了参数周期变化的量子二能级系统的动力学行为。两个极限情况下被认为是：多光子拉比振荡和朗道-齐纳跃迁。该方法适用于超导量子比特的动力学描述。特别是，干涉仪型电荷量子比特的情况下，周期性变化的参数（栅极电压或磁通量）进行了研究。时间平均的能级布居被计算为量子比特的控制参数的函数。
2004-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Superconducting pi qubit with three Josephson junctions
我们提出了一种新的量子比特，它由两个普通零结和一个铁磁π结组成的超导环组成。在没有外加磁场的情况下，由于零态和π态之间的竞争，系统在相空间中出现了两个简并稳定态。两个简并态之间的量子隧穿导致形成成键态和反键态（相干态），它们被用作比特。为了操纵量子比特的状态，仅需要零附近的小的外部磁场。这一特点导致了大规模的集成和构造具有较小尺寸的量子比特，这是鲁棒的退相干由外部噪声。
2005-07-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Quantum Time-evolution in Qubit Readout Process with a Josephson Bifurcation Amplifier
对超导量子比特的约瑟夫森分叉放大器读出过程进行了量子力学分析。这是通过在测量过程中采用驱动非线性振荡器和量子比特耦合系统的密度算符的动力学的数值分析来实现的。在纯量子情况下，JBA的波函数被困在准能态，不可能发生分叉。引入退相干，使我们能够重现的分歧与有限的滞后。此外，我们详细讨论了量子比特最初处于叠加态时所涉及的动力学。我们观察到了量子位探测（JBA）纠缠态，并且在JBA跃迁开始的时刻，它被分成两个可分离的态。这相当于“投射”。然而，要读出测量结果，我们必须等到两个JBA状态在宏观上很好地分离。等待时间由JBA中的退相干强度决定。
2008-08-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Silent Phase Qubit Based on d-Wave Josephson Junctions
我们报告的设计和制造的一种新型的磁通量子比特，利用亚微米YBCO晶界结的本征性质。工作点被保护免受外部场的波动，已经在经典水平上;外部扰动的影响是不存在的，到二阶或三阶，取决于耦合的性质。我们提出了一个实验来观察量子比特中的量子隧穿和拉比振荡。给出了由外磁通涨落引起的退相干的估计。
2003-10-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Models of environment and T_1 relaxation in Josephson Charge Qubits
对Astafiev等人最近的实验进行了理论解释。提出了约瑟夫森电荷量子比特中T_1弛豫速率的一种新的计算方法。实验观察到的T_1对量子比特能级分裂E_J的可再现的非单调依赖性进一步说明了以前提出的背景电荷噪声模型。从我们的观点来看，最有希望的是噪声的“Andreev波动”模型。在这个模型中，涨落是一个从超导体隧穿出来的库珀对，它占据了一对局域电子态。在这个模型中，人们可以自然地解释平均线性T_1（E_J）依赖性和不规则波动。在这种依赖性的强共振峰的形成中的波动的作用进行了讨论。
2005-04-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Superconducting Qubit Storage and Entanglement with Nanomechanical Resonators
我们描述了一个量子计算架构的基础上集成纳米机械谐振器与约瑟夫森结相位量子比特，我们实现单和多量子比特操作。纳米机械谐振器是GHz频率、高品质因数的压电谐振器，通过压电相互作用耦合到约瑟夫森相位。该系统类似于可调谐电磁腔（纳米机械谐振器）中的一个或多个少能级原子（约瑟夫森量子比特）。我们的架构结合了固态和腔QED方法的最佳功能，并可能在可扩展的固态环境中进行多量子位处理。
2003-11-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Coherent dynamics of a Josephson charge qubit
我们利用单电子晶体管射频读出（RF-SET），将单库珀对盒（SCB）电容耦合到静电计上，制作了约瑟夫森电荷量子比特。观察到2 e的电荷量子化，并使用微波光谱来提取盒的约瑟夫森和充电能量。我们使用非常快的直流脉冲进行SCB的相干操纵，并观察到持续到~= 10 ns的电荷时间的量子振荡。观察到的振荡对比度很高，与由有限的EJ/E_C比和有限的直流脉冲上升时间所预期的一致。此外，我们能够证明几乎100%的初始电荷态极化。当弛豫时间T_1小于测量时间T_{meas}时，给出了一种确定弛豫时间T_1的方法。
2004-02-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Decoherence in Josephson Qubits from Junction Resonances
虽然约瑟夫森结量子比特在量子计算中显示出巨大的前景，但主要的退相干机制的起源仍然未知。我们报告了一个改进的相位量子比特的拉比振荡，并表明它们的相干振幅显着退化的寄生微波谐振器。这些谐振器产生的隧道势垒中的两个能级状态所产生的结的临界电流的变化。这些高频谐振器的发现影响了所有约瑟夫森量子比特的未来以及现有的约瑟夫森技术。我们预测，通过材料研究去除或减少这些谐振器将提高所有约瑟夫森量子比特的相干性。
2004-02-18 cond-mat.supr-con
Entanglement and Bell States in Superconducting Flux Qubits
我们从理论上研究了两个超导磁通量子比特中的宏观量子纠缠。为了操纵两个磁通量子比特的状态，在耦合量子比特的连接环中引入了约瑟夫森结。增加约瑟夫森结的耦合能量使得有可能实现量子位之间相对强的耦合，从而导致两个量子位的隧穿过程甚至在两个量子位的状态下比单量子位的隧穿过程占主导地位。结果表明，由于双量子比特隧穿过程，耦合磁通量子比特的基态和激发态都可以是Bell型态，并具有最大纠缠。根据磁通量和约瑟夫森耦合能讨论了贝尔态的参数区域。
2007-05-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Low temperature decoherence and relaxation in charge Josephson-junction qubits
在本讲座中，我们描述了量子位与环境耦合时相干性损失的一些基本特征。我们首先提出了众所周知的半经典参数，涉及到退相干和放松的环境噪声。然后，我们证明了具有纯退相干（但在量子比特态中没有弛豫）的模型可以精确求解。作为一个例子，我们详细讨论了涨落背景电荷模型，它被认为是描述电荷约瑟夫森结量子比特退相干的最重要的通道之一。我们已经表明，退相干速率饱和在“高”温度下，而在低温下成为线性的T，并显示在所有制度的非单调行为的量子位的波动的背景电荷的耦合的函数。我们还考虑了，虽然只是微扰，量子位弛豫的背景电荷，并证明了从测量的弛豫率推导出的噪声谱密度的准线性行为可以定性地解释。
2006-08-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Quantum two-level systems in Josephson junctions as naturally formed qubits
自然存在于约瑟夫森结中的二能级系统是超导相位量子比特运行的主要障碍。由于这些TLS可以具有非常长的退相干时间，我们表明，这样的TLS本身可以被用作量子比特，允许一个良好的控制初始化，通用的量子门集，和读出。因此，单个电流偏置的约瑟夫森结（CBJJ）可以被视为多量子位寄存器。它可以耦合到其他CBJJ，以允许将量子门应用于系统中的任意一对量子位。我们的结果为实现超导量子信息处理提供了一种新的途径。
2006-08-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Magnetic-field-free parity-protected qubit based on a narrow altermagnet Josephson junction
AGH University of Krakow（克拉科夫AGH科技大学）
本文提出一种基于窄交错磁体约瑟夫森结的无磁场宇称保护超导量子比特altermon，通过横向电场调控实现，利用d波交错磁对称性产生独特能谱特性。
2026-10-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
On wireless connection between Josephson qubits
通过将循环约瑟夫森电流诱导的抗磁矩归因于SQUID型三能级量子比特，提出了仅基于它们的磁矩之间的偶极-偶极相互作用的量子比特之间的无线连接。模型参数的估计表明，相当乐观的可能性，实验实现建议的耦合方案。
2009-03-26 cond-mat.supr-con
Intrinsic leakage of the Josephson flux qubit and breakdown of the two-level approximation for strong driving
用于量子比特计算（qubit）的固态设备不是完美隔离的两能级系统，因为附加的更高能级总是存在。一个例子是约瑟夫森通量量子比特，其由具有在半量子的磁通量处或附近操作的三个约瑟夫森结的介观SQUID回路组成。我们研究了固有泄漏效应，即，在施加用于量子计算操作的脉冲期间，从所述允许的量子位状态到所述系统的较高激发态的直接跃迁。该系统在基态下启动，并且在量子位谐振频率下施加具有脉冲强度$f_p$的射频磁场脉冲。对于这种情况，进行小$f_p$的平均泄漏的微扰计算，得到泄漏在$f_p$中是二次的，并且它主要取决于超电流的矩阵元素。数值模拟的时间相关的薛定谔方程对应的完整的哈密顿器件也进行了。从模拟中，我们得到的值$f_p$以上的两级近似打破，我们估计可以实现的最大拉比频率。我们研究的泄漏之间的约瑟夫森能量的设备，获得最小泄漏（$α\approx0.85$）的最佳值之间的比率$α$的函数。文中还讨论了磁通噪声对漏磁的影响。
2010-02-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Josephson junction microwave modulators for qubit control
我们展示了基于约瑟夫森结的双平衡混频器和移相器电路，工作在6-10 GHz，并集成这些组件来实现单片幅度/相位矢量调制器和正交混频器。这些器件由通量信号驱动，不消耗芯片上的功率，输入饱和功率超过1 nW，并为超导量子位的集成控制提供低温微波调制解决方案。
2017-02-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Transport theory for topological Josephson junctions with a Majorana qubit
我们构建了一个半经典理论的拓扑结的运输从微观哈密顿量，全面包括马约拉纳量子比特之间的相互作用，约瑟夫森阶段，和耗散过程。利用路径积分方法，我们导出了一组半经典运动方程，可以用来计算约瑟夫森相位和马约拉纳量子比特的时间演化。在方程中，我们揭示了丰富的动力学现象，如量子比特诱导的电荷泵，有效的自旋轨道力矩，吉尔伯特阻尼。我们证明了这些动力学现象的影响上的运输签名的交界处。我们应用该理论研究了结的Shapiro阶跃，发现了由于Majorana量子比特的动力学反馈对第一个Shapiro阶跃的抑制。
2022-04-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Testing Bell's inequality in constantly coupled Josephson circuits by effective single-qubit operations
在位间不可调的超导电路中（例如，电容）耦合，理想的局部量子操作不能精确地在各个约瑟夫森量子位上执行。在这里，我们提出了一个有效的动态解耦方法，以克服“固定相互作用”的困难，有效地实现量子计算的基本逻辑门。所提出的单量子比特操作和局部测量应该允许用一对电容耦合的约瑟夫森量子比特来测试贝尔不等式。除了光谱分析[Nature \textbf{421}，823（2003）; Science \textbf{300}，1548（2003）]之外，这提供了一种强有力的方法来验证两个固定耦合的约瑟夫森量子比特之间宏观量子纠缠的存在。
2005-08-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Coherent Josephson phase qubit with a single crystal silicon capacitor
我们在约瑟夫森相位量子比特中加入了一个单晶硅并联电容。该电容器是从一个商业绝缘体上硅晶片。Bosch反应离子蚀刻用于创建悬浮的硅膜;随后两侧的金属化用于形成电容器。晶体硅优异的介电损耗导致量子位能量弛豫时间显著增加。测量到的T1时间高达1.6微秒，比非晶相量子比特中看到的大两倍多。该设计易于扩展到包含多个量子位和谐振器的较大集成电路。
2012-10-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Single-shot readout of a superconducting flux qubit with a flux-driven Josephson parametric amplifier
本文报道了利用磁通驱动约瑟夫森参量放大器（JPA）实现超导磁通量子比特的单次读出。在优化读出功率、JPA增益和数据采集时间后，我们观察到了对比度为74%的拉比振荡，这主要受到JPA带宽和量子比特能量弛豫的限制。在连续监测下观察到的量子比特本征态之间的量子跳跃表明读出方案的非破坏性。
2013-09-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Scalable quantum computing with Josephson charge qubits
量子信息技术的目标是控制系统的量子态，包括其制备、操纵和测量。然而，许多量子位的可扩展性和任何选定量子位之间的受控连接性是实现量子计算（QC）的两个主要绊脚石。在这里，我们提出了一种实验方法，使用约瑟夫森电荷量子比特，有效地解决这两个核心问题。所提出的QC架构是可扩展的，因为任何两个电荷量子位可以通过实验可访问的电感有效地耦合。更重要的是，我们制定了一个有效的和可实现的QC计划，只需要一个（而不是两个或更多）的两位操作来实现条件门。
2003-06-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Observation of high coherence in Josephson junction qubits measured in a three-dimensional circuit QED architecture
基于约瑟夫森结的超导量子线路在展示量子行为和可扩展性方面取得了快速进展。然而，未来的前景最终取决于约瑟夫森结的内在相干性，以及超导量子比特是否能够与其环境充分隔离。我们介绍了一种新的超导量子线路结构，它采用三维谐振器，在保持与控制信号足够耦合的同时抑制量子比特的退相干。利用这种新的结构，我们证明了约瑟夫森结量子比特是高度相干的，在不使用自旋回波的情况下，从$T_2 \sim 10 μ$到$20 μ$，并且高度稳定，没有$1/f$临界电流噪声的证据。这些结果表明，这些量子位中约瑟夫森结的整体质量将允许几个$10^{-4}$的错误率，接近纠错阈值。
2011-11-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Superconducting diode from flux biased Josephson junction arrays
提出了一种在约瑟夫森结磁通偏置超导电路中实现超导二极管效应的方法。到目前为止，对超导二极管效应的观察仅限于相当奇特的材料平台。在理论上，它依赖于约瑟夫森结的电流相位关系的非正弦形式。在这里，我们将展示如何在没有任何此类要求的情况下在超导电路中设计二极管效应。唯一必要的成分是标准的正弦约瑟夫森结和磁通偏置线，它们在可扩展的工业硅芯片超导设计过程中很容易获得。
2022-12-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Flux-Tunable Josephson Diode Effect in a Hybrid Four-Terminal Josephson Junction
本文研究了InAs/Al异质结构中磁通可调四端约瑟夫森结的约瑟夫森二极管效应，实现了效率高达约34%且幅度和符号均可大范围调节的超导二极管，为开发无需特殊材料或外磁场的可调约瑟夫森二极管提供了新途径。
2023-12-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Microscopic model of critical current noise in Josephson-junction qubits: Subgap resonances and Andreev bound states
基于隧道势垒中的单个俘获中心与超导引线中的电子杂化，提出了约瑟夫森结临界电流噪声的微观模型。我们精确地计算了在无在位库仑排斥的情况下的噪声。我们的结果揭示了噪声谱，这是显着不同的，从通常的洛伦兹假设在简单的模型。我们发现噪声主要是由与Andreev束缚态对的形成相关的尖锐的子带共振所支配，从而为在约瑟夫森结量子比特中观察到的寄生二能级系统（微共振器）提供了一种可能的解释[R.W. Simmonds等人，物理修订版信函93，077003（2004）]。我们的模型的另一个含义是，每个陷阱中心将贡献一个尖锐的介电共振只在超导相，提供了一个有效的方法来验证我们的结果实验。我们推导出一个有效的量子比特与Andreev束缚态相互作用的哈密顿量，建立了现象学模型和微观参数的费米浴之间的直接联系。
2009-09-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Josephson junctions, superconducting circuits, and qubit for quantum technologies
University of Salerno（萨莱诺大学）
本文系统阐述约瑟夫森效应的基本原理和约瑟夫森结的关键特性，并说明其凭借高速、低耗散等优势在超导量子比特及纳米技术中的实际应用。
2026-10-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Generation of 3-Dimensional graph state with Josephson charge qubits
在生成一维和二维图态的基础上，我们基于约瑟夫森电荷量子比特生成了一个三维N3量子比特图态。由于任意两个电荷量子比特可以通过公共电感选择性地有效耦合，因此可以执行任意两个量子比特之间的受控相位变换。相应地，我们可以生成对应于任意形状图的任意多量子比特图态，满足各种量子信息处理方案的期望。该方案中的所有设备都在当前技术范围内。这是一个简单的，可扩展的和可行的方案，用于产生各种图形状态的基础上约瑟夫森电荷量子比特。
2007-03-12 cond-mat.supr-con
Josephson vortex coupled to a flux qubit
报道了利用弹道约瑟夫森涡旋实现超导量子比特读出的实验。我们测量了磁通子在环形约瑟夫森结中运动时产生的微波辐射。通过将磁通量子位作为电流偶极耦合到环形结，我们检测到磁通子的振荡频率与通过量子位的磁通量的周期性变化。我们发现磁通子在电流偶极子上的散射可以导致磁通子的加速，而不管偶极子的极性如何。我们使用微扰理论和数值模拟的扰动sine-Gordon方程来分析我们的结果。
2013-01-22 cond-mat.supr-con
Readout for Phase Qubits without Josephson Junctions
我们提出了一种新的相位量子位的读出方案，它消除了读出SQUID，使整个量子位和测量电路只需要一个单一的约瑟夫森结。我们的方案将相位量子比特直接电容耦合到传输线，并通过确定读出微波的前向散射参数中可观察到的频移来检测测量脉冲后的状态。该读出可扩展到耦合到公共读出线的多个相位量子位，并且原则上可以用于具有两个准稳定读出配置的其他通量偏置量子位。
2010-01-09 cond-mat.supr-con
Continuous Monitoring of Rabi Oscillations in a Josephson Flux Qubit
在共振辐射下，量子系统可以在时间上经历相干（拉比）振荡。我们在一个连续观测的三约瑟夫森结通量量子比特中报告了这种振荡的证据，该量子比特耦合到一个调谐到拉比频率的高质量储能电路。除了简单之外，这种拉比光谱学方法还能实现约2.5微秒的长相干时间，对应于有效量子位品质因数\~7000。
2003-08-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Coupling and dephasing in Josephson charge-phase qubit with radio frequency readout
SQUID结构的库珀对盒量子位通过探测SQUID的有效约瑟夫森电感实现量子位态的读出。这是通过将量子位耦合到储能电路来实现的，该储能电路在SQUID回路中感应出小的交变超电流。计算了环的几何电感对系统本征态的影响。由于二次耦合到储能电路的量子位移相的效果进行了评估。结果表明，在魔点附近的退相率是相对较低的，除非形成量子位的约瑟夫森结是相当不相似的。在避开的水平交叉点附近，这种失相总是很明显的。
2004-07-22 cond-mat.supr-con
Coupling Josephson qubits via a current-biased information bus
没有直接相互作用的约瑟夫森量子比特可以通过将它们顺序连接到信息总线来有效地耦合：将电流偏置的大约瑟夫森结视为具有可调频率的振荡器。任何量子位和总线之间的耦合都可以通过调制施加到该量子位的磁通量来控制。这种可调谐的选择性耦合提供了两个量子比特的纠缠态，用于实现基本的量子逻辑运算，并用于实验测试贝尔不等式。
2004-08-02 cond-mat.supr-con quant-ph
Guidance and Control in a Josephson Charge Qubit
在本文中，我们提出了一种控制策略的基础上，经典的指导法律，并考虑其使用的一个例子系统：约瑟夫森电荷量子比特。我们演示了如何引导法律可以用来实现所需的量子位状态使用标准的量子位控制字段。
2004-10-15 cond-mat.supr-con quant-ph
Josephson-phase qubit without tunneling
我们表明，一套完整的一位门可以实现通过耦合的相位量子比特的两个逻辑状态到第三个层次（在更高的能量）使用微波脉冲。因此，可以实现相干控制，而不调用量子位级别之间的任何隧道。我们提出了两种实现，使用射频SQUID和d波约瑟夫森结。
2003-03-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Decoherence of a Josephson qubit due to coupling to two level systems
噪声和退相干是约瑟夫森结量子比特在量子计算中实现的主要障碍。最近的实验表明，在氧化物隧道势垒中的两个能级系统（TLS）是退相干的来源。我们探讨了两种退相干机制，其中这两个能级系统导致拉比振荡的衰减时，约瑟夫森结量子比特受到强微波驱动。(A)我们考虑一个约瑟夫森量子比特共振耦合到一个两能级系统，即，量子比特和TLS具有相等的能量分裂。作为这种共振相互作用的结果，量子位的激发态的占据概率表现出拍频。当二能级系统通过发射声子从其激发态衰减时，量子比特的退相干产生。(B)氧化物势垒中二能级系统的涨落在约瑟夫森结临界电流I_o中产生涨落和1/f噪声。这反过来又导致量子比特能量分裂的波动，这降低了量子比特的相干性。我们比较了我们的结果与实验上的约瑟夫森结相位量子比特。
2004-09-01 cond-mat.dis-nn cond-mat.supr-con
