Superconducting qubits II: Decoherence
这是一个介绍基本的退相干理论，因为它通常适用于超导量子比特。
2006-03-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Parity switching and decoherence by quasiparticles in single-junction transmons
transmon超导量子比特作为量子信息处理的物理实现的一种有前途的方法正在被深入研究，并且已经在二维和三维结构中实现了高品质因数的$10^6$。这些高品质因数使得能够详细研究退相干机制。一个内在的退相干过程起源于量子位自由度和穿过约瑟夫森结隧穿的准粒子之间的耦合。在transmon中，单个准粒子的隧穿与宇称的变化有关。在这里，我们介绍了单结传输中奇偶转换率的理论，并将其与最近的测量结果进行比较。我们还表明，奇偶校验切换可以有一个重要的作用，在限制的相干时间。
2014-01-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Experimental Evidence for Quantum Interference and Vibrationally Induced Decoherence in Single-Molecule Junctions
利用机械控制的断裂结技术和密度泛函理论，从实验和理论两方面分析了单分子结中的量子干涉和退相干效应。我们考虑的情况下，干扰是由重叠的准简并态。由电子-振动耦合引起的退相干机制强烈影响流过单分子接触的电流，并且可以通过温度变化来控制。我们的研究结果强调了所有重要的相关振动理解电荷传输通过分子结。
2012-03-19 cond-mat.mes-hall
Time evolution and decoherence of entangled states realized in coupled superconducting flux qubits
从理论上研究了退相干对两个超导磁通量子位感应耦合纠缠态叠加态的影响。我们发现，当观测量的期望值为零时，耦合磁通量子比特系统中观测量的量子涨落对退相干起着至关重要的作用。这说明退相干也可以通过量子力学的高阶效应来诱导。我们还发现，通过量子比特系统的电荷自由度耦合的环境存在一个消相干自由子空间。
2005-01-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Decoherence in a superconducting quantum bit circuit
量子位电路中的退相干目前是其用于量子计算目的的主要限制。我们目前的实验，灵感来自核磁共振，在一个特定的超导量子位电路，quantronium的消相干。我们介绍了一个通用的框架分析的退相干，耦合到量子比特的噪声源的谱密度的基础上。在这个框架内对我们的测量结果进行分析表明，噪声源作用于量子比特的简单模型。我们讨论了各种方法来对抗退相干。
2005-08-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Nonequilibrium Fluctuations and Decoherence in Nanomechanical Devices Coupled to the Tunnel Junction
我们分析了一个纳米机械振荡器耦合到一个电子隧道结与任意电压施加到结和任意温度的电子在铅的动力学。我们得到的振子位置的波动，它的阻尼/退相干率，和通过该结构的电流的显式表达式。结果表明，量子加热的振荡器的电流-电压特性的非线性的结果。还讨论了机械真空涨落的影响。
2002-09-06 cond-mat.mes-hall
Quantum Interference and Decoherence in Single-Molecule Junctions: How Vibrations Induce Electrical Current
采用非平衡格林函数方法分析了单分子结中的量子干涉效应和退相干机制。电子隧穿纳米分子结准简并态时表现出干涉效应。我们发现，电子振动耦合，固有的任何分子结，强烈淬灭这种干扰效应。因此，电流可以显著大于没有电子振动耦合的情况。分析表明，如果结振动高度激发，例如由于共振输运机制中的电流诱导非平衡效应，则量子干涉的猝灭特别明显。
2011-02-21 cond-mat.mes-hall
Effect of coupling between junctions on superconducting current and charge correlations in intrinsic Josephson junctions
超导层上的电荷形成和本征约瑟夫森结堆中纵向等离子体波的产生严重改变了通过堆的超导电流。通过研究相邻约瑟夫森结中超导电流的相关性和相邻超导层中电荷的相关性，可以预测电流-电压特性中的附加特征。电荷自相关函数清楚地表明了在断点区域谐波和混沌行为之间的差异。关联函数的应用为分析耦合约瑟夫森结的电流-电压特性提供了一种强有力的方法。
2009-04-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
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
Measuring the measurement problem: controlling decoherence with measurement duration in molecular MCB junctions
本研究通过调节分子机械可控断裂结中电流测量的积分时间，实现了对量子退相干过程的控制，并观察到从量子干涉到经典行为的转变，为探测分子结量子行为提供了新方法。
2025-10-24 cond-mat.mes-hall
Macroscopic Quantum Tunneling in Superconducting Junctions of β-Ag$_{2}$Se Topological Insulator Nanowire
报道了β-Ag $_{2}$ Se拓扑绝缘体（TI）纳米线与Al超导电极接触的超导结的制备和电输运性质。临界电流的温度依赖性表明，超导结属于短结和扩散制度。作为窄结的特征，临界电流随着磁场的增加而单调减小。开关电流的随机分布表现出宏观量子隧穿行为，在T = 0.8K之前都是稳定的。我们的观察表明，基于TI晶体管的约瑟夫森结可能是一个有前途的构建块的纳米混合超导量子比特的发展。
2017-08-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Low-loss tunable metamaterials using superconducting circuits with Josephson junctions
我们报告的实验与超导材料含有约瑟夫森结。在这些结构中，传统超材料中使用的开口环谐振器被超导回路取代，超导回路被约瑟夫森结中断，所谓的rf-SQUID。与开口环谐振器一样，这些元件可以被视为耦合到磁场的LC谐振器。超导薄膜超材料的优点在于，由于约瑟夫森结的可调谐的本征电感，可以通过施加外部直流磁场来改变rf-SQUID的谐振频率。我们目前的实验结果表明，这些设备的谐振频率的可调谐性。
2013-01-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
High quality superconducting tunnel junction barriers using atomic layer deposition
我们展示了一种技术，用于创建高品质，大面积隧道结势垒正常绝缘超导或超导绝缘超导隧道结。我们采用原子层沉积和铝浸润层在金膜上形成纳米级的绝缘势垒。电子输运测量证实，单粒子电子隧穿是主要的传输机制，和测量的电流-电压曲线表明，使用这些设备作为自校准的可行性，低温温度计具有广泛的可调参数。制造高性能结制冷机的潜力也被强调。
2013-03-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Towards 4 formalisms description of properties of the unconventional Josephson junction and unconventional SQUIDs made by putting non-superconducting strip on the top of superconducting strip
本文提出了在超导带材上放置非超导带材的非常规约瑟夫森结（uJJ）的理论研究方法。我们工作的框架内的Ginzburg-Landau，Bogoliubov德Gennes和Usadel形式主义。对几种简单的情况，用数值方法求解了非线性偏微分方程。我们用GL和BdGe相结合的方法得到了uJJ的本征能。例我们预言了这种物理效应的发生，我们称之为拓扑迈斯纳效应。在此基础上，结合约瑟夫森结的研究现状，展望了uJJ的未来研究方向。
2010-01-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Flipping coin experiment for studying switching in Josephson junctions and superconducting wires
当用电流脉冲探测时，约瑟夫森结和超导导线表现出从超导到稳定的非零电压状态的随机切换。开关概率（所谓的S曲线）或开关电流分布的电流依赖性是控制逃逸过程的物理学的指纹。本文通过一系列开关实验，提出了独立开关事件的判据。将约瑟夫森结看作具有电流调谐开关概率的电子硬币，研究了开关事件之间的相关性对开关统计的影响。
2018-12-14 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
Topological properties of superconducting junctions
受一维拓扑超导体领域的最新进展的启发，我们研究了一般超导结的s矩阵的拓扑性质，其中维数不应起任何作用。我们认为，对于一个有限的交界处的s-矩阵总是拓扑平凡。通过考虑s-矩阵的低能共振极点，解决了一个与已有结果明显矛盾的问题。因此，在有限结中不发生常见的拓扑转变。我们揭示了一个不同类型的过渡，涉及的共振极点的配置。
2011-03-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Electronic Decoherence of Two-Level Systems in a Josephson Junction
超导量子比特的灵敏度允许对$\mathrm{Al/AlO_x/Al}$约瑟夫森结的无序隧道势垒中存在的单个两能级系统进行光谱和相干测量。我们报告了Bogoliubov准粒子泄漏到绝缘$\mathrm{AlO_x}$屏障中的二能级系统退相干的实验证据。我们控制准粒子在结电极的密度，无论是通过样品的温度，或通过注入它们使用驱动到其电阻状态的片上dc-SQUID。通过观察共振微波脉冲作用下二能级系统的量子态的演化，测量了退相干率，发现退相干率随准粒子密度线性增加，与理论一致。这种与电子态的相互作用提供了一种噪声和退相干机制，这种机制与各种微制造器件（如量子比特、单电子晶体管和场效应晶体管）相关。所提出的实验还提供了一种可能性，以确定探测的两个级别的系统在隧道势垒的位置，提供线索的制造步骤中，他们出现。
2017-08-17 cond-mat.mes-hall
Superconducting and Insulating Behavior in One-Dimensional Josephson Junction Arrays
描述了一维小电容约瑟夫森结阵列的实验。阵列的结电容远大于电极的杂散电容，我们认为这对于观察库仑阻塞是很重要的。约瑟夫森能量可以在原位调谐，并观察到从约瑟夫森类库仑阻塞行为的演变。这种演变可以被描述为超导到绝缘的量子相变。在库仑阻塞状态下，滞后电流-电压特性由一个动态模型描述，该模型与经典约瑟夫森结的反向分流结模型是对偶的。
2000-01-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Current-phase relation of the SNS junction in a superconducting loop
我们研究了嵌入超导回路中的超导体/正常/超导体（SNS）结的电流-相位关系。在考虑电流守恒和自由能极小条件下，我们得到了正常/超导（NS）回路的持续电流。在有限的温度下，我们可以解释实验观察到的高度非正弦电流的最大值附近的零外通量。
2005-11-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Decoherence due to nodal quasiparticles in d-wave qubits
我们研究了两个d波超导体之间的约瑟夫森结，这是作为一个量子比特的实现进行讨论。我们提出了一种方法，允许计算退相干时间由于一个内在的耗散过程：量子隧道之间的两个最小值的双阱势激发节点准粒子，导致量子振荡的非相干阻尼。在镜像结中退相干最弱，结结准粒子的贡献对应于超欧姆耗散，在双阱势中能级的小隧道分裂处退相干变小.对于可用的实验数据，我们估计的品质因数。
2003-05-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Superconducting tunnel junction fabrication on three-dimensional topography via direct laser writing
超导结广泛应用于从量子信息科学和传感到固态冷却的众多应用中。传统上，此类器件必须使用标准光刻技术在平坦衬底上制造。在这项研究中，我们展示了一个高度通用的方法，允许超导结上制造一个更复杂的地形。它基于无掩模直接激光写入（DLW）双光子光刻，允许在3D空间中写入。我们表明，高品质的正常金属-绝缘体-超导体（NIS）隧道结可以制作在一个20 $μ$ m高的三维地形顶部。结合更先进的抗蚀剂涂层方法，这种技术可以允许亚微米器件制造几乎任何类型的地形在未来。
2020-09-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Challenges in detecting topological superconducting transitions via supercurrent and phase probes in planar Josephson junctions
本文通过严格数值计算证明平面约瑟夫森结中的临界超流和基态相位无法可靠指示拓扑超导转变，并讨论了更有效的确认策略。
2024-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Vibrationally Induced Decoherence in Single-Molecule Junctions
采用非平衡格林函数方法研究了单分子结中电子输运的量子干涉效应和电子振动耦合的相互作用。我们的研究结果表明，非弹性过程导致，在一般情况下，淬火的量子干涉效应。这种淬灭对于增加偏置电压和振动激发水平更明显。由于这种振动诱导的退相干，在分子接触的传输特性的振动签名可能会强烈偏离一个简单的弗兰克-康登图片。这包括共振和非共振传输机制中的签名。此外，它示出，通过电子-空穴对创建过程的局部冷却可以深刻地影响输运特性，从而引起电流的显着的温度依赖性。
2013-02-05 cond-mat.mes-hall
Quantum charge diffusion in underdamped Josephson junctions and superconducting nanowires
在欠阻尼极限下研究了量子涨落对约瑟夫森结和超导纳米线电流-电压特性的影响。量子涨落引起库仑阻塞和超电流分支之间的跃迁，并且在高电阻环境的情况下可以显著地修改电流-电压特性的形状。由于相荷对偶性，我们的结果可以直接推广到相反的过阻尼极限。
2008-08-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Tight-binding study of bilayer graphene Josephson junctions
利用紧束缚Bogoliubov-de Gennes模型的高效模拟，我们自洽地求解了超导-双层石墨烯-超导约瑟夫森结中的对关联和约瑟夫森电流。不同的掺杂水平的非超导链接被认为是在短和长结制度。对相关性和超导电流的自洽结果类似于以前报道的单层石墨烯，除了在狄拉克点，在邻近效应的显着差异被发现，以及在长结制度的超导电流的抑制。通过考虑层间的电势差破坏了反转对称性，发现当结长大于费米长度时，超导电流可以被切换。
2012-07-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Bipolar thermoelectricity in S/I/NS and S/I/SN superconducting tunnel junctions
本研究针对超导隧道结双极热电效应受逆邻近效应影响的问题，通过准经典方程分析构型、膜厚与界面质量的影响，提出更优的双层结构设计，为提升超导隧道结热电性能提供路线图。
2023-06-13 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
Tunable diode effect in a superconducting tunnel junction with biharmonic drive
本文提出通过对传统超导隧道结施加双谐波驱动，利用谐波混频诱导可调谐二极管效应，在保持大超导电流的同时实现单位效率，且方向性可由驱动相位原位调控。
2024-10-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
UCSB final report for the CSQ program: Review of decoherence and materials physics for superconducting qubits
我们回顾了UCSB在理解超导量子比特退相干物理方面的进展。虽然在过去的5年中，许多退相干机制被研究和确定，最重要的是非晶双折射中的二能级态缺陷，非平衡准粒子产生的杂散红外线，和辐射到槽线模式。随着设计的改进，使用Xmon设计的集成电路transmons的性能现在接近世界纪录：这些器件在扩展到9个量子位时具有保持相干性的优势。
2014-10-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Very large thermal rectification in ferromagnetic insulator-based superconducting tunnel junctions
我们研究了铁磁绝缘体超导隧道结中的电子热整流。已知耦合到超导体的铁磁绝缘体在超导态密度中引起相当大的自旋分裂，并且如果作为隧道势垒操作，则还导致有效的自旋过滤。自旋分裂和自旋过滤的组合示出产生大量的自放大的电子热二极管效应，由于在系统中的电子-空穴对称性的破坏，这是添加到结的热不对称性。大的自旋分裂和大的自旋极化可以潜在地导致在合适的温度范围内的实际参数下超过5.10^4的热整流效率，从而超过常规超导隧道结可实现的热二极管效应的250倍。这些结果可能是相关的改进掌握创新的相位相干的热电子纳米器件的热流，并在纳米尺度上的量子线路的增强热管理。
2020-04-07 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
Imaging spontaneous currents in superconducting arrays of pi-junctions
由薄隧穿势垒分隔的超导体表现出约瑟夫森效应，其允许在零电压下的电荷传输，通常在最低能量状态下的超导体之间没有相移。最近，三十年前理论提出的具有π的基态相移的约瑟夫森结已经被证实。在超导回路中，π结在零磁场中引起持续电流的自发循环，类似于自旋1/2系统。在这里，我们使用扫描SQUID显微镜图像的自发零场电流的温度控制的π结的超导网络与弱铁磁势垒。我们发现，在0 π的转变温度Tpi = 3 K的结自发超导电流的发病。我们的图像中的电流在非均匀挫折阵列组成的细胞与偶数和奇数的π结。这样的阵列是有吸引力的模型系统，用于研究2D XY模型的奇异相位和实现可扩展的绝热量子计算机。
2007-08-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Very Strong Superconducting Proximity Effects in PbS Semiconductor Nanowires
我们报道了利用PbS半导体纳米线和Pb0.5In0.5超导电极制备强耦合纳米混合超导结。在0.3 K时，最大超导电流可达15 μA，这是迄今为止在超导体-纳米线超导结中观察到的最高值。微波诱导的恒定电压阶跃的观察证实了真正的约瑟夫森耦合通过纳米线的存在。外磁场作用下临界电流的单调抑制也与窄结模型吻合得很好。开关电流的温度依赖性随机分布表现出从相扩散到热激活过程的交叉，随着温度的降低。这些强耦合纳米杂化超导结将有利于门可调谐超导量子信息器件的发展。
2016-07-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Superconducting diode effect in diffusive superconductors and Josephson junctions with Rashba spin-orbit coupling
该研究利用准经典方法表征了含Rashba自旋轨道耦合的二维扩散体系的超导二极管效应，揭示了均匀超导体与约瑟夫森结中该效应的不同行为规律，为介观纳米结构的相关实验提供了理论解释。
2024-06-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Superconducting islands with semiconductor-nanowire-based topological Josephson junctions
我们从理论上研究了基于超导体-纳米线约瑟夫森结的超导岛，并考虑了在结的光谱中存在亚能隙准粒子激发。我们的方法扩展了超导电荷量子比特的标准模型哈密顿量，并用纳米线结的Bogoliubov-de Gennes哈密顿量代替Josephson势，投影到相关的低能子能隙子空间上。这使得充分纳入子间隙水平的连贯动力学在交界处。形成结的纳米线中的自旋-轨道耦合和塞曼能量的组合效应触发拓扑转变，其中子带隙能级从有限能量Andreev束缚态演变成近零能量Majorana束缚态。控制纳米线结的微观能量尺度（约瑟夫森能量、马约拉纳耦合和马约拉纳能量分裂）与超导岛的充电能量之间的相互作用产生了各种各样的物理机制。基于这种不同的能量尺度的相互作用，我们充分表征的微波响应的交界处，从库珀对盒的transmon制度，并显示如何存在的Majoranas可以通过不同的光谱特征检测。在分裂结的几何形状，等离子体模式耦合到相位分散subgap水平导致从马约拉纳杂交通过Jaynes-Cummings类相互作用。作为这种相互作用的结果，在结中的高阶等离子体激发继承马约拉纳属性，包括$4π$效应。
2020-10-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Superconducting junction with tri-component pairing gap functions
本文研究了一种超导异质结，其一端具有非传统的手征$p$波隙函数$p_x\pm ip_y$，另一端具有传统的$s$波隙函数。尽管在接合区中，间隙功能的任何两个组分之间的$\pm \fracπ{2}$的相对相位是有利的，但是相互相位差不能同时实现$\pm \fracπ{2}$，这导致挫折。基于Ginzburg-Landau自由能分析，受抑模式被确定为具有$η_j=\pm 1$的$s+ iη_1 (e^{ iη_2 φ/2}p_x +η_3 e^{- iη_2 φ/2}p_y)$（$j=1,2,3$），其中$φ$是$p_x$-和$p_y$-波隙函数之间的相位差。此外，我们发现，结表现出各向异性的磁电效应，表现为沿结的边缘的各向异性自旋磁化。
2021-03-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
High-performance electronic cooling with superconducting tunnel junctions
当偏置电压刚好低于超导体的能隙时，超导体和正常金属之间的隧道结会冷却后者。虽然这种设备的研究长期以来一直集中在亚微米尺寸的结构，因此在picoWatt范围内的冷却功率，我们已经导致了一个大的冷却功率高达nanoWatt范围的设备的彻底研究。在这里，我们描述了如何通过使用准粒子漏和调整冷却结的隧道势垒来优化它们的性能。
2016-08-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Decoherence effect on the Fano lineshapes in double quantum dots coupled between normal and superconducting leads
研究了耦合在导电电极和超导电极之间的T型双量子点的Fano型光谱线型，并分析了它们在退相干时的稳定性。由于邻近效应，量子干涉图案在+/-ε_2处同时出现，其中ε_2是侧附接的量子点的能量。我们发现，退相干逐渐抑制这种干涉结构。我们还发现，在低温下，另一个微小的Fano型结构可以诱导形成侧耦合量子点上的近藤态，由于其耦合到浮动引线。
2012-03-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Circuit theory for decoherence in superconducting charge qubits
基于对底层电路的网络图分析，导出了任意超导电荷量子比特的量子理论。用Caldeira-Leggett模型描述电路中的耗散元件，计算了电荷量子比特的退相干和泄漏率。分析包括由于耗散电路元件，如电压源或准粒子电阻的约瑟夫森结在电路中的退相干。本文提出的理论是超导磁通量子比特的量子线路理论的对偶。与自旋玻色子模型相比，考虑了量子比特的完整希尔伯特空间结构及其与耗散环境的耦合。此外，电路的自感和互感都被完全包括在内。
2005-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Multi-level quantum description of decoherence in superconducting qubits
我们提出了一个超导量子比特一般电路实现的退相干多能级量子理论。利用电网络图理论，我们推导出电路的汉密尔顿函数。耗散电路元件（外部阻抗，分流电阻）使用Caldeira-Leggett模型。导出了Born-Markov近似下超导相的主方程，并将其转化为Bloch-Redfield形式，以描述电路的多能级耗散量子动力学。该模型考虑了泄漏效应，即从允许的量子比特状态到系统的更高激发态的跃迁。作为特例，我们截断Hilbert空间，导出了具有特征弛豫时间（T_1）和退相干时间（T_2）的二能级（Bloch）理论。我们将我们的理论应用于超导通量量子比特类;然而，形式主义可以应用于超导通量和电荷量子比特。
2004-02-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Mesoscopic effects in the heat conductance of superconducting-normal-superconducting and normal-superconducting junctions
我们研究了混合超导结的热导。我们的分析涉及单通道结与任意传输以及扩散连接器，并显示超导间隙和相位的接触对热导的影响。如果结是扩散的，这些影响是完全淬火的平均，但是，我们发现，他们的影响仍然存在于弱本地化的修正和电导波动。虽然这些统计特性强烈偏离众所周知的类似物的电荷电导，我们证明，热导波动保持接近普遍的行为。我们发现了一个推广的Wiedemann-Franz定律，适用于具有相等禁带和零相位差的约瑟夫森结。
2019-06-28 cond-mat.mes-hall
Decoherence and mode-hopping in a magnetic tunnel junction-based spin-torque oscillator
讨论了基于磁隧道结的自旋力矩振荡器中磁振荡的相干性随外场角的变化。时频分析表明，不同的振荡器模式之间的模式跳变，这是由线性和非线性耦合的Landau-Lifshitz-Gilbert方程，类似于在半导体环形激光器中观察到的模式跳变。这些耦合和因此跳模在用于自由层与参考层磁化的反平行（AP）对准的电流阈值附近被最小化。远离AP对准，模式跳变限制振荡器相干性。
2012-03-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Coherent dynamics and decoherence in a superconducting weak link
我们证明了量子化磁通量在超导回路的相干动力学与弱链接-从相同的薄NbN膜图案化的纳米桥的循环。桥是一个短的圆形收缩，长接近10纳米，宽20 - 30纳米，中心宽度最小。实现了无隧道结系统的量子态控制和受驱动时间演化的相干振荡。采用微波光谱和直接时域技术相结合的方法研究了系统中的退相干和能量弛豫。有效磁通噪声行为表明电感波动是退相干的可能原因。
2016-01-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Superconducting proximity effect in a transparent van der Waals superconductor-metal junction
我们报告在清洁NbSe 2双层石墨烯结的Andreev反射。结的高透明度，表现为高达1.8的大电导增强，使我们能够看到双层石墨烯中的邻近诱导的超导能隙和分别通过垂直NbSe 2-石墨烯和横向石墨烯-石墨烯结的两个Andreev反射的清楚证据。量子输运模拟捕捉到了实验数据的复杂性，并阐明了各种微观参数对结传输的影响。我们的工作建立了一个全范德华，高性能超导结的实践和理解。高度透明的接近石墨烯-石墨烯结的实现开辟了工程量子现象的可能性。
2020-05-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Quasiparticle Decoherence in d-wave Superconducting Qubits
通常认为，在d波超导能隙的节点处存在的无隙准粒子激发应该强烈地退相干d波量子比特的量子态，使得量子效应实际上不可观察。使用自洽的线性响应非平衡准经典形式主义，我们表明，这不一定是真的。我们发现d波晶界结的准粒子电导是强烈的相位相关。带隙中间态和节点准粒子对电导和退相干都有贡献。量子行为估计是可检测的量子位包含一个d波结与适当的参数。
2003-11-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Decoherence of superconducting qubits caused by quasiparticle tunneling
在超导量子比特中，量子比特自由度与准粒子的相互作用定义了量子比特相干性的基本限制。本文发展了准粒子隧穿约瑟夫森结引起的纯退相率Γ_∞和结中Andreev态占据变化引起的非均匀展宽的理论。为了估计Γ_π，我们推导了量子比特动力学的主方程。自由准粒子在接近超导能隙的能量处具有大的态密度，从而提高了它们的隧穿率。然而，我们发现，与当前大多数量子比特设计（相位和通量量子比特，transmon，fluxonium）中由外在因素决定的速率相比，Γ_p很小。其中单个结被SQUID环取代的分裂transmon代表了可以使测量Γ_π成为可能的例外。量子比特频率的波动导致非均匀加宽，这可能是由与相位偏置约瑟夫森结相关的Andreev态的占据数的波动引起的。这种机制可以在具有小面积结的量子位中揭示，因为它引起的频率的最小相对变化是结中传输通道的倒数。
2012-07-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Universal holonomic quantum gates in decoherence-free subspace on superconducting circuits
为了实现一组基于非阿贝尔几何相位的通用量子逻辑门，传统的观点是需要超过两个能级的量子系统，这对于超导量子比特来说是非常困难的，这似乎是为什么在最近的实验中只实现单量子比特门的主要原因[A. A. Abdumalikov Jr \emph{et al} .，Nature 496，482（2013）]。本文提出在无消相干子空间中利用电路QED实现非绝热完整量子计算，其中只需要传输子比特中的两个能级，一个通常的相互作用，以及一个最小的无消相干子空间编码资源.特别是，我们的方案不仅克服了以往研究中遇到的困难，而且仍然可以获得相当大的有效耦合强度，从而可以实现高保真度的量子门。因此，本方案为利用超导电路实现鲁棒完整量子计算提供了一条很有前途的途径。
2015-08-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Bistability in superconducting rings containing an inhomogeneous Josephson junction
研究了由铁磁PdNi约瑟夫森结和隧道结并联构成的超导Nb环的磁响应。在外部磁场的一定间隔内观察到开关频率加倍。假设两个结的正弦电流-相位关系，我们的模型嵌入在超导环内的dc-SQUID解释了这一功能的一系列电流反转在铁磁结的铁磁部分，在这些领域的间隔。开关异常是由两个超导回路中的磁通量之间的耦合引起的。
2007-07-12 cond-mat.mes-hall
Superconducting triode effect in a quantum-dot Josephson junction with a biased top gate
Nankai University（南开大学）；Fudan University（复旦大学）；Peking University（北京大学）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）
本文提出在非对称量子点约瑟夫森结中通过顶栅打破宇称对称性，实现可调谐的超导三极管效应，并展示了高度不对称的Shapiro台阶以实现全量子化超流整流。
2026-06-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Quasiparticle-induced decoherence of a driven superconducting qubit
Columbia University（哥伦比亚大学）；Yale University（耶鲁大学）；Google Quantum AI（谷歌量子人工智能）
本研究建立了受驱超导量子比特的两种准粒子诱导退相干机制理论，指出能隙工程量子比特在受驱时仍会受其影响，明确了准粒子对微波量子比特操作保真度的 fundamental 限制。
2025-06-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Decoherence of the Superconducting Persistent Current Qubit
基于固态的量子位的退相干可以通过耦合到固体中的微观自由度来引起。我们提出了一个简单的理论，并用它来估计退相干最近提出的超导持续电流设计。所有考虑的退相干源被发现是相当弱的，导致这个量子位的高品质因数。
2000-04-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quasiparticles in superconducting qubits with asymmetric junctions
设计超导能隙的空间分布--能隙工程--长期以来被认为是控制超导器件中准粒子的有效方法。在铝膜中，它们的厚度调节间隙;因此，Al/AlOx/Al约瑟夫森结的标准制造（其依赖于在较薄的膜的顶部上重叠较厚的膜）总是导致间隙设计的器件。在这里，我们重新考虑超导量子比特中的准粒子效应，以明确地解释约瑟夫森结两侧带隙中不可避免的不对称性。我们发现，可以遇到不同的制度中的准粒子有相似的密度在两个结的铅，或在很大程度上局限于较低的间隙铅。定性地，对于类似的密度，量子位的激发态布居较低，但其弛豫速率高于当准粒子被限制时;因此，在量子位中的两个期望性质之间存在潜在的权衡。
2022-11-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Quantum two level systems and Kondo-like traps as possible sources of decoherence in superconducting qubits
讨论了约瑟夫森结量子比特中退相干的起源。我们发现，在周围的绝缘体的两个能级系统不能在小量子比特的噪声的主要来源。我们认为，电子陷阱中的约瑟夫森势垒与大库仑排斥会给噪声，同意在幅度和温度依赖性与实验数据。
2005-10-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
