On-chip thermometry for microwave optomechanics implemented in a nuclear demagnetization cryostat
我们的报告上进行的核绝热退磁低温恒温器，其温度是由精确的测温从低于500 $~μ$ K约1 $~$开尔文的微波光力学测量。我们描述了一种用于访问片上温度的方法，建立在蓝失谐参数不稳定性和标准微波设置上。实验装置和开发技术的能力和灵敏度均通过约4 $~$ MHz的极弱耦合氮化硅双钳位光束模式和约6 $~$ GHz的铌片上腔谐振来证明。我们报告一个不稳定的内在驱动力在耦合的微波-机械系统上的力学，出现在通常低于100 $~$ mK。这一现象的起源仍不清楚，值得理论投入。它使我们无法在通常低于10-30 $~$ mK的温度下进行可靠的实验;然而，没有观察到热去耦的证据，我们建议在不同强度水平下，在共享微波技术的所有器件中应存在相同的功能。我们进一步证明经验如何大部分的不稳定功能可以被歼灭，并推测如何机制可以链接到原子尺度的两个级别的系统。所述微波/微开尔文设施是电磁脉冲平台的一部分，将用于毫开尔文范围内和以下的进一步实验。
2022-04-20 cond-mat.mes-hall
Quantum dot admittance probed at microwave frequencies with an on-chip resonator
我们提出了一个量子点隧道耦合到二维电子气的动态导纳的微波频率测量。测量是通过一个高品质的6.75 GHz的片上谐振器电容耦合到点。谐振器的频率被发现移动向下和向上接近对应于系统的电抗的符号从电容性到电感性的变化的点的电导谐振。观测结果与散射矩阵模型一致。电抗的符号取决于点与电导谐振的失谐以及相对于谐振器频率的到引线的隧道速率的幅度。当隧道耦合和温度与谐振器频率相比足够小时，在电导谐振上观察到感应响应。
2012-10-03 cond-mat.mes-hall
Measurements of a Quantum Dot with an Impedance-Matching On-Chip LC Resonator at GHz Frequencies
我们报告了一种键合桥片上超导线圈的实现及其在高欧姆量子点（QD）与$\rm{3~GHz}$测量装置的阻抗匹配中的应用。被建模为集总元件$LC$谐振器的线圈比基于共面传输线的谐振器（例如，$λ/4$阻抗Transformers和短截线调谐器）更紧凑并且具有更宽的带宽，具有潜在更好的信噪比。特别是对于测量设备发出的辐射，如散粒噪声，50 $\times$更大的带宽减少了获取谱密度的时间。的谐振频率，接近3.25 GHz，是三倍高于一个先前报道的引线键合线圈。作为原理的证明，我们制造了一个$LC$电路，实现阻抗匹配的$\rm{\sim 15~kΩ}$负载，并验证它与负载定义的碳纳米管量子点，我们测量的散粒噪声在库仑阻塞制度。
2017-07-27 cond-mat.mes-hall physics.app-ph quant-ph
Scanning-probe quantum sensing of microwave and static magnetic field response of an on-chip superconducting resonator
Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院）；University of California, San Diego（加州大学圣地亚哥分校）
利用扫描探针量子显微镜，通过Rabi振荡测量实现对超导谐振器微波磁场的纳米级传感，并可视化静磁场下超导涡旋的形成、演化和脱钉过程。
2026-06-23 cond-mat.mes-hall
Efficient on-chip source of microwave photon pairs in superconducting circuit QED
我们描述了一种在超导传输线谐振器中通过参量下转换有效产生微波光子对的方案，该超导传输线谐振器耦合到充当人工原子的库珀对盒。通过相对于腔模式适当地调谐前三个能级，下转换概率可以变得比用于光学光子的最有效的方案中更高。我们通过数值模拟耦合腔盒系统的耗散量子动力学来证明这一点，并讨论了退相和弛豫的影响。这里分析的设置可能会形成未来的纠缠微波光子的芯片源的基础。
2006-05-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
On-Chip Microwave Quantum Hall Circulator
环行器是雷达系统、微波通信收发器和量子信息器件读出等技术不可或缺的非互易电路元件。它们的非互易性来自于在存在打破时间反演对称性的大体积磁介质的情况下，微波在厘米尺度的信号波长上的干涉。在这里，我们实现了一个完全无源的片上微波环行器的尺寸千分之一的波长，利用手性，慢光响应的2维电子气（2DEG）在量子霍尔制度。对于直径为330 μ m、中心频率为1 GHz的集成GaAs器件，在50 MHz带宽上观察到25 dB的非互易性。此外，可以通过改变磁场来动态地选择循环的方向，这是可以实现片上微波信号的可重新配置的无源路由的方面。
2016-01-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
Coupling a quantum dot, fermionic leads and a microwave cavity on-chip
我们展示了一个混合架构，由一个量子点电路耦合到一个单一的模式的电磁场。我们使用单壁碳纳米管为基础的电路插入超导微波腔。通过探测的纳米管点使用色散读出的库仑阻塞和近藤制度，我们确定的电子-光子耦合强度，使电路QED实验与更复杂的量子点电路。
2011-08-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Flip-chip-based microwave spectroscopy of Andreev bound states in a planar Josephson junction
本文提出一种基于倒装芯片和电感耦合超导谐振器的方法，实现了对平面约瑟夫森结中Andreev束缚态的微波谱测量与栅控，为超导-半导体二维材料的微波应用开辟了新路径。
2023-01-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Cryogenic microwave frequency combs based on quantum paraelectric superconducting resonators
School of Physics, Indian Institute of Science Education & Research Thiruvananthapuram（印度科学与研究教育研究所特鲁万南特普拉姆物理学院）
本文提出了一种基于SrTiO₃量子铁电相的全电子芯片级低温微波频率梳，利用其Pockels效应实现频率梳生成，实现了与低温量子技术的集成。
2026-05-13 cond-mat.mes-hall
Multi-level π-junction in a proximitized Ge/SiGe quantum dot probed by an on-chip superconducting microwave resonator
University of Basel（巴塞尔大学）；University of Regensburg（雷根斯堡大学）；Swiss Nanoscience Institute（瑞士纳米科学研究所）；YQuantum
利用片上微波测量，研究锗/硅锗异质结构中邻近效应量子点形成的多能级π结，通过直流输运和微波技术识别其门电压依赖性和微波响应的定性特征，并观察到尖锐或平滑的相变。
2026-06-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
On-chip microwave filters for high-impedance resonators with gate-defined quantum dots
电路量子电动力学（QED）采用超导微波谐振器作为量子总线。在具有基于半导体量子点的量子比特的电路QED中，增加谐振器阻抗是期望的，因为它增强了与这些量子比特的通常小的电荷偶极矩的耦合。然而，在谐振器附近形成量子点所需的栅电极无意中导致微波光子可以通过其泄漏的寄生端口，从而降低谐振器的品质因数。对于高阻抗谐振器尤其如此，因为它们的总电容与寄生端口电容的比率较小，导致比50- $Ω$谐振器更大的微波泄漏。在这里，我们介绍了一种实现的片上滤波器，以抑制微波泄漏。该滤波器包括高动态电感纳米线电感器和薄膜电容器。该滤波器占地面积小，可以放置在谐振器附近，将微波限制在芯片的一个小区域内。滤波器元件的电感和电容可以在比其典型的螺旋电感器和叉指电容器对应物更宽的值范围内变化。我们证明，总线宽的6.4 GHz和约3-k $Ω$谐振器可以提高到540 kHz，使用这些滤波器。
2020-10-02 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
On-Chip Microwave Fock States and Quantum Homodyne Measurements
我们提出了一种基于量子光学拉曼激发方案将亚稳态基于通量的量子比特耦合到微谐振器的方法，该方案允许确定性地产生静止和传播的微波Fock态和其他弱量子场。此外，我们介绍了一个合适的微波量子零差技术，没有光学对应物，使相关领域的可观测量，即使在存在噪声放大设备。
2006-02-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Microwave probing of bulk dielectrics using superconducting coplanar resonators in distant-flip-chip geometry
在低温下对绝缘材料进行介电测量可能具有挑战性，具体取决于所关注的频率和温度范围。我们提出了一种技术来研究在GHz频率的体介电常数。超导共面Nb谐振器直接沉积在感兴趣的材料上，然后用微波馈线在单独的芯片上以远距离倒装芯片几何形状探测该谐振器。评估谐振器的几个谐波可以获得各种探测频率，在本研究中高达20 GHz。我们展示了三种不同的材料（MgO，LaAlO3和TiO 2），在1.4 K和7 K之间的温度下的技术。
2019-11-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Microwave spectroscopy of Andreev states in InAs nanowire-based hybrid junctions using a flip-chip layout
基于半导体纳米线的约瑟夫森结是用于电可调量子位结构（例如门控子或Andreev量子位）的潜在构建块。然而，一个实际的实现需要彻底调查的内在激发光谱。在这里，我们展示了低损耗超导微波电路的制造，结合高品质因数与良好的控制栅极架构，利用倒装芯片的方法。利用该平台对原位生长的InAs/Al核/半壳纳米线的Andreev态进行了单色调和双色调实验，并利用荫罩定义的约瑟夫森结对Andreev态进行了测量。在门控和磁通偏置光谱测量中，我们发现了由光子吸收介导的离散Andreev束缚态之间的单个准粒子和准粒子对跃迁的清晰特征。我们的实验结果支持模拟表明，该结驻留在中间通道长度制度。
2021-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Microwave optomechanical measurement of non-metallized SiN strings at mK temperatures
非晶材料（玻璃）在低温下的力学性能主要受低能激发的影响，低能激发被认为是原子尺度的隧穿二能级系统（TTLS）。在纳米尺度的玻璃样品中，相对于大块玻璃样品，声速和耗散的温度依赖性被修改。除了这种尺寸效应之外，纳米机械谐振器中通常存在的多晶金属导致进一步偏离绝缘大块玻璃的良好研究行为。我们报告了一种双芯片光机测量技术，用于在低温下表征非金属化非晶SiN串。将由宽度为350 nm、长度为40至80 $μ$ m的SiN串组成的竖琴耦合到单独芯片上的Al超导微波腔。弦被介电驱动，它们的运动通过其对微波谐振频率的调制来检测。
2021-10-01 cond-mat.mes-hall
Design and characterization of a lumped element single-ended superconducting microwave parametric amplifier with on-chip flux bias line
我们展示了一个集总元件约瑟夫森参量放大器，使用单端设计，包括一个片上，高带宽的磁通偏置线。放大器可以通过输入端口或通过磁通偏置线被泵浦到其参数增益区。宽带放大在5至7 GHz之间的可调频率$ω/2 π$下实现，具有量子限制噪声性能、大于500 MHz的增益带宽积和超过-120 dBm的输入饱和功率。偏置线允许放大器的快速频率调谐，在小于10 ns的时间尺度上具有数百MHz的变化。
2013-10-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
On-chip detection of ferromagnetic resonance of a single submicron permalloy strip
我们测量了一个单一的亚微米铁磁条的铁磁共振，嵌入在片上微波传输线设备。所使用的方法是基于检测由于磁化动力学引起的振荡磁通量，具有感应拾取回路。谐振频率对外加静磁场的依赖性与Kittel公式非常吻合，表明均匀磁化进动模式被驱动。
2006-07-03 cond-mat.mes-hall
High-Fidelity Measurement of a Superconducting Qubit using an On-Chip Microwave Photon Counter
我们描述了一种使用片上微波光子计数器对超导量子比特进行高保真测量的方法。该协议依赖于色散耦合测量谐振器的瞬态响应，以将量子位的状态映射到以大的差分光子占据为特征的“亮”和“暗”腔指针状态。在此映射之后，我们使用约瑟夫森光电倍增管（JPM），当腔光子占用超过一定的阈值时，它在经典可区分的通量状态之间转换，光电探测谐振器。我们的技术提供了在毫开尔文阶段的投影量子测量的二进制结果，而不需要在室温下的量子限制的预放大和阈值。我们实现了原始的单次测量保真度超过98%，在多个样品使用这种方法在总测量时间在500 ns以下。此外，我们表明，与我们的测量协议相关的反作用和串扰可以通过利用JPM本身的固有阻尼来减轻。
2020-08-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
Cascaded Four-Wave Mixing on Quantum Paraelectrics for On-chip Cryogenic Microcombs
Indian Institute of Science Education and Research Thiruvananthapuram（印度科学教育与研究学院特里凡得琅分校）
利用钛酸锶（STO）量子顺电体的Kerr非线性，在片上超导谐振器中实现了低温微波频率梳，为非线性微波光子学提供了低功耗、低温兼容平台。
2026-05-24 cond-mat.mes-hall physics.optics
Cavity quantum electrodynamics with semiconductor double-dot molecules on a chip
本文描述了一种将半导体双点分子的电子自旋态耦合到微波带状线谐振器的相干控制技术。我们确定了一个新的制度的操作中，分子和谐振腔之间的强相互作用可以实现最小的退相干，达到所谓的强耦合制度的腔QED。我们描述了这种系统的潜在应用，包括低噪声相干电控制，自旋态的快速QND测量，和远程自旋耦合。
2006-05-05 cond-mat.mes-hall
Fano-enhanced low-loss on-chip superconducting microwave circulator
针对超导量子技术所需的无铁氧体片上环形器结能量公差过严的问题，通过引入波导间直接电容耦合产生Fano干涉，放宽了制备精度要求，实现了97%以上的环流保真度及低损耗、高隔离的性能。
2024-06-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
The Ferroelectric-Gate Fin Microwave Acoustic Signal Processor
通过微波频带上的动态频谱分配的无线通信对于适应指数增长的数据流量至关重要，需要大量的射频（RF）滤波器阵列以用于在任意频率处的自适应信号整形。然而，基于平面声谐振器的常规RF滤波器由于其大的占用面积和有限的片上频率可扩展性而不能实现这样的大规模集成阵列。在这里，我们提出了一个信号处理器，使集成的三维铁电栅鳍（FGF）纳米声学谐振器具有极端的频率可剪裁性和大规模的可集成性。FGF通过在硅纳米鳍上生长原子层铁电氧化物-氧化锆换能器来创建，以体声波模式操作，具有超过3-28 GHz的光刻可缩放频率，并提供19.4 x 1010（在~ 11 GHz处）的创纪录的高频-品质因数-机电耦合乘积（f.Q.kt2）。覆盖9-12 GHz的单片滤波器阵列也证明了通过片上的电气耦合的FGFs。该演示突出了FGF谐振器实现可扩展到毫米波频率的芯片级自适应处理器的潜力。
2023-02-02 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
On-chip Integration of High-Frequency Electron Paramagnetic Resonance Spectroscopy and Hall-Effect Magnetometry
提出了一种在单个半导体芯片上集成高灵敏度微霍尔效应磁力测量和高频电子顺磁共振光谱能力的传感器。霍尔效应磁力计由十字形形式的二维电子气GaAs/AlGaAs异质结构制成，具有50 × 50 μ m 2的感测区域。高频微带谐振器通过两个小间隙耦合到具有50欧姆阻抗的传输线。不同的谐振器长度被用来获得准TEM基本谐振模式的频率范围为10-30 GHz。谐振器位于霍尔效应磁力计的有源区的顶部，其中基模的磁场最大，从而优化微波功率到样品位置处的磁场的转换。耦合谐振器和传输线的两个间隙被不同地设计。到微波源的间隙被设计为优化谐振器的加载品质因数（Q = 150），而用于发射信号的间隙较大。后一间隙最小化损耗并防止谐振失真，同时能够测量发射信号。谐振器的大填充因子允许与高品质因数谐振腔的灵敏度相当的灵敏度。集成的传感器能够测量应用微波场时微米级样品的磁化响应。特别地，利用分子磁体单晶在连续微波辐照下的磁化强度变化和微波功率的联合测量来确定分子自旋态的能量弛豫时间。此外，实时测量的磁化动态应用快速微波脉冲的演示
2008-05-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Integrated multiplexed microwave readout of silicon quantum dots in a cryogenic CMOS chip
固态量子计算机需要经典电子学来控制和读出单个量子比特，并实现快速经典数据处理[1-3]。在固态量子处理器运行最佳的深低温下集成两个子系统[4]，可以解决一些主要的扩展挑战，例如系统大小和输入/输出（I/O）数据管理[5]。硅量子点（QD）中的自旋量子位可以使用超大规模集成（VLSI）与互补金属氧化物半导体（CMOS）电子器件单片集成，从而利用半导体行业的广泛制造经验[6]。然而，在mK温度下使用工业CMOS进行集成的实验演示仍处于起步阶段。在这里，我们提出了一个使用工业CMOS技术制造的低温集成电路（IC），它包含硅基量子处理器的三个关键成分：QD阵列（在这里以非交互式3x 3配置排列），数字电子器件，以最大限度地减少使用行列寻址的控制线和用于多路复用读出的模拟LC谐振器，所有这些都在50 mK下工作。与微波谐振器（6-8 GHz范围），我们显示分散读出的量子点的电荷状态，并执行组合的时域和频域复用，实现可扩展的读出，同时减少整体芯片的足迹。这种模块化架构探讨了使用工业CMOS技术实现集成量子和经典电子学的大规模硅量子计算机的限制。
2021-01-20 cond-mat.mes-hall physics.app-ph quant-ph
Realization of pure gyration in an on-chip superconducting microwave device
该研究利用时空调制在超导微波谐振器中实现了纯回转，解决了超导电路对磁场敏感导致非互易耦合困难的问题，实验实现了>58 dB隔离度的首个片上超导回转器。
2025-06-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.other quant-ph
Strong magnon-photon coupling with chip-integrated YIG in the zero-temperature limit
自旋波和超导技术的交叉集成是一种很有前途的方法，用于为未来的信息处理技术创建新的混合设备，以在经典和量子体系中存储，操作或转换数据。混合磁振子极化激元系统已被广泛研究，使用块体钇铁石榴石（Y $_{3}$ Fe $_{5}$ O $_{12}$，YIG）和三维微波光子腔。然而，YIG生长中的限制迄今为止阻止了其并入CMOS兼容技术，例如高品质因数超导量子技术。为了克服这一障碍，我们使用等离子体聚焦离子束（PFIB）技术-利用精确到微米级的位置-将YIG与超导微波器件集成在一起。铁磁共振已被测量在毫开尔文温度PFIB处理的YIG样品使用平面微波电路。此外，我们证明了超导谐振器和YIG铁磁谐振模式之间的强耦合，保持合理的低损耗，同时减少系统到微米尺度。这种芯片上强耦合的实现是制造具有自旋波和超导组件优势的功能混合量子器件的关键一步。
2021-06-14 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Unidirectional Microwave Transduction with Chirality Selected Short-Wavelength Magnon Excitations
该研究在YIG薄膜延迟线中利用共面波导天线的奥斯特场手性选择亚微米波长静磁表面自旋波，实现30 dB无衰减、最高14 GHz磁场可调的单向微波换能。
2023-03-02 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Fabrication-free assessment of microwave losses in germanium-based dielectrics and superconductors
Cornell University（康奈尔大学）；Universität Regensburg（雷根斯堡大学）
本研究提出无需制备的倒装芯片传感方案，评估锗基电介质与超导体的微波损耗，明确材料约束，为平面Ge异质结构微波电路提供设计指导，还展示了超导量子电路新材料的快速测试方法。
2026-09-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Periodic phase slips and frequency comb generation at tunable microwave frequencies in superconducting diabolo structures
本研究通过数值模拟揭示管状铌超导结构在直流驱动下产生周期性相位滑移及GHz振荡，引入交流调制后生成微波频率梳，为三维低温电子学片上频率梳发生器奠定基础。
2025-03-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Efficient microwave frequency conversion mediated by the vibrational motion of a silicon nitride nanobeam oscillator
微机电系统和集成光子学为现代通信系统中的许多可靠和紧凑的电路元件提供了基础。电光机械器件是目前实现新兴量子信息技术的超灵敏、低损耗换能器的主要方法之一。在这里，我们提出了一个片上微波频率转换器的基础上，平面铝氮化硅平台，是兼容的槽模耦合光子晶体腔。我们显示了两个传播微波模式之间的有效频率转换介导的辐射压力与金属化介电纳米束振荡器的相互作用。我们实现了双向相干转换，总器件效率高达~ 60%，动态范围为$2\times10^9$光子/秒，瞬时带宽高达1.7 kHz。如果进一步降低当前$\sim14$光子$\ \cdot\ $ s $^{-1}\ \cdot\ $ Hz $^{-1}$的驱动相关输出噪声，则高保真度量子态转移将是可能的。这种基于氮化硅的换能器是原位可重构的，并且可以用于片上经典和量子信号路由和滤波，用于微波和混合微波-光学应用。
2019-11-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Multi-module microwave assembly for fast read-out and charge noise characterization of silicon quantum dots
本文提出一种超导-半导体多模块微波组件，通过将超导读出谐振器与含硅量子点的SOI芯片接口，实现纳秒级电荷态读出，并在9个频率数量级上表征1/f电荷噪声。
2024-05-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Nonreciprocal reconfigurable microwave optomechanical circuit
实现非互易微波传输的器件在雷达和射频通信系统中无处不在，并且通常依赖于磁偏置铁氧体材料。这种器件在超导量子线路的读出链中也是不可或缺的，因为它们保护敏感的量子系统免受读出电子器件发出的噪声的影响。由于基于铁氧体的非互易器件体积大、有损耗并且需要大的磁场，因此人们对无磁场的片上替代方案（例如最近使用约瑟夫森结实现的那些）产生了极大的兴趣。在这里，我们实现了可重构的非互易传输两个微波模式之间使用纯粹的光机械相互作用的超导机电电路。我们分析了这种非互易电路的传输特性和噪声特性。该方案依赖于介导微波腔之间耦合的两个机械模式中的干涉。最后，我们展示了如何量子限制循环器可以实现相同的原则。该技术可以在没有任何外部磁场的情况下构建在芯片上，因此与超导量子线路完全兼容。这里展示的所有光力学介导的非互易性也可以扩展到实现定向放大器，并且它形成了实现光和声的拓扑状态的基础。
2017-06-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Three-Tone Coherent Microwave Electromechanical Measurement of a Superfluid Helmholtz Resonator
本文提出三音相干微波测量方法，在边带未分辨区域实现超流亥姆霍兹模式与微波腔的弱耦合表征，测得真空机电耦合强度比以往超流实验高三个数量级。
2023-07-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.app-ph
On-Chip Quantum Dot Light Source for Quantum State Readout
利用半导体双量子点（DQD）微脉塞产生的微波辐射进行电荷态探测。通过驱动电流通过发射器DQD，用n_c ~ 6000个光子填充腔。这些光子用于感测位于腔的相对端处的目标DQD的电荷状态。靶DQD中的电荷动力学影响脉塞的输出功率和发射频率。三种不同的读出机制进行了比较。该检测方案不需要腔输入场，并可能用于提高半导体和超导量子比特读出技术的可扩展性。
2017-07-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
