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
Charge fluctuations in a quantum point contact attached to a superconducting lead
我们展示了如何计算正常介观导体的电荷噪声谱，这是电容耦合到一个宏观门，当这个导体被连接到L正常的引线和M超导引线，唯一的限制是，超导引线必须在相同的化学势。然后，我们继续研究结果的量子点接触（QPC）在正常的铅连接到超导体。感兴趣的是耦合到QPC的栅极电容器中的波动电流。并与所有导联均正常的情况进行了比较。当QPC中的一个通道打开时，我们发现在|eV|中，平衡电荷涨落加倍，电流噪声谱大幅度增强（>2）到一阶。
1999-07-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Flip-chip-based fast inductive parity readout of a planar superconducting island
本文提出一种基于倒装芯片和微波谐振器的超导岛奇偶性快速非破坏性读出方法，实现了SNR≈3、保真度超98%的实时测量，为混合量子比特读出提供新方案。
2023-07-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Identifying capacitive and inductive loss in lumped element superconducting hybrid titanium nitride/aluminum resonators
我们提出了一种方法，系统地定位和提取在微波频率的超导谐振器中的电容和电感损耗通过使用混合材料，集总元件设备。在这些器件中，在叉指电容器和曲折电感器元件中，超低损耗氮化钛逐渐被铝取代。通过测量在50 mK下随Al-TiN组分增加的功率相关损耗，我们发现在低电场下，即在单光子极限下，损耗本质上是二能级系统，并且与Al电容量而不是Al电感量相关。在高电场极限下，剩余损耗与Al面积乘以其电感的乘积线性相关，并且可能是由于杂散辐射产生的准粒子。在升高的温度下，额外的损耗与电感中的Al的量相关，具有随温度降低而呈指数下降的功率无关的TiN-Al界面损耗项。在50 mK的基温下，TiN-Al界面损耗几乎为零。
2012-03-22 cond-mat.supr-con
Dissipative phase-fluctuations in superconducting wires capacitively coupled to diffusive metals
我们研究了准一维超导体中存在一维或二维非相互作用电子气时库仑相互作用的屏蔽。为此，我们导出了一个有效的低能相位作用量，它相当于在随机相位近似下处理库仑关联和超导关联。我们集中在超导体中的耗散效应的研究，诱导的库仑耦合的影响在金属中的扩散密度模式，并研究其后果的静态和动态电导率。我们的研究结果指向屏蔽金属的维度的重要性，在低能量的超导等离子体模式的导线的行为。在没有拓扑缺陷的情况下，并且当屏蔽由一维电子气给出时，超导等离子体模式在极限$q\to 0$中被完全阻尼，并且因此在导线中失去超导性。与此相反，我们恢复德鲁德响应的电导率时，屏蔽是由二维电子气提供的。
2010-04-25 cond-mat.supr-con
Characterization of an entangled system of two superconducting qubits using a multiplexed capacitance readout
我们描述了一对库珀对盒耦合固定电容使用光谱和测量的基态量子电容。我们使用提取的参数来估计两个量子比特之间的纠缠度或纠缠度。我们还提出了一个多路复用的量子电容测量技术，这是在原则上可扩展到一个大的超导量子位阵列的彻底演示。
2008-12-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Multiplexed dispersive readout of superconducting phase qubits
介绍了一种超导相位量子比特的频率复用读出方案。使用具有四个相位量子比特的量子线路，我们将每个量子比特耦合到单独的集总元件超导读出谐振器，读出谐振器并联连接到单个测量线。读出谐振器和控制电子器件的设计使得所有四个量子位可以在一条测量线上使用频率复用同时读出。这项技术提供了一种高效、紧凑的方法来读出多个量子位，这对于扩展到更大数量的量子位是一个显著的优势。
2012-09-09 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
Nondestructive readout for a superconducting flux qubit
我们提出了一种新的读出方法的超导磁通量子比特，基于测量的约瑟夫森电感的超导量子干涉装置，电感耦合到量子比特。本征通量检测效率和反作用适合于量子位的量子态的快速和非破坏性确定，如在量子计算机中读出多个量子位所需的。我们对通量量子比特进行了光谱分析，并测量了80 $μs$量级的弛豫时间。
2004-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Mesoscopic Shelving Readout of Superconducting Qubits in Circuit QED
提出了一种测量片上微波谐振器中超导量子比特内部状态的方法。我们表明，一个量子比特状态可以与越来越大的腔相干场的产生，而另一个仍然与真空。通过用常规设备测量出射谐振器场，可以实现有效的单次QND样量子位读出，从而能够在用于捕获离子的电子搁置技术的精神下实现高保真度测量。我们期望所提出的想法可以适用于不同的超导量子位设计，并有助于进一步提高量子位读出保真度。
2009-04-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Dispersive measurements of superconducting qubit coherence with a fast, latching readout
“quantronium”是一种超导量子比特，由一个分裂的库珀对盒组成，其中插入了一个大的隧道结。该电路具有一个特殊的偏置点，在该点处，拉莫尔频率对偏置参数的波动（箱岛的电荷和大结的相位）不敏感。在这个最佳工作点，量子位的状态可以通过色散测量来确定，色散测量探测状态能量相对于这些偏置参数的二阶导数。我们使用量子相位自由度进行非线性，色散测量其感应响应，使用分叉放大。这种新颖的读出在几纳秒内投射出量子比特的状态，其锁存特性使我们能够在几百纳秒内记录下结果信息。我们用这种技术测量了拉比振荡和拉姆齐条纹，改善了信噪比和对比度。这种新的读出方案的速度也为一类新的实验打开了大门，这些实验将表征与测量协议相关的弛豫过程。
2005-09-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Readout strength dependence of state projection in superconducting qubit
我们已经通过使用约瑟夫森分叉放大器（JBA：交流驱动SQUID）控制量子比特读出过程的测量强度。最佳读出脉冲将叠加态改变为本征态。为了阐明足够强的测量如何导致投影现象，我们研究了JBA读出中的投影条件。我们发现，投影发生在可见度开始出现的脉冲高度以上。此外，随着读出强度的增加，即使可见性消失，投影也会继续发生。这一结果有助于我们理解JBA读出过程。
2010-05-17 cond-mat.supr-con
Phase diagram of Josephson junction arrays with capacitive disorder
我们研究了具有电容性无序的约瑟夫森结阵列在有限温度下的相图（即，随机偏移电荷和/或随机充电能量）：在每个结的大粒子数的限制下，这是无序玻色子哈伯德模型的显著物理实现。通过平均场近似，我们计算了平均自由能和绝缘相和超导相之间的相边界线方程。我们发现，莫特绝缘波瓣结构消失的偏移电荷的概率分布的大方差（$σ\gtrsim e$）。此外，在最近邻相互作用下，即使$σ$的值很小，$q=e$周围的绝缘波瓣也会被破坏。在随机充电能量的情况下，直到分布的方差达到某个临界值，与所有自电容相等的情况相比，超导相位增加。
2003-01-22 cond-mat.supr-con
Single-Shot Readout of Macroscopic Quantum Superposition State in a Superconducting Flux Qubit
利用三个约瑟夫森结嵌入超导环中的超导量子比特的两个最低能态进行了单次读出实验。我们通过电流偏置的dc-SQUID的开关电流Isw来测量量子比特状态，dc-SQUID是围绕量子比特回路的量子检测器。量子位信号在SQUID的小Isw区域中测量，通常小于100 nA，其中Isw分布特别窄。所获得的单次激发数据表明，通过量子比特持续电流产生的通量，量子比特状态被读出为能量本征态而不是电流本征态。
2004-07-12 cond-mat.supr-con
Readout failures in superconducting qubits due to TLS-defects in tunnel junctions
Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院）
本研究针对transmon量子比特隧道势垒中的强耦合TLS，采用多光子光谱学与TLS应变调谐技术，发现其与读出腔的强共振耦合会引发频率偏移破坏读出信号，揭示了材料缺陷阻碍固态量子处理器实现的新机制。
2026-09-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
A micro-SQUID with dispersive readout for magnetic scanning microscopy
我们已经设计并表征了一种用于低温扫描探针显微镜系统的具有色散读出的微型SQUID。该设计的特点是一个电容并联的RF SQUID与可调谐振频率从5到12 GHz，微米空间分辨率和集成的超导线圈的局部应用的磁场。SQUID作为一个非线性振荡器与通量和功率依赖的谐振频率。在4K下进行器件表征和噪声基准测试的测量。在200 MHz带宽下，4 K时测得的10 kHz以上的磁通噪声为$80\;\mathrm{n}Φ_0 \mathrm{Hz}^{-1/2}$。估计表明，可以从基于约瑟夫森结的固有非线性的参数增益中受益，并将通量噪声降低到100 mK时的$30\;\mathrm{n}Φ_0\mathrm{Hz}^{-1/2}$，这对应于位于拾波环中心的磁矩的$7.5\;\mathrm{μ_B Hz^{-1/2}}$。
2018-03-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Superconducting tunable flux qubit with direct readout scheme
我们描述了一个简单而有效的方案读出的可调通量量子比特，并提出了初步的实验测试的准备，操作和最终读出的量子比特状态，在非相干制度在液氦温度下进行。可调通量量子位通过在大超导回路中插入额外的约瑟夫森结的双SQUID来实现，并且通过向结施加电流斜坡并根据量子位状态记录存在电压响应的值来执行读出。初步工作表明了该方案的可行性和有效性。
2005-06-24 cond-mat.supr-con
Josephson charge-phase qubit with radio frequency readout: coupling and decoherence
研究了基于超导单电荷晶体管插入低电感超导回路的电荷相位约瑟夫森量子比特。该回路电感耦合到射频驱动的储能电路，通过测量晶体管的有效约瑟夫森电感来实现量子比特状态的读出。由于电和磁控制线以及测量系统的量子比特退相和弛豫的效果进行了评估。给出了在产生最小退相干的魔点中量子比特操作的建议。
2003-12-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Josephson parametric phase-locked oscillator and its application to dispersive readout of superconducting qubits
参量锁相振荡器（PPLO），也称为参变管，是一种谐振电路，其中一个电抗被周期性调制。它可以检测、放大和存储自激振荡两个不同相位形式的二进制数字信号。事实上，使用基于磁性铁氧体环或变容二极管的PPLO作为其基本逻辑元件的数字计算机在20世纪50年代和60年代成功运行。最近，已经在机电谐振器中证明了基本的位操作，并且已经提出了基于光学PPLO的伊辛机。在这里，使用PPLO实现与约瑟夫森结电路，我们演示了微波信号的解调数字调制的二进制相移键控。此外，我们将这种解调能力应用于超导量子比特的色散读出。这种读出方案能够实现快速和锁存型读出，但在量子位耦合到的谐振器中仅需要少量的读出光子，因此具有几种不同方案的组合优势。我们已经实现了高保真度，单次和非破坏性的量子位读出，拉比振荡对比度超过90%，主要受量子位能量弛豫的限制。
2014-07-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
High-contrast dispersive readout of a superconducting flux qubit using a nonlinear resonator
我们展示了超导磁通量子比特的高对比度状态检测。基于SQUID，通过探测非线性谐振器的微波传输来实现检测。根据谐振器的驱动强度，检测器可以工作在单稳态或双稳态模式。双稳态操作结合了高灵敏度和固有锁存。拉比振荡的测量对比度高达87%;在丢失的13%中，只有3%无法解释。涉及两个连续检测脉冲的实验与通过第一测量制备量子比特状态一致。
2006-01-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Approaching Unit Visibility for Control of a Superconducting Qubit with Dispersive Readout
在超导量子比特的拉比振荡实验中，我们表明量子比特激发态布居的可见性可以达到90%以上。我们通过将量子比特非共振地耦合到传输线谐振器并探测谐振器的透射谱来执行量子比特状态的色散测量。测量过程被很好地表征和定量地理解。在测量Ramsey条纹时，量子比特的相干时间大于500 ns。
2005-02-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Nonlinear resonant behavior of the dispersive readout scheme for a superconducting flux qubit
研究了一种由SQUID磁强计和并联电容组成的非线性谐振电路作为持续电流（PC）量子比特的读出方案。量子位的通量状态被检测为SQUID磁力计的约瑟夫森电感的变化，这反过来又介导读出电路的谐振频率的偏移。谐振行为中的非线性和所产生的滞后被表征为输入驱动和相关联的谐振峰值响应两者的功率的函数。基于唯象电路模型的数值模拟显示所观察到的非线性的功能。
2006-09-22 cond-mat.supr-con
Dispersive readout scheme for a Josephson phase qubit
我们提出了一个色散方案读出约瑟夫森相位量子比特的实验结果。一个电容并联的dc-SQUID被用作电感耦合到量子比特的非线性谐振器。我们通过测量从SQUID谐振器反射的微波脉冲的幅度和相位来检测量子比特的通量状态。通过这种低耗散的方法，我们将量子位状态测量时间减少到25微秒，这比使用通过将SQUID切换到其非零直流电压状态来执行的常规读出快得多。所演示的读出方案允许通过采用频分复用使用单个微波线读出多个量子比特。
2010-10-05 cond-mat.supr-con physics.ins-det quant-ph
Fluxon readout of a superconducting qubit
在过去的十年中，使用超导电路的量子计算经历了快速的发展。这个领域已经从单个两级系统的量子操纵推进到使用多个耦合量子位的复杂设计，允许一个人执行简单的量子算法。在通往实用量子计算机的道路上，出现了对经典电路和量子电路之间可扩展接口的需求。低温超导单通量量子（SFQ）逻辑采用约瑟夫森传输线（JTL）中的磁通子作为经典计算的基本位。在这里，我们报告的实验实现SFQ电子和超导量子比特之间的直接联系。我们演示了通过在JTL中振荡的单个通量子的频率偏移来读出通量量子比特的状态。使用这种技术测量通量量子比特的能谱。所展示的方法可能为未来固态量子计算机与数字SFQ电子器件的全面集成开辟道路。
2014-04-10 cond-mat.supr-con
Frequency Division Multiplexing Readout and Simultaneous Manipulation of an Array of Flux Qubits
超导量子线路的一个重要的期望成分是读出方案，其复杂性不随着测量中涉及的量子比特的数量而增加。在这里，我们提出了一个读出方案，采用一个单一的微波线，这使得多个量子位的同时读出。因此，按比例放大超导量子位电路不再受到读出装置的限制。采用频分复用技术实现了6个通量量子比特的并行读出，以及3个量子比特的同时操作和时间分辨测量。我们将讨论如何将这种技术扩展到在芯片上读取数百个量子位。
2012-07-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
High Fidelity Qubit Readout with the Superconducting Low-Inductance Undulatory Galvanometer Microwave Amplifier
描述了基于超导低电感波动电流计（SLUG）的微波放大器对超导量子比特的高保真色散测量。与最先进的HEMT放大器相比，SLUG放大器的增益达到19 dB，信噪比提高9 dB。我们证明了在700 ns的分离保真度为99%相比，59%的HEMT单独。SLUG显示了大的动态范围，输入饱和功率对应于读出腔中的700个光子。
2013-12-29 cond-mat.supr-con quant-ph
Entanglement Metrology Using a Joint Readout of Superconducting Qubits
多量子比特纠缠态的精确检测是量子计算实验发展的关键。传统上，纠缠量子比特之间的非经典相关性是通过计算单个量子比特的单次读出之间的重合来测量的。我们报告纠缠计量使用一个单一的检测通道，直接访问两个超导量子比特之间的整体平均相关性。在验证和校准这个联合读出之后，我们展示了按需产生的可分离和高度纠缠的两个量子比特状态的全量子断层扫描。使用完整断层扫描所需的测量的子集，我们执行纠缠计量的~95%的准确度和~98%的精度，尽管~10%的单次测量的保真度。对于高纠缠态，测量的Clauser-Horne-Shimony-Holt算符的最大值达到2.61+/-0.04，纠缠见证者给出了约88%的并发下限。在目前的形式下，这种探测器将能够解决未来两个量子比特纠缠产生的改进，并立即扩展到3或4个量子比特。
2009-08-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Quasiparticle Quality Factors in Superconducting Resonators: Effects of Bath Temperature and Readout Power
School of Integrated Circuits, Tsinghua University（清华大学集成电路学院）；Cavendish Laboratory（卡文迪许实验室）；Clarendon Laboratory（克拉伦登实验室）；James Watt School of Engineering, University of Glasgow（格拉斯哥大学詹姆斯·瓦特工程学院）
研究超导谐振腔在低温下品质因数偏离标准预测的原因，提出基于修改后的Rothwarf-Taylor方程的宏观模型，明确品质因数、浴温与读出功率之间的关系。
2026-05-09 astro-ph.IM cond-mat.supr-con
Modeling Rectification Effects in Mesoscopic Superconducting Devices
研究了小约瑟夫森结环（JJR）的热涨落和电容效应，这种热涨落和电容效应模拟了最近在三角形介观超导体中观察到的整流现象，起因于场致持续电流与偏置电流的叠加.在有限的温度下，我们预测的整流信号的幅度强烈依赖于电流接触配置上的JJR，在符合实验。此外，我们分析的参数范围内的电容结的闭环是一个合适的模型来解释实验观察。我们的结论是，闭环的薄弱环节，一个JJR，是一个简单的，强大的和足够好的模型来解释所观察到的电压整流效应的介观超导样品在很宽的温度范围。
2010-12-30 cond-mat.supr-con
Frequency-Multiplexed bias and readout of a 16-pixel Superconducting Nanowire Single-Photon Detector Array
我们展示了一个16像素阵列的射频超导纳米线单光子探测器与集成和可扩展的频分复用架构，减少了所需的偏置和读出线到一个单一的微波馈线。讨论了嵌入在谐振电路中的光子敏感纳米线的电学行为，以及单个探测器的光学性能和定时抖动。除了单像素测量，我们还演示了16像素阵列的时间，空间和光子数分辨率的操作。
2017-04-28 cond-mat.supr-con physics.ins-det
Calorimetric readout of a superconducting proximity-effect thermometer
用邻近效应温度计测量了超导体-正常金属-超导体（SNS）约瑟夫森结中与温度有关的临界超导电流。通常，从超导到正常状态的转变通过监测结两端的电压的出现来检测。我们描述了一种新的方法来检测过渡的基础上的电阻状态的温度增加，由于焦耳加热。我们的方法提高了灵敏度，特别适用于低于约300 mK的温度。
2009-01-08 cond-mat.supr-con
Lifetime renormalization of driven weakly anharmonic superconducting qubits: II. The readout problem
最近在超导量子比特系统中的实验已经显示出量子比特弛豫速率对读出驱动功率的意外的强依赖性。这种现象限制了最大测量强度，从而限制了可实现的读出速度和保真度。我们在这里解决这个问题，并提供了一个合理的机制弛豫率的驱动功率依赖。为此，我们通过第一部分中介绍的幺正变换技术引入了量子比特非谐性和驱动振幅的双参数微扰展开。这种方法自然地揭示了约瑟夫森势中的数量非守恒项作为一种基本机制，通过这种机制，施加的微波驱动可以激活额外的弛豫机制。我们提出了我们的结果在一个有效的主方程重整化状态和驱动依赖的过渡频率和弛豫速率。从这个有效的主方程的数值结果的比较，从Lindblad主方程，其中只包括数量守恒项（即克尔相互作用）的数值结果表明，数量非守恒项可以导致显着的驱动功率依赖的弛豫速率。这里介绍的系统展开技术是普遍适用于获得有效的主方程的驱动耗散量子系统，包含弱非线性自由度。
2019-08-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
A scalable readout system for a superconducting adiabatic quantum optimization system
我们已经设计，制造和测试了一个XY可寻址的读出系统，该系统是专门为读取集成电路中的超导通量量子位量身定制的，可以实现绝热量子优化。在这样的系统中，当量子力学隧穿被抑制时，仅需要在绝热演化结束时读取通量量子比特，从而简化了读出过程的许多方面。用于$N$ -量子位绝热量子优化系统的读出架构包括由$2\sqrt{N} + 2$偏置线控制的$N$滞后dc SQUID和$N$ rf SQUID锁存器。锁存元件耦合到量子位，并且dc SQUID然后耦合到锁存元件。这种读出方案提供了两个关键优势：首先，锁存元件提供了卓越的通量灵敏度，其显著超过了使用实际互感将通量量子位直接耦合到直流SQUID所能实现的灵敏度。第二，锁存元件的状态对于滞后dc SQUID的切换所生成的ac电流的影响是鲁棒的，因此允许重复询问锁存元件，以便减轻dc SQUID的随机切换的影响。我们证明，它是可能的，以实现单量子比特读取错误率$<10^{-6}$与此读出方案。我们已经表征了128量子位读出系统的系统级性能，并在最佳锁存元件偏置条件下测量了$8\times10^{-5}$的读出错误概率。
2010-09-16 cond-mat.supr-con
State Readout of a Trapped Ion Qubit Using a Trap-Integrated Superconducting Photon Detector
我们报道了一种利用集成陷阱的光子探测器实现的囚禁离子量子比特的高保真状态读出。我们确定了一个单一的$^9$ Be $^+$离子的超精细量子位态的表面电极射频离子阱的陷阱结构与超导纳米线单光子探测器（SNSPD）制作的状态依赖的离子荧光光子计数。平均读出保真度为0.9991（1），平均读出持续时间为46 $μ$ s，并且受到读出激光束的偏振杂质和非共振光泵浦的限制。由于在离子和探测器之间没有介入光学元件，我们可以使用离子荧光作为自校准光子源来确定探测器量子效率及其对光子入射角和偏振的依赖性。
2020-07-31 cond-mat.supr-con physics.atom-ph quant-ph
Amplitude-Multiplexed readout of single photon detectors based on superconducting nanowires
实现大规模的光子电路用于电信波段的量子光学实验，需要越来越多的集成探测器。超导纳米线单光子探测器（SNSPD）可以方便地集成在芯片上，并且可以有效地探测波导内传播的光。由于读出电子器件的热影响，低温恒温器的热预算限制了可以集成在同一芯片上的元件的最大数量。在本文中，我们提出并实现了一种新的方案，能够有效地读取几个SNSPD只有一个读出端口，使光子电路的实现具有大量的模式。
2018-11-29 cond-mat.supr-con physics.app-ph quant-ph
Single-sideband modulator for frequency domain multiplexing of superconducting qubit readout
我们介绍了一种与低温微波电路兼容的超导单边带调制器，并对其进行了实验表征，提出了将其用于超导量子比特读出的频域复用。构成该器件的单片单正交调制器由纯电抗元件（电容器和约瑟夫森结电感器）构成，不需要微波频率控制音。功率高达-85 dBm的4至8 GHz频带的微波信号在频率上被向上或向下转换多达120 MHz。对于选定的探头和调制频率，器件中的杂散谐波可抑制高达25 dB。
2017-05-24 cond-mat.supr-con quant-ph
Readout error mitigated quantum state tomography tested on superconducting qubits
本文提出结合QST与QDT的超越经典读出误差缓解协议，并在超导量子比特上验证其对多种实际噪声源的保真度改善效果。
2024-07-24 cond-mat.supr-con quant-ph
Circuit simulation of readout process toward large-scale superconducting quantum circuits
针对器件参数波动影响大规模超导量子电路保真度的问题，提出基于传统 SPICE 的经典电路仿真方法，可在普通笔记本上评估万量子比特电路性能。
2025-07-27 cond-mat.supr-con quant-ph
Quantum state detection of a superconducting flux qubit using a DC-SQUID in the inductive mode
提出了一种超导磁通量子比特的读出方法。通过测量电感耦合直流超导量子干涉仪（DC-SQUID）的约瑟夫森电感，可以测量量子比特的量子通量状态。我们确定了DC-SQUID的响应函数及其在测量过程中对量子比特的反作用。由于驱动，量子位能量弛豫速率取决于在量子位拉莫尔频率和SQUID驱动频率的和频和差频处的测量电路噪声的谱密度。量子位退相速率与SQUID驱动频率处的电路噪声的谱密度成比例。反作用的这些特征与SQUID在通常的开关模式中使用时的情况有质的不同。对于一个特定类型的读出电路与可行的参数，我们发现，Single Shot读出超导磁通量子比特是可能的。
2004-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Role of relaxation in the quantum measurement of a superconducting qubit using a nonlinear oscillator
我们分析了测量过程中超导磁通量子比特的弛豫。量子比特状态的测量与非线性振荡器驱动跨越阈值的分叉，作为一个开关色散检测器。该读出方案是量子非破坏型的。两个连续的读出用于分析测量期间量子比特和检测器的演化。我们引入一个简单的跃迁率模型来描述量子比特弛豫和探测器切换过程。校正量子位弛豫后，读出保真度至少为95%。量子比特弛豫强烈地依赖于驱动强度和振子的状态。
2008-09-30 cond-mat.supr-con
Model-based Optimization of Superconducting Qubit Readout
针对超导量子比特测量误差高的问题，提出基于模型的读出优化方法，在17比特同步中段测量中实现1.5%单比特误差、500ns耗时，抑制测量诱导态跃迁，可扩展至数百比特以提升纠错码和近期应用性能。
2024-02-05 cond-mat.supr-con quant-ph
Quantum non-demolition dispersive readout of a superconducting artificial atom using large photon numbers
读出超导人造原子的状态通常依赖于与读出谐振器的色散耦合。对于给定的系统噪声温度，增加谐振器中的循环光子数$\bar{n}$使得能够实现更短的测量时间，并且因此预期减少由自发原子跃迁引起的读出误差。然而，通常观察到增加$\bar{n}$也会增加这些转变速率。在这里，我们提出了一个fluxonium人工原子，在其中，我们测量的前两个状态之间的过渡率作为$\bar{n}$的函数的整体平坦的依赖性，高达$\bar{n}\approx200$。尽管我们观察到色散位移随着读出功率的增加而预期减小，但信噪比随着$\bar{n}$的增加而不断提高。即使不使用参量放大器，在$\bar{n}=74$，我们测量的反馈辅助接地和激发态准备，分别为99%和93%的结晶度。
2020-11-20 cond-mat.supr-con quant-ph
Characterization of Broadband Purcell Filters with Compact Footprint for Fast Multiplexed Superconducting Qubit Readout
提出一种小尺寸宽带 Purcell 滤波器，在 0.29 mm² 内实现超过 790 MHz 带宽，并可将量子比特寿命提升逾 5000 倍，适用于快速多路复用超导量子比特读出。
2023-12-27 cond-mat.supr-con quant-ph
The thermally-coupled imager: A scalable readout architecture for superconducting nanowire single photon detectors
虽然超导纳米线单光子探测器（SNSPD）是量子光学，计量学和天文学的一种有前途的技术，但它们目前缺乏可扩展到百万像素制度及更高级别的读出架构。在这项工作中，我们已经设计并证明了这样的SNSPD架构，称为热耦合成像器（TCI）。TCI使用飞行时间延迟线和热耦合的组合来创建可扩展的架构，该架构可以扩展到大阵列尺寸，允许相邻检测器独立操作，并且无论阵列的大小如何，都只需要四条微波读出线即可操作。我们给出了一个概述的架构功能，并证明了概念验证$32\times32$成像阵列。该阵列能够在373 nm处成像自由空间聚焦光斑，在9.6 Mcps处计数，并以大于99.83%的可分辨性分辨光子位置。
2021-12-09 cond-mat.supr-con physics.ins-det quant-ph
Scalable readout interface for superconducting nanowire single-photon detectors using AQFP and RSFQ logic families
我们提出了一个可扩展的超导纳米线单光子探测器（SSPD）阵列的读出接口，我们称之为AQFP/RSFQ接口。该接口由绝热量子通量参量（AQFP）和快速单通量量子（RSFQ）逻辑系列组成。AQFP部分通过单根电缆读出SSPD阵列的空间信息，RSFQ部分通过单根电缆读出时间信息。由于RSFQ部分的操作中的低定时抖动，混合接口具有高时间分辨率。此外，由于AQFP器件工作时的电源电流较低，混合接口实现了高电路可扩展性。因此，混合接口适合于处理多像素SSPD阵列。我们演示了一个四像素的SSPD阵列使用的混合接口作为概念证明。测试结果表明，该混合接口能够以较低的误码率和较低的时序抖动读出所有像素。
2020-05-08 cond-mat.supr-con physics.ins-det
Mutual Inductance Sensing SQUID: Cryogenic microcalorimeter based on mutual inductance readout of superconducting temperature sensors
Karlsruhe Institute of Technology (KIT)（卡尔斯鲁厄理工学院）；Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) Braunschweig（德国联邦物理技术研究院（不伦瑞克））
提出基于互感读出的新型SQUID微 calorimeter，利用超导体接近临界温度时磁渗透深度的强温度依赖性，实现高能分辨率的X射线光谱检测。
2026-04-28 cond-mat.supr-con physics.ins-det
Non-Invasive Readout of the Kinetic Inductance of Superconducting Nanostructures
本研究提出一种利用铌谐振器非侵入式探测铝环动力学电感的光谱技术，可关联谐振频移与超导态变化，为检测纳米器件相位滑移、研究库珀对密度提供新方法。
2024-05-20 cond-mat.supr-con physics.app-ph
Trap-Integrated Superconducting Nanowire Single-Photon Detectors with Improved RF Tolerance for Trapped-Ion Qubit State Readout
本文提出在射频离子陷阱中集成带接地铝镜屏蔽的 NbTiN 超导纳米线单光子探测器，可在 54V 峰值射频电势和 6K 温度下以 68% 系统探测效率工作，为可扩展量子计算中多种囚禁离子的并行高保真态读出提供支持。
2023-02-02 cond-mat.supr-con physics.app-ph physics.atom-ph
Feynman Path Integral Approach on Superconducting Qubits and Readout Process
本文介绍了一种利用量子力学和量子场论中的费曼路径积分概念精确分析超导量子比特中各种物理现象的新方法。讨论了三个具体问题，主要研究了相位量子比特中哈密顿量的赝基态的波函数和虚部能量，并利用t Hooft的瞬子模型估计了亚稳态的衰变率，从而估计了亚稳态的寿命。通过对Ginzburg-Landau自由能方程的精确分析，对相位量子比特的倾斜搓衣板势和电流进行了修正。在考虑实验误差的情况下，我们采用半经典近似的路径积分方法计算了电荷量子比特和磁通量子比特的能级和波函数的最佳值，并与WKB的结果进行了比较。最后，我们尝试更具体地研究了加入相互作用哈密顿量后哈密顿量谱随时间的演化，以获得高保真度的量子门。
2014-03-26 cond-mat.supr-con quant-ph
Non-linearity in the system of quasiparticles of a superconducting resonator
我们在超导铝谐振器的准粒子系统中观察到一个强的非线性，这是由于吸收的读出功率导致的库珀对的断裂。我们观察到负反馈和正反馈效应，控制的失谐的读出频率，这是能够改变弛豫时间的准粒子的一个因素大于10。我们估计，该设备的总非线性的（70+/-5）%是由于准粒子。
2021-02-18 cond-mat.supr-con physics.ins-det
