Tunable $Λ$-type system made of a superconducting qubit pair
两个横向耦合共振的量子比特形成对称态和反对称态作为它们的本征态。在本文中，我们表明，一个单独的量子比特的参数调制，使两个状态之间的直接拉比交换。讨论了它在建立一对强耦合超导transmon量子比特的$Λ$型系统中的应用。激发态由对称态组成，亚稳态为反对称态。亚稳态的相干性只受纯退相机制的限制。在此基础上，数值模拟了$Λ$型电磁感应透明、Autler-Townes分裂和受激拉曼绝热通过。我们强调在这样的超导$Λ$型系统的大频率可调谐性。
2022-07-28 cond-mat.mes-hall
Tunable Superconducting Phase Transition in Metal-Decorated Graphene Sheets
使用典型的实验技术，很难在二维中分离载流子密度和无序对超导转变的影响。使用基于金属层去湿的简单制造过程，我们已经生产了用纳米级锡簇的非结晶网络装饰的石墨烯片。这些金属团簇既有效地掺杂石墨烯衬底，又诱导长程超导关联。这使我们能够研究在固定的无序和可变的载流子浓度的超导转变。我们发现，尽管在介观长度尺度（10-100 nm）的结构不均匀性，这种材料的电子行为作为一个均匀的脏超导体。我们简单的自组装方法建立了石墨烯作为一个理想的可调衬底研究诱导二维电子系统在固定的无序和我们的技术可以很容易地扩展到其他序参量，如磁性。
2009-10-05 cond-mat.mes-hall
Tunable Spin Qubit Coupling Mediated by a Multi-Electron Quantum Dot
提出了一种利用多电子、二能级量子点实现电子自旋量子比特纠缠的方法。由点介导的有效交换相互作用可以理解为Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida交换的最简单表现，并且可以通过系统内的能级分裂和隧穿幅度的门电压控制来操纵。这提供了高度的调谐和用于在空间分离的自旋之间实现高保真双量子位门的手段，从而产生了通过混合杂质点系统在硅中耦合施主电子自旋的实验可访问的方法。
2014-02-27 cond-mat.mes-hall
Tunable entanglement generation for mobile-electron spin qubits
最近的研究表明，如果对电荷或宇称进行额外的测量，线性电子光学可以用来从非纠缠态产生纠缠的两粒子态。我们已经研究了这种非确定性纠缠生产的电子版本的马赫-曾德尔干涉仪，其中自旋相关的干扰发生由于电场可调Rashba自旋分裂的存在。事实证明，自旋旋进长度的调整可以打开和关闭纠缠器，并控制纠缠输出状态的详细形式。
2005-08-16 cond-mat.mes-hall
Majorana Superconducting Qubit
我们提出了一个通用的量子计算平台，使用传统的$s$波超导导致解决存储在空间上分离的马约拉纳束缚态中的多终端拓扑超导体岛的拓扑量子位。这种“马约拉纳超导量子比特”的操纵和读出都是通过马约拉纳束缚态和超导引线之间的隧道耦合来实现的。通过本地门按需打开和关闭隧道耦合的能力使单个量子位可寻址性成为可能，同时避免串扰错误。通过结合超导量子比特的可扩展性和拓扑量子比特的鲁棒性，Majorana超导量子比特可能为量子计算提供一条有希望的和现实的路线。
2018-03-02 cond-mat.mes-hall
Tunable interfaces for realizing universal quantum computation with topological qubits
我们建议实现可调接口，实现通用的量子计算与拓扑量子比特。一个是拓扑量子位与超导量子位之间的接口，可以在拓扑量子位上实现任意的单量子位门。当两个量子比特参与时，拓扑量子比特与微波腔之间的界面可以诱导出非平凡的两量子比特门，这是基于编织操作不能构造的。这两个接口可以通过外部磁通量进行调节，可以作为构建具有拓扑量子位的通用量子计算的模块。
2013-08-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dynamics of Majorana-based qubits operated with an array of tunable gates
我们研究的动力学马约拉纳零模式穿梭通过局部调谐的电化学电位在超导导线。通过对微观晶格模型进行随时间变化的模拟，我们发现与移动的Majorana模式相关的非绝热修正可以通过一个简单的Landau-Zener描述定量捕获。我们进一步模拟了一个特定的量子位设计中的拉比振荡协议，在一个单一的线中有四个马约拉纳零模式，并量化了在这种设置中执行量子位操作的时间尺度上的约束。我们的模拟利用马约拉纳表示的系统，这大大简化了模拟超导体在平均场水平。
2018-06-02 cond-mat.mes-hall
Superconducting Spin Qubits
我们提出并从理论上研究了自旋超导量子比特。自旋超导量子比特由限制在约瑟夫森结中的单个自旋组成。结果表明，由于自旋-轨道相互作用，结两端的超导差可以抑制这种自旋。我们证明，这使得单量子位操作和更复杂的量子门，其中不同量子位的自旋通过超导回路的互感相互作用，其中结嵌入。由与超导引线接触的半导体量子点制成的约瑟夫森结的最近实验实现已经表明，量子点中的电子数量可以通过栅极电压来调谐。自旋超导量子比特是在电子数为奇数时实现的。我们在唯象水平上讨论了量子比特的性质。我们提出了一个微观理论，使我们能够作出准确的估计的量子比特参数，通过评估自旋依赖的约瑟夫森能量的框架中的四阶微扰理论。
2009-12-19 cond-mat.mes-hall
Flux-tunable parity-protected qubit based on a single full-shell nanowire Josephson junction
本文利用全壳纳米线约瑟夫森结的通量可调性，在接近一个通量量子时实现从gatemon到宇称保护区域的调谐，提出一种具有抗退相干保护的新型量子比特，并估计了相干与弛豫时间。
2025-06-23 cond-mat.mes-hall
Engineering Superconducting Phase Qubits
超导相位量子比特将约瑟夫森结组合成超导回路，并定义了用于量子计算的有前途的固态器件实现之一。虽然传统的设计是基于磁阻挫超导回路，在这里，我们讨论的优势所提供的$π$结在获得自然退化的二能级系统。从一个基本的五结回路出发，我们展示了如何构造简并二能级结和超导相位开关。然后，这些元件被有效地设计成一个超导相位量子比特，它只与开关一起工作，从而避免了通过外部偏置与环境的永久接触。由此产生的超导相位量子比特可以被理解为Ioffe { \it et al.}引入的“安静”s波-d波-s波约瑟夫森结量子比特的宏观模拟。[Nature { \bf 398}，679（1999）]。
1999-12-09 cond-mat.mes-hall
Noise-tunable nonlinearity in a dispersively coupled diffusion-resonator system using superconducting circuits
谐振子是物理学中应用最广泛的模型系统之一，是各个领域不可或缺的理论工具。众所周知，否则线性振荡器可以通过与另一个动力系统的相互作用获得新颖的非线性特征。我们研究这样一个相互作用系统：超导LC电路色散耦合到超导量子干涉器件（SQUID）。我们发现，SQUID相位表现为一个经典的两能级系统，其两个状态对应于一个线性和一个非线性区域的LC谐振腔。因此，电路对强制的响应可能会变成多稳态。非线性的强度由系统中的噪声水平调谐，并且随着噪声的减小而增加。这种可调的非线性可以潜在地在灵敏检测领域中找到应用，而增加对经典谐振子的理解与Jaynes-Cummings系统的量子到经典交叉的研究有关。
2016-07-13 cond-mat.mes-hall
All-electrical manipulation of silicon spin qubits with tunable spin-valley mixing
我们表明，硅量子位（qubit）中的自旋和谷自由度之间的混合可以通过作用在谷分裂$Δ$上的电场来控制。由于自旋-轨道耦合，量子位可以在自旋模式（其中量子信息被编码为自旋）和谷模式（其中量子信息被编码为谷）之间连续切换。在自旋模式下，量子比特在非弹性弛豫和退相干方面更鲁棒，但几乎不能电寻址。然而，它可以被带入谷模式，然后返回到自旋模式以进行电操纵。这为在硅上开发鲁棒的、可扩展的、电可寻址的自旋量子比特开辟了新的前景。我们说明了这一点与紧束缚模拟上的所谓的“角点”在绝缘体上硅器件的限制和谷分裂可以独立定制的前和背栅。
2018-02-13 cond-mat.mes-hall
Higher Josephson harmonics in a tunable double-junction transmon qubit
Niels Bohr Institute, University of Copenhagen（哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所）
研究可调谐双结transmon量子比特中的约瑟夫森谐波，通过超导电路元件及相关模型和光谱分析，分辨出二次谐波，确定磁通甜点，为受保护量子比特和可定制微波器件提供途径。
2026-07-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Tunable coupling of superconducting qubits
我们研究了一种利用电流偏置的约瑟夫森结（CBJJ）作为超导量子比特的可调谐耦合器的LC电路。通过调制偏置电流，结可以被调谐进入或退出共振，并与耦合到它的量子比特纠缠。因此，人们可以通过介导纠缠来实现双量子比特操作。我们考虑CBJJ和电荷相位量子比特的例子。一个简单的再耦合方案导致推广到任意量子位设计。
2003-03-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Fully tunable hyperfine interactions of hole spin qubits in Si and Ge quantum dots
空穴自旋量子比特是可扩展量子计算机的前沿平台，但最先进的设备受到来自与核缺陷的超精细相互作用的噪声的影响。我们发现，这些相互作用具有高度可调的各向异性，这是由设备设计和外部电场控制。这种可调谐性使得超精细噪声被抑制了一个数量级并且与同位素纯化的材料相当的最佳点成为可能。我们确定了令人惊讶的简单设计，其中量子位是高度相干的，并且在很大程度上不受电荷和超精细噪声的影响。我们发现，细长量子点典型的大自旋轨道相互作用不仅加快了量子位操作，而且还显着地重新规范化超精细噪声，定性地改变了驱动量子位的动力学，提高了量子位门的保真度。我们的研究结果可以作为设计高性能量子比特以扩大量子计算机的指导方针。
2021-06-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
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
Tunable coupling scheme for flux qubits at the optimal point
我们讨论了一个实际的设计，通过第三个高频量子比特的量子电感可调谐地耦合一对磁通量子比特。该设计特别适合于实现最近提出的微波诱导参数耦合方案。这是有吸引力的，因为量子位可以始终保持在其最佳点。此外，我们将表明，由此产生的耦合也有一个最佳点，它是不敏感的低频磁通噪声。这是耦合量子比特相干性的重要特征。所提出的方案是一种实验上可行的实现双量子比特门的方法，并且应该很容易扩展到多量子比特系统。
2006-01-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Gate-tunable superconducting quantum interference devices of PbS nanowires
报道了由半导体PbS纳米线和PbIn超导电极构成的门极可调超导量子干涉器件（SQUID）的制备和电输运性质。在垂直于纳米混合SQUID平面的磁场作用下，在T = 4.0 K的温度范围内，观察到SQUID中磁通量子化引起的临界电流的周期振荡。非正弦电流相位关系作为温度和栅极电压的函数，这是符合短和扩散结模型。
2015-11-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Superconducting-semiconducting voltage-tunable qubits in the third dimension
本研究提出基于硅通孔的三维超导-半导体电压可调量子比特及耦合器设计，通过探针晶圆拉走电场降低损耗，可实现无磁场可调多量子比特耦合，缩小片上面积并推动异质结研究。
2022-03-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Tunable interaction of superconducting flux qubits in circuit QED
我们提出利用腔辅助相互作用和强驱动来实现超导磁通量子比特的可调谐相互作用。量子位具有三能级λ组态，由于有效的大失谐，激发态的衰减将被极大地抑制。实现的相互作用对腔场状态不敏感，并且可以通过调制量子比特驱动场的相位差来控制。特别是，我们的方案是基于典型的电路QED设置，因此将提供一个简单的方法对超导量子比特的可调相互作用。最后，我们考虑了在典型退相干效应的影响下，利用构造的相互作用产生两个和四个量子比特的纠缠态。
2015-11-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
A superconducting qubit with Purcell protection and tunable coupling
我们提出了一个超导量子比特的电路量子电动力学架构，具有可调的耦合强度g。我们表明，这种耦合强度可以从零调整到与其他超导量子比特相当的值。当g = 0时，量子比特相对于Purcell效应引起的自发发射处于无退相干子空间中。此外，我们表明，在消相干自由子空间的量子比特的状态仍然可以测量的色散位移的谐振器的谐振频率或通过循环型测量。
2010-09-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Fully tunable longitudinal spin-photon interactions in Si and Ge quantum dots
硅和锗量子点中的自旋量子位是量子计算的有前途的平台，但是在微米距离上纠缠自旋量子位仍然是一个关键的挑战。目前的原型架构最大限度地提高了量子比特和微波谐振器之间的横向相互作用，其中自旋状态被近共振光子翻转。然而，这些相互作用会导致量子位的反作用，产生不可避免的残余量子位-量子位耦合，并显着影响栅极保真度。引人注目的是，当自旋光子相互作用是纵向的，光子耦合到量子位的相位时，剩余耦合消失了。我们表明，大的纵向相互作用自然出现在国家的最先进的空穴自旋量子比特。这些相互作用是完全可调的，并且可以通过外部振荡电场进行参数调制。我们提出了现实的协议来测量这些相互作用，并实现快速和高保真的两量子比特纠缠门。这些协议也能在高温下工作，为实现大规模量子处理器铺平了道路。
2022-03-31 cond-mat.mes-hall quant-ph
Tunable charge qubit based on barrier-controlled triple quantum dots
我们提出了一个可调电荷量子位的理论提案，托管在三重量子点中。操作仅通过改变三个点之间的两个势垒的高度来执行，而所有三个点的能量是固定的。我们已经发现，当两个势垒的相对高度改变时，执行单量子位门的旋转轴的方向可以改变。另一方面，可以通过同时升高或降低两个屏障来调整相应的旋转速度。因此，我们的建议允许通过全电气控制的电荷量子比特的旋转轴和旋转速度的可调谐性，这可能有助于在这些设备中实现量子算法。
2018-10-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Ultrafast Hole Spin Qubit with Gate-Tunable Spin-Orbit Switch
量子计算中的一个关键挑战是实现快速和局部的量子比特控制，同时保持相干性。基于空穴自旋的量子比特通过其强自旋轨道相互作用提供了实现快速量子门的方法。引人注目的是，对于一维锗和硅器件中的空穴自旋，自旋-轨道相互作用已经被预测为非常强，但随着栅极电压的变化而高度可调。这种电气控制将使其能够根据需要在量子比特空闲和操纵模式之间切换。在这里，我们展示了锗/硅核/壳纳米线中空穴自旋量子比特的超快和通用量子控制，拉比频率为数百兆赫，对应于短至~1 ns的自旋翻转时间-单自旋量子比特的新记录。接下来，我们展示了对拉比频率、塞曼能量和相干时间的很大程度的电气控制-从而实现了从快速量子位操作模式到更相干的空闲模式的切换。我们确定了一个非常强大的，但门可调的自旋轨道相互作用的基本机制，与短的相关自旋轨道长度，可以在大范围内调整到3 nm的重空穴质量的空穴。我们的工作演示了自旋轨道量子比特开关，并建立了一个快速和高度可调的量子计算平台，在一维锗/硅纳米结构中定义的空穴自旋量子比特。
2021-03-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
A scalable, tunable qubit, based on a clean DND or grain boundary D-D junction
弹道DND或晶界D-D结的独特性质，包括具有“上”和“下”状态之间可调势垒的双简并基态以及非量子化自发磁通量，使其成为固态量子位的良好候选者。量子“自旋”变量的作用是通过结上的平衡超导相位差的符号来起作用的，它在平衡时自发超电流流动的方向上被揭示出来。设计特定的同时操作与几个集成量子位的可能性进行了讨论。
1999-03-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
RFSQUID-Mediated Coherent Tunable Coupling Between a Superconducting Phase Qubit and a Lumped Element Resonator
我们演示了超导相位量子比特和集总元件谐振器之间的相干可调谐耦合。的耦合强度介导的磁通偏置的RF SQUID在非滞后制度。通过调节施加到RF SQUID的磁通偏置，我们改变了相位量子比特和谐振器之间的有效互感，从而改变了耦合能量。我们通过观察相位量子比特光谱中分裂大小的调制，以及通过观察共振时真空拉比振荡频率的调制，验证了耦合强度从0到$100 MHz$的调制。测量的光谱分裂和真空拉比振荡符合理论预测。
2010-01-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Fast generation of multiparticle entangled state for flux qubits in a circle array of transmission line resonators with tunable coupling
研究了在超导磁通量子比特的电路QED系统中快速产生Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）态的一步方法。GHZ态的产生时间约为10 ns，比磁通量子比特的相干时间短得多，与单量子比特的相干时间相当。在我们的建议中，一个随时间变化的微波场被施加到超导传输线谐振器（TLR），并以受控的方式移动谐振器，从而诱导间接的量子比特-量子比特耦合，而没有量子比特和谐振器之间的残余纠缠。可调谐耦合TLR圆阵列的设计为我们提供了扩展这种一步方案的情况下，许多量子位耦合通过几个TLR的潜力。
2012-01-31 cond-mat.mes-hall quant-ph
Tunable coupling between three qubits as a building block for a superconducting quantum computer
大规模量子计算机将由许多相互作用的量子比特组成。在本文中，我们扩展了两个通量量子位耦合方案首先在[Phys. Rev. B { \bf 70}，140501（2004）]中提出，并在[Science { \bf 314}，1427（2006）]中实现到三个量子位，两个耦合器的情况。我们研究了L形和线形耦合器的几何结构，并展示了量子比特之间的相互作用强度如何随着耦合器的尺寸而变化。我们探讨两种情况：两个最近的相邻量子位之间的相互作用能量高的“开状态”，以及关闭的“关状态”。在这两种情况下，我们研究了与第三个量子比特的不希望的串扰。最后，我们使用GRAPE算法找到有效的脉冲序列的两个量子比特门受到我们计算的物理约束的耦合强度。
2011-10-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
Superconducting double spin valve with extraordinary large tunable magnetoresistance
提出了一种超导双自旋阀器件。它的操作利用了铁磁绝缘体的自旋过滤效应和超导诱导的非平衡输运之间的相互作用。根据非平衡的程度，超大隧道磁阻高达10^2...对于实际材料参数，可以获得10^6%，并且在适当的电压偏置和温度下，可以在几个数量级上调谐。进一步讨论了这种设置的低温应用的相关性。
2009-06-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
An Addressable and Tunable Module for Donor-based Scalable Silicon Quantum Computing
针对施主自旋量子比特的可扩展性与可寻址性难题，提出一种表面码兼容的非对称模块架构，通过引入单个额外施主实现可调双量子比特门和可寻址单量子比特门，保真度超过容错阈值并抑制谷振荡。
2024-12-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Superconducting SET with tunable electromagnetic environment
研究了环境对超导单电子晶体管（S-SETs）的影响。随着阵列零偏电阻的增加，S-SET中的库仑阻塞变得更加尖锐，栅电压依赖性从e周期变为2 e周期。SQUID阵列可以用作片上噪声滤波器。
2002-09-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Coherent Operation of a Gap-tunable Flux Qubit
为了在实验中调节量子比特的带隙，我们用可调直流超导量子干涉器（DC-SQUID）代替了定义三结磁通量子比特性质的约瑟夫森结。我们观察到不同的间隙作为外部预偏置磁场和本地磁场的函数，通过高带宽的芯片上的控制线控制的DC-SQUID。持续电流和间隙行为与数值模拟结果一致。在样品设计阶段，我们在控制线上设置间隙的灵敏度。在一个量子比特动力学时间尺度上的几个GHz的调谐范围内，我们观察到相干系统动力学在简并点。
2010-08-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Superconducting single-charge transistor in a tunable dissipative environment
我们研究了一个超导单电荷晶体管，其中库珀对隧穿的相干性被耦合到一个可调耗散环境中所破坏。顺序隧穿和cotunneling过程进行了分析，以构建的电导峰的形状和它们对耗散和温度的依赖。由于两个不同制度之间的交叉，一个是“环境辅助”，另一个是“环境主导”，发现了意想不到的特点。最近的实验证实了一些预测。该模型和结果也适用于导电地平面上的约瑟夫森结量子比特的动力学，从而解释了耗散对相干性的影响。
2001-08-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Superconducting Single-Electron Transistor in a Locally Tunable Electromagnetic Environment: Dissipation and Charge Fluctuations
我们已经开发了一种新的系统，包括超导单电子晶体管（S-SET）耦合到一个二维电子气（2DEG），其中的耗散可以调整在紧邻的S-SET。在线性响应范围内，S-SET电导随着2DEG阻抗的增加而非单调变化。我们发现我们的实验结果和模型之间的协议，将电磁波动在S-SET引线和2DEG，以及低频开关的S-SET偏移电荷。
2002-04-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Efficient protocol for qubit initialization with a tunable environment
我们提出了一个有效的量子位初始化协议的基础上，可以动态调整的耗散环境。在这里，量子位通过可调谐谐振子耦合到热浴。按需初始化是通过将振荡器快速扫描到与量子位共振来实现的。这种与工程环境的共振耦合引起系统的基态的快速弛豫，并且连续快速扫回至关闭共振保证了量子计算期间的弱过量耗散。我们解决了相应的量子动力学使用马尔可夫主方程的量子比特浴系统的约化密度运营商。这使我们能够优化量子位的参数和初始化协议。我们的分析计算表明，我们的系统的基态占领得到很好的保护，在快速扫描的环境耦合，因此，我们得到了我们的协议的持续时间的估计，通过解决低能量本征态之间的过渡率与雅可比对角化方法。我们的研究结果表明，目前的实验状态的最先进的超导量子比特在给定的保真度的初始化速度可以大大提高。
2016-12-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Fast universal control of a flux qubit via exponentially tunable wave-function overlap
本文提出双分流磁通量子比特（DSFQ），通过可调势垒高度实现可调保护水平，在降低势垒时实现高保真度单双量子比特门和可控读出耦合，并给出对全局磁场指数不敏感的双环梯度计版本。
2023-11-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum interferometry with a g-factor-tunable spin qubit
研究了能级连续调制的量子比特的量子干涉效应。量子位由硅隧穿场效应晶体管中的杂质电子自旋形成，并且通过双点配置中的自旋阻塞来读出。量子位能级通过其栅极电压依赖的g因子，用矩形、正弦或斜坡射频波调制。通过电子自旋共振探测能量调制的量子比特。我们的研究结果表明，自旋量子位干涉术在硅器件中实现，并在相对较高的温度下运行的潜力。
2019-04-23 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph quant-ph
Macroscopic Many-Qubit Interactions in Superconducting Flux Qubits
超导磁通量子比特被用来研究宏观多量子比特相互作用。基于电流态的多量子比特态可以通过每个超导回路中的电流-相位关系来操纵。对于由$N$量子比特环组成的磁通量子比特系统，根据量子比特的低能级和多量子比特态之间的宏观量子隧穿，给出了低能哈密顿量的一般表达式.通过{ \em伊辛型-或隧道-}交换相互作用分类的多量子位相互作用可以通过实验观察到。通量量子比特系统可以提供各种人工自旋系统来研究自然无法找到的多体系统。
2007-03-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Waveguide bandgap N-qubit array with a tunable transparency resonance
研究了单光子在一维N-量子比特链中的传输.量子比特应该是相同的，相邻的量子比特之间的距离相等。我们用切比雪夫多项式来表示N-量子比特链的传输矩阵，这使得我们可以得到任意大N的传输和反射振幅的简单表达式。如果相邻量子比特之间的距离等于半波长，则透射谱表现出具有非常陡峭的壁的平坦带隙结构。我们表明，对于奇数N的中心量子比特的激发频率的调谐引起的外观内的带隙的窄共振与全传输。共振的位置及其宽度可以通过中心量子比特的频率来控制。我们表明，带隙和传输共振的形成是由量子比特和波导光子之间的强耦合导致的单个量子比特的宽度重叠的条件。
2020-09-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
Tunable Capacitor For Superconducting Qubits Using an InAs/InGaAs Heterostructure
本文提出利用 InAs/InGaAs 异质结构二维电子气实现栅极可调耦合器，数值模拟显示其开/关比超一个数量级，相干时间达微秒级，助力扩展超导量子比特系统。
2023-07-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
A gate tunable transmon qubit in planar Ge
本文在平面锗中制备了栅极可调transmon量子比特，通过铝诱导二维空穴气超导并集成Xmon电路，展示了宽频率可调性和最高75 ns相干时间，为第四族CMOS兼容材料中的新型混合与受保护量子比特开辟了道路。
2024-03-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Interface Between Topological and Superconducting Qubits
我们提出并分析了一个拓扑量子比特和超导磁通量子比特之间的接口。在我们的方案中，拓扑绝缘体中Majorana费米子之间的相互作用由超导相位相干控制，超导相位依赖于通量量子比特的量子态。通过脉冲打开和关闭这种相互作用实现的受控相位门可以在拓扑量子比特和超导量子比特之间传输量子信息。
2011-03-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Storage and on-demand release of microwaves using superconducting resonators with tunable coupling
我们提出了一个系统，它允许调谐超导谐振器和传输线之间的耦合。该存储谐振器通过第二耦合谐振器寻址，该第二耦合谐振器是频率可调谐的并且由施加到超导量子干涉器件（SQUID）的磁通量控制。我们的实验表明，存储谐振器的寿命可以调谐超过三个数量级。当耦合谐振器处于非谐振状态时，场的存储时间为18 μs，而当耦合谐振器处于谐振状态时，场的释放时间为14 ns。该设备允许以可调速率捕获、存储和按需释放微波。
2014-06-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Coupled superconducting spin qubits with spin-orbit interaction
超导自旋量子比特，也称为Andreev自旋量子比特，有望结合超导量子比特和量子点中定义的自旋量子比特的优点。虽然控制这些量子位的大多数方法依赖于通过超导体控制自旋自由度，但超导自旋量子位也可以通过超导体彼此耦合以实现双量子位量子门。我们从理论上研究了超导自旋量子比特之间的相互作用在弱隧穿制度，并集中在自旋轨道相互作用（SOI）的影响，这可能是大的基于超导体的量子点，从而提供了一个额外的调谐参数的量子门。我们分析发现，两个超导自旋量子比特之间的有效相互作用包括伊辛，海森堡，和Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用，可以通过超导相位差，隧道势垒强度，或SOI参数进行调谐。约瑟夫森电流变得依赖于SOI和自旋取向。我们证明了这种相互作用可以用于快速控制的相位翻转门，保真度> 99.99%。我们提出了一种适用于实现表面码的超导自旋量子比特可扩展网络。
2022-09-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Tunable Klein-like tunneling of high-temperature superconducting pairs into graphene
超导性可以通过载流子的超导对从相邻超导体的泄漏而在正常材料中引起。这种所谓的邻近效应受到石墨烯独特的电子结构的显著影响，无论是在基本方面还是在技术相关方面。这些包括一种非常规形式的泄漏机制，Andreev反射和通过电子门控的超电流调制的潜力。尽管人们对高温超导体很感兴趣，但实现超导体的方法都是基于低温超导体。在这里，我们展示了栅极可调，高温超导邻近效应的石墨烯。值得注意的是，门控效应是由超导对穿过能垒的完美传输引起的-一种克莱因隧穿的形式，到目前为止只在非超导载流子中观察到-以及由石墨烯掺杂控制的量子干涉。有趣的是，我们发现这种类型的干扰在不需要超洁净石墨烯的情况下就占主导地位，这与低温超导体的情况形成鲜明对比。这些结果为基于大规模石墨烯的新型可调谐高温约瑟夫森器件铺平了道路。
2019-05-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable superconducting nanoinductors
我们表征电感器制造的超薄，约100 nm宽的铌（Nb）和氮化铌（NbN）的条带。这些纳米线在超导状态下具有大的动力学电感。动力学电感与纳米线长度成线性比例，在2.5 K的温度下，NbN的典型值为1 nH/um，Nb的典型值为44 pH/um。我们测量的动力学电感的温度和电流的依赖性，并比较我们的结果与理论预测。我们还模拟了这些纳米线的自谐振频率在一个紧凑的曲折的几何形状。这些纳米线电感元件在各种微波频率超导电路中具有应用。
2010-09-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
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
Hole spin qubits in Si FinFETs with fully tunable spin-orbit coupling and sweet spots for charge noise
空穴自旋量子位中的强自旋轨道耦合使得能够实现快速和电可调的栅极，但同时增强了量子位对电荷噪声的敏感性。抑制这种噪声是半导体量子计算中的重大挑战。在这里，我们从理论上表明，孔硅FinFET不仅与现代CMOS技术非常兼容，而且它们呈现出完全消除电荷噪声的工作最佳点。这些甜蜜点的存在是材料的各向异性和FinFET横截面的三角形形状之间相互作用的结果，并且它不需要对器件的静电进行极端微调。我们提出了如何出现在沿不同晶轴生长的FinFET的甜蜜点，我们详细研究了这些设备的行为如何改变时，横截面积和纵横比是不同的。我们确定了最大限度地提高量子比特性能的设计，并为可扩展的基于自旋的量子计算机铺平了道路。
2021-03-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
A metastable superconducting qubit
我们提出了一个超导量子位的设计，基于一个可调谐的RF-SQUID和纳米线动力学电感器，它有一个显着减少的横向电磁耦合到它的环境，使其激发态应该是亚稳态。如果电磁相互作用实际上是超导量子比特当前激发态衰减速率的原因，那么这种设计应该会导致量子比特寿命比目前可能的寿命长几个数量级。此外，由于超导量子位的精确操纵和读出目前受到自发衰变的限制，因此利用这种设计可以实现高得多的结晶度。
2009-09-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Qubit architecture with high coherence and fast tunable coupling
我们介绍了一种超导量子位结构，结合了高相干量子位和可调量子位-量子位耦合。随着能够将耦合设置为零，我们证明了这种架构是保护从固定耦合所产生的频率拥挤的问题。更重要的是，耦合可以动态调整纳秒分辨率，使这种架构的应用范围从量子逻辑门到量子模拟的通用平台。我们通过实现一种新型的绝热控制Z门来说明动态耦合的优点，其速度接近单量子位门。集成相干性和可扩展控制，我们的“gmon”架构是一个有前途的大规模量子计算和模拟的道路。
2014-02-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Universal Quantum Degeneracy Point for Superconducting Qubits
量子简并点方法[D. Vion等人，Science 296，886（2002）]有效地保护超导量子位免受作为横向噪声与量子位耦合的低频噪声的影响。然而，超导量子比特中的低频噪声可以来自各种机制，并且可以作为横向或纵向噪声与量子比特耦合。在这里，我们提出了一个量子线路包含一个通用的量子简并点，保护编码的量子比特从任意的低频噪声。我们进一步表明，通用的量子逻辑门可以执行的编码量子比特具有高的门保真度。所提出的方案是强大的，对小的参数扩展由于超导量子比特的制造误差。
2011-01-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Many-Body Interactions with Tunable-Coupling Transmon Qubits
超导电路中多体相互作用的有效实现允许实现多体纠缠和拓扑码，以及高度相关的费米子系统的有效模拟。我们提出了可调transmon共振器耦合的快速多量子位相互作用的工程。这种动力学是通过调制嵌入在transmon器件中的超导量子干涉器件回路的磁通量来获得的。我们认为，在一个现实的情况下，拟议的实施方案的可行性，并讨论潜在的应用。
2014-07-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Ultrafast and Electrically Tunable Rabi Frequency in a Germanium Hut Wire Hole Spin Qubit
本研究报道了锗空穴自旋量子比特中拉比频率可通过失谐能量和栅极电压电调谐，并实现超过1.2 GHz的超快速度，证明了强自旋轨道相互作用，对半导体量子计算有重要意义。
2023-04-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Protected hybrid superconducting qubit in an array of gate-tunable Josephson interferometers
我们提出了一个保护量子位的基础上连接的半导体约瑟夫森干涉仪超导岛的模块化阵列。各个干涉仪实现了有效的$\cos2ϕ$元件，当门调谐到平衡并被半通量量子抑制时，这些元件在超导岛之间交换“库珀对对”。如果一个大的电容器分流阵列的两端，电路形成一个受保护的量子位，因为它的简并基态是强大的抵消电荷和磁场波动为一个相当大的窗口周围的零偏移电荷和半通量量子。如果各个元件是平衡的，则该保护窗口在增加干涉仪的数量时变宽。我们使用一个有效的自旋模型来描述系统，并表明量子相变点设置的临界通量值，在该值处的保护被破坏。
2021-12-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
