Quantum noise in a nano mechanical Duffing resonator
基于量子纳米机械谐振器的非线性响应，我们确定了放大器的小信号增益和噪声响应。谐振器偏置在非线性制度由一个强大的谐波偏置力，我们确定的响应一个小的额外的驱动信号失谐相对于偏置力。
2008-04-22 quant-ph
Flexible Integration of Gigahertz Nanomechanical Resonators with a Superconducting Microwave Resonator using a Bonded Flip-Chip Method
本研究提出电流键合倒装芯片方法，实现吉赫兹纳米机械谐振器与可调超导微波谐振器的强耦合，在低温下获得约15 MHz耦合强度，为可即插即用的复杂杂化量子系统架构奠定基础。
2023-04-26 quant-ph
On frequency errors of nanomechanical-resonators-based-on quantum computing
我们研究了单个振荡器的频率误差对基于纳米机械谐振器的量子计算可扩展性的影响。我们用数值方法给出了由于频率移动而引起的量子操作保真度的变化。我们提出了一种方法来完美地补偿这些负面影响。我们的方法是强大的任何大的频率误差。
2011-06-11 quant-ph
Resonator-assisted entangling gate for singlet-triplet spin qubits in nanowire double quantum dots
我们提出了一种谐振子辅助的纠缠门，用于高保真度的自旋量子比特。每个自旋量子比特对应于纳米线双量子点中的两个电子，单线态和三重态之一作为逻辑量子比特态。该门受虚电荷偶极跃迁的影响。我们在我们的模型中包括噪声，以显示在当前的实验条件下的方案的可行性。
2010-05-17 quant-ph
Kerr nonlinearities and nonclassical states with superconducting qubits and nanomechanical resonators
我们提出了使用超导电荷量子比特电容耦合到两个谐振纳米机械谐振器，以产生Yurke-Strongly状态，即可区分的相干态对180 $^\circ$彼此异相的量子叠加。这是通过有效地实现克尔非线性诱导通过在一个谐振器中的强外部驱动场的应用。我们还简单地研究了耗散对我们方案的影响，并计算了所产生态的保真度和纯度的下界。我们的程序，以实现克尔非线性在这个系统中可以用于高精度测量纳米机械谐振器。
2009-06-16 quant-ph
Superconducting circuit quantum computing with nanomechanical resonators as storage
我们分析了超导传输子电路的量子信息处理能力，该电路用于调解存储在声子晶体腔谐振器集合中的量子信息之间的相互作用。只有一个处理元件需要外部控制，这使得这种方法比传统的每个量子位单独控制的架构大大减少了硬件密集型。此外，当与通常考虑的使用共面波导或3d腔微波谐振器进行存储的替代方法相比时，纳米机械谐振器提供了非常长的寿命和小尺寸--这是对微波谐振器的两个相互冲突的要求。详细的门误差分析导致量子位谐振器耦合率的最佳值作为系统中的机械谐振器的数量的函数。对于一组给定的系统参数，一个特定的耦合量和谐振器的数量被发现优化量子体积，一个近似的测量系统的计算能力。我们看到这个体积在所提出的混合纳米机械架构中比在竞争的片上电磁方法中更高。
2018-08-24 quant-ph
Parametric coupling between macroscopic quantum resonators
宏观量子谐振器模式之间的时间相关线性耦合产生参量放大（也称为“压缩操作”）和分束器操作两者，类似于量子光学系统。这些操作，如果应用得当，可以鲁棒地产生纠缠和压缩的量子谐振腔模式。在这里，我们提出了这样的纳米机械谐振器和超导电谐振器之间的耦合方案，使用施加的微波电压，以及两个超导集总元件电谐振器之间使用射频。SQUID介导的可调谐耦合器。通过计算部分转置的密度矩阵的对数负性，我们定量地研究了有限温度下产生的纠缠。我们还表明，表征后的量子操作的纳米机械谐振器状态可以通过检测电谐振器实现。因此，电谐振器模式之一可以作为探针来测量耦合系统的纠缠度和另一谐振器模式的压缩程度。
2008-09-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Controllable coupling between a nanomechanical resonator and a coplanar-waveguide resonator via a superconducting flux qubit
我们研究了由一个共面波导（CPW）谐振器和一个纳米机械谐振器（NAMR）组成的三重量子系统，其中通量量子比特与两个谐振器都有很大的失谐。通过幺正变换和二阶近似，我们得到了一个强的和可控的（即，磁场依赖）NAMR和CPW谐振器之间的有效耦合。由于强耦合，从共面波导谐振腔的电压涨落谱中可以观察到真空拉比分裂。我们进一步研究了单光子输运的性质，从反射率或等效的透射率推断。我们发现，反射率和相应的相移光谱都表现出由于真空拉比分裂的窄谱特征的双峰。通过调节外部磁场，反射率和相移可以分别从0变化到1和从$-π$变化到$π$。结果表明，这种混合量子系统可以作为量子路由器。
2015-09-22 quant-ph
Enhanced electromechanical coupling of a nanomechanical resonator to coupled superconducting cavities
研究了双模压缩微波源驱动下纳米机械谐振器和两个参数耦合超导共面波导腔之间的机电耦合。我们表明，通过谐振腔与腔Bogoliubov模的选择性耦合，辐射压力型耦合可以大大增强几个数量级，从而实现单光子强耦合。这使得一些有趣的现象，如光子阻塞效应和非经典量子态的机电系统的产生的调查。
2016-01-25 quant-ph
Displacemon electromechanics: how to detect quantum interference in a nanomechanical resonator
我们介绍了'displacemon'机电架构，包括振动纳米梁，例如碳纳米管，通量耦合到超导量子位。该平台可以实现强耦合甚至超强耦合，从而实现各种量子协议。我们使用这个系统来描述一个协议，用于生成和测量纳米机械谐振器的两个轨迹之间的量子干涉。该方案使用一系列量子位操作和测量来冷却谐振器，应用有效的衍射光栅，并测量产生的干涉图案。我们模拟了一个现实的系统组成的一个振动的碳纳米管作为一个超导量子位结的协议，我们证明了产生一个空间上不同的量子叠加态的运动包含多个$10^6$核子的可行性。
2017-10-05 quant-ph
Qubit-induced phonon blockade as a signature of quantum behavior in nanomechanical resonators
通过检测飞秒尺度的位移来观察量子化的纳米机械振荡对实验者来说是一个重大的挑战。我们建议，声子封锁可以作为纳米机械谐振器中的量子行为的签名。与光子阻塞和电子的库仑阻塞类似，声子阻塞的主要思想是当非线性振子中有一个声子时，第二个声子不能被激发。为了实现声子封锁，超导量子二能级系统耦合到纳米机械谐振器，并用于诱导声子自相互作用。利用蒙特卡罗模拟，利用Cahill-Glauber $s$参数化的准概率分布研究了诱导非线性振子的动力学行为.我们展示了如何振荡的谐振器可以发生在量子制度，并演示了如何可以观察到的声子封锁与目前可访问的实验参数。
2010-06-18 quant-ph
Nonlinear quantum metrology using coupled nanomechanical resonators
我们考虑一个纳米机械模拟的非线性干涉仪，由两个平行的，弯曲的纳米机械谐振器，每个固有的Duffing非线性和它们之间的可切换分束器样耦合。我们计算的非线性强度可以估计的精度，并表明它的规模为$1/n^{3/2}$，其中$n$是平均声子数的初始状态。即使存在耗散，这一结果也成立，但假设能够测量纳米谐振器的正交分量。
2008-04-29 quant-ph
Quantum logic gates with controllable and selective interaction for superconducting charge qubits via a nanomechanical resonator
在本文中，我们提出了一个方案，实现两个量子位逻辑门的可控和选择性的相互作用在一个可扩展的超导电路的电荷量子位。纳米机械谐振器被用作连接量子位的数据总线。指出利用数据总线可以实现量子比特之间的可控相互作用。结果表明，当系统中包含多个量子比特时，可以实现量子比特之间的选择性相互作用。
2008-03-30 quant-ph
Characterization of photon pairs generated by a silicon ring resonator under electrical self-pumping
本文报道了在硅环形谐振腔中利用自泵浦产生非经典光场。该环被插入到激光腔中，对于该激光腔，该环充当滤波器，使得激光总是发生在选定的环谐振内，而不主动稳定谐振频率。我们通过重建受激发射的测量结果，展示了符合光子对的发射，并研究了它们的相关性质。
2020-11-06 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Quantum information processing using quasiclassical electromagnetic interactions between qubits and electrical resonators
电谐振器通过基于微波光子的真实或虚拟交换设计与量子比特的电磁相互作用而广泛用于量子信息处理。这种相互作用依赖于量子比特的跃迁偶极矩和谐振器的真空涨落之间的强耦合，其方式与腔QED相同，因此被称为“电路QED”（cQED）。利用这一思想，量子信息的控制已经在实验上取得了巨大的进步。然而，cQED中量子涨落引起的光子交换所起的中心作用确实导致了一些特征限制。在本文中，我们讨论了另一种方法，通过谐振器电磁耦合量子比特，其中没有光子交换，谐振器不需要有很强的量子涨落。相反，这种相互作用可以从量子比特施加在谐振器上的经典有效“力”的角度来看待，并且用于产生量子比特纠缠的所得谐振器动力学本质上是纯粹经典的。我们展示了这种类型的相互作用是如何类似于原子离子量子比特的操作中遇到的，我们利用这种类比来构建两个量子比特纠缠操作，在很大程度上对谐振器中的热噪声或其他噪声不敏感，并且对它的品质因数不敏感。这些操作也可扩展到更大数量的量子位，允许在耦合到单个谐振器的那些量子位的任何期望子集之间选择性地生成相互作用。我们的提议可能适用于各种物理量子比特模式，包括超导和半导体固态量子比特，捕获的分子离子，甚至可能是固体中的电子自旋。
2013-06-24 physics.atom-ph quant-ph
Entangling a nanomechanical resonator and a superconducting microwave cavity
我们提出了一个方案，能够纠缠在稳态的纳米机械谐振器与驱动超导共面波导的微波腔模式。纳米机械谐振器与波导的中心导体电容耦合，并且可以在高达数十毫开尔文的温度下实现静态纠缠。
2007-10-31 cond-mat.mes-hall quant-ph
Ultra-High Q Nanomechanical Resonators for Force Sensing
具有超高品质因数的纳米机械谐振器已成为基础研究的核心元素，使测量低于标准量子极限和制备长寿命的量子态成为可能。在这里，我建议，这种谐振器将允许检测电子和核自旋与高空间分辨率，铺平了道路，未来的纳米级磁共振成像仪器。文章列出了在这一愿景成为现实之前必须克服的挑战，并指出了潜在的解决方案。
2022-09-12 physics.app-ph quant-ph
Engineering Quantum States of a Nano-Resonator via a Simple Auxiliary System
我们展示了如何设计一个广泛的非线性哈密顿纳米机械谐振器。该技术只需要一个依赖于时间的驱动应用到库珀对盒或第二振荡器的纳米谐振器耦合。这种方法允许产生大量的非经典状态，以及经典对应物是混沌的哈密顿量。
2007-07-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Damping and decoherence of a nanomechanical resonator due to a few two level systems
我们考虑一个量子模型的纳米机械弯曲梁谐振器与浴包括几个阻尼隧穿二能级系统（TLS）的相互作用。与谐振器与欧姆自由振荡器浴双线性相互作用（例如，建模箝位损耗）相比，机械谐振器阻尼是振幅相关的，而机械位置状态的量子叠加的退相干仅微弱地依赖于它们的空间分离。
2009-07-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Energy Measurements and Preparation of Canonical Phase States of a Nano-Mechanical Resonator
我们表明，一个连续的量子非爆破测量的能量的纳米机械谐振器可以实现通过监测谐振器的量子点接触通过库珀对盒。这种技术可以进一步用于制备两个谐振器的高度非经典态，例如正则相位参考态和所谓的“正午”态。
2007-10-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Engineering Superposition States and Tailored Probes for Nano-resonators Via Open-Loop Control
我们表明，纳米谐振器可以制备介观叠加态，只需通过监测耦合到谐振器位置的平方量子比特。这适用于热初始状态，并且不需要三阶非线性。所需的耦合可以使用一个简单的开环控制协议，获得最佳控制理论。我们模拟了整个制备过程，包括环境噪声。我们的研究结果表明，在量子纳米系统的状态工程和测量的开环控制的权力。
2009-02-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Generating the Schrodinger cat state in a nanomechanical resonator coupled to a charge qubit
我们提出了一个方案，用于产生薛定谔猫态的几何操作的基础上，通过纳米机械谐振器耦合到超导电荷量子比特。由两个强经典场驱动的电荷量子比特与纳米机械谐振器的高频声子模式相互作用。在操作过程中，电荷量子比特没有经历真正的跃迁，而纳米机械谐振器的声子模式在相空间中沿着不同的路径移动，这取决于电荷量子比特的状态，这产生了薛定谔猫态。考虑环境噪声的影响，证明了该方案的鲁棒性，并讨论了该方案的可行性。
2014-10-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Classical to Quantum Transition of a Driven Nonlinear Nanomechanical Resonator
我们寻求的第一个迹象表明，纳米机电系统（NEMS）进入量子域，因为它的质量和温度降低。我们发现他们通过研究从经典到量子行为的驱动非线性Duffing谐振腔的过渡。运动方程的数值解，在谐振器的谐振腔的谐振区，表明量子维格纳函数逐渐偏离相应的经典相空间概率密度。由于非线性而产生的这些明显差异可以作为实验证据，在不久的将来，NEMS谐振器正在进入量子领域。
2007-02-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Nanofiber-segment ring resonator
我们描述了一种光纤环形谐振器，它由一个相对较长的标准单模光纤环和一个较短的环形段组成。的倏逝模式的的双折射段允许腔增强场与原子的相互作用，在靠近双折射表面。我们报告的实验中使用一个温暖的原子蒸气和低精细腔，并简要讨论了潜在的实现强耦合制度的腔QED通过使用囚禁原子和这种高精细腔。
2016-05-28 physics.optics quant-ph
Analogue of Cavity QED for Coupling between Spin and Nanomechanical Resonator
我们描述了一个腔QED模拟的自旋和纳米机械谐振器与磁尖的耦合系统。对于量子化纳米机械谐振器，用于该耦合系统的自旋玻色子模型可以指Jaynes-Cummings（JC）或反JC模型。这些观测结果预示了一些量子光学现象，如纳米机械谐振器在准经典态下制备时的单振荡模式中的压缩和“振荡-复苏”。通过调制RF磁场的相位，可以在JC和反JC模型之间切换系统，这为单自旋的检测提供了潜在的协议。还分析了阻尼机理。
2006-03-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Hole burning in a nanomechanical resonator coupled to a Cooper pair box
我们提出了一个计划，以创建一个纳米机械谐振器的激发的统计分布中的孔。它采用了一个可控的耦合之间的这个系统和一个库珀对盒。计算了成功概率和保真度，并与原子-光场系统中不同方案的成功概率和保真度进行了比较。作为一个应用，我们展示了如何使用烧孔方案制备（低激发）Fock态。
2011-04-18 physics.comp-ph quant-ph
Polar molecules near superconducting resonators: a coherent, all-electrical, molecule-mesoscopic interface
构建可扩展量子处理器的挑战需要在大规模量子系统中实现相干控制和保持量子相干性的冲突要求的整合。此外，该系统还应与量子线路的小型化和集成化相兼容。诸如超导岛和量子点的介观固态系统的特征在于使用局部电信号的鲁棒控制技术和基于制造进展的不言而喻的缩放;然而，一般而言，固态器件的量子态倾向于快速退相干。相比之下，基于捕获离子和中性原子的量子光学系统表现出更好的相干性，而原子和分子系统的小型化及其与介观电路的集成仍然是一个重要的挑战。下面，我们描述了一个单一的粒子系统-一个孤立的极性分子-与介观固态设备的集成方法，以产生强大的，连贯的，量子级控制。所描述的方法包括在低温带状线微波谐振器附近的亚微米尺寸的隔离极性分子的捕获、冷却、检测、相干操纵和量子耦合。我们发现，静电捕获的极性分子可以表现出强大的限制和快速，纯电动门控。此外，电噪声源的影响，在量子信息处理中的关键问题，可以通过适当的制备和极性分子的操作抑制到非常低的水平。我们的设置提供了一个可扩展的腔QED型量子计算机架构，其中存储在长寿命旋转分子态中的远距离量子比特的纠缠是通过交换微波光子来实现的。
2006-05-23 cond-mat.supr-con quant-ph
Quantum Nondemolition Measurement of Discrete Fock States of a Nanomechanical Resonator
本文从理论上研究了一种集成纳米机械谐振器和LC谐振器的射频超导干涉装置。通过应用绝热和旋转波近似，我们得到一个有效的哈密顿量，管理的机械和LC谐振器的动力学。该哈密顿量中的非线性项可用于对纳米机械谐振器的Fock态进行量子非破坏测量。我们解决的实验实施的可行性，并表明，非线性耦合可以足够强，允许检测离散的机械Fock状态。
2007-08-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
All-electrical operation of a spin qubit coupled to a high-Q resonator
本文在1.5K下实现了硅鳍式场效应晶体管中空穴自旋量子比特的全电学相干操控，揭示了高Q值谐振回路的控制脉冲振铃会降低读出保真度，并提出通过脉冲工程规避该效应，证明高Q值谐振器与全电学自旋控制兼容。
2024-07-31 cond-mat.mes-hall quant-ph
Sources of nonlinearity in the response of a driven nano-electromechanical resonator
本研究探讨了驱动纳米机电谐振器中机电耦合与谐振器本征贡献两种非线性来源的相互作用，实验观测到强驱动下电子输运出现拱形共振，模型与实验结果吻合，为非线性现象探索铺路。
2025-09-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Reading, writing and squeezing the entangled states of two nanomechanical resonators coupled to a SQUID
我们研究了一个系统的两个纳米机械谐振器嵌入在一个直流SQUID。我们表明，电感耦合谐振器可以被视为两个纠缠的量子存储器元件的状态，可以读取，或写上采用SQUID作为位移检测器或开关额外的外部磁场，分别。本文提出了一种压缩谐振腔偶模态的方案，从而降低了SQUID中磁通量测量的噪声。最后利用量子主方程分析了耗散对压缩的影响，并定性地给出了弱阻尼区和强阻尼区的不同表现。我们的预测可以用目前的实验能力来检验。
2013-02-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Feedback cooling of a nanomechanical resonator
冷却，低损耗纳米机械谐振器提供了直接观察介观系统的量子动力学的前景。然而，现有技术需要冷却到毫开尔文状态以便观察量子效应。在这里，我们提出了一种主动反馈策略的基础上连续观察的谐振器位置的目的，获得这些低的温度。此外，我们将其应用到一个实验上可实现的配置，其中的位置监测是由一个单电子晶体管。我们的估计表明，以目前的技术，这种技术很可能使所需的低温触手可及。
2003-02-26 cond-mat quant-ph
Laser cooling of a nanomechanical resonator mode to its quantum ground state
我们表明，它是可能的冷却纳米机械谐振器模式到其基态。所提出的技术是基于嵌入的量子点的声子边带的共振激光激发。边带耦合的强度直接由量子点光学跃迁的初态和终态的电子-声子耦合之间的差异决定。我们所描述的技术的可能应用包括产生非经典状态的机械运动。
2003-06-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Coupling spins to nanomechanical resonators: Toward quantum spin-mechanics
自旋力学研究纳米机械谐振器中自旋系统与机械振动之间的相互作用，并探索其在量子信息处理中的潜在应用。在本教程中，我们总结了各种类型的自旋机械谐振器，并讨论了腔QED类和陷阱离子类自旋机械耦合过程。综述了利用金刚石中带负电荷的氮空位和硅空位中心实现这些工艺的方法。展望达到完整的量子制度的自旋力学，其中量子控制可以发生在单自旋和单声子的水平，讨论了强调应变耦合的缺陷中心的轨道自由度的关键作用。
2020-11-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
Advanced control with a Cooper-pair box: stimulated Raman adiabatic passage and Fock-state generation in a nanomechanical resonator
在超导纳米电路领域的快速实验进展引起了对这些宏观相干系统的先进量子控制技术的越来越多的追求。在这里，我们从理论上证明，受激拉曼绝热通道（STIRAP）应该是可能的量子设置的库珀对盒。该方案对退相干具有鲁棒性，即使在现有技术下也应该是可实现的。作为应用，我们提出了一种方法，产生单声子态的纳米机械谐振器的真空激励绝热通道与超导纳米电路耦合到谐振器。
2005-09-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Hyperbolic Metamaterial Nano-Resonators Make Poor Single Photon Sources
本文利用准正规模方法研究了双曲型超材料纳米谐振器耦合量子偶极子辐射源的光学性质。我们表明，耦合到超材料纳米谐振器可以导致显着的Purcell增强，这是近一个数量级大于等离子体共振器具有可比的几何形状。然而，相关联的单光子输出$β$ -因子极低（大约10 $\%$），远小于可比尺寸的金属谐振器的那些（70 $\%$）。使用准正规模式展开的光子格林函数，我们描述了如何低的$β$ -因素是由于增加欧姆淬灭所产生的红移共振，较大的品质因数，和较强的限制光内的金属。与目前的智慧相反，这些结果表明双曲超材料纳米结构对于单光子源来说是糟糕的选择。
2017-02-04 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Quantum entanglement between a nonlinear nanomechanical resonator and a microwave field
我们考虑一个理论模型的非线性纳米机械谐振器耦合到超导微波谐振器。纳米机械谐振器以其谐振频率的两倍被参数化地驱动，而超导微波谐振器以频率相差等于参数化驱动频率的量的两个音调被驱动。我们证明了该系统的半经典近似具有一个有趣的不动点分支结构。在半经典动力学中，从稳定的不动点到极限环的过渡被观察到，从正到负的失谐。我们发现，这种分叉结构的签名也存在于全耗散量子系统，并进一步表明，它导致的纳米机械谐振器和微波腔之间的混合态纠缠的耗散量子系统，是一个最大的接近半经典分岔。给出了半经典极限环的量子签名。
2010-11-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Tailoring Light-Matter Interaction with a Nanoscale Plasmon Resonator
我们提出并证明了一种新的方法，实现强大的光与物质的相互作用与量子发射器。我们的方法利用等离子体共振器组成的无缺陷，高度结晶的银纳米线包围图案化的介质分布布拉格反射器（DBR）。这些谐振器具有比衍射极限低两个数量级的有效模体积（Veff）和接近100的品质因数（Q），使得能够在腔谐振处将自发发射率提高超过75倍。我们还表明，这些谐振器可以用来转换一个宽带量子发射器的窄带单光子源的颜色选择性发射增强。
2012-02-03 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Epitaxial titanium nitride microwave resonators: Structural, chemical, electrical, and microwave properties
本文研究了在蓝宝石衬底上磁控溅射沉积的外延氮化钛薄膜的结构、化学和输运性质，并利用图案化微波谐振器测得单光子区品质因子达3.3×10^6，为低损耗超导量子电路奠定基础。
2023-11-23 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph quant-ph
