Parity effect and spontaneous currents in superconducting nanorings
新的物理效应出现在超导纳米环中的电子宇称数和持续电流之间的相互作用。一个奇数电子被加到环上，产生一个逆流，它可以大大改变系统的基态性质。在具有嵌入的正常金属层的超导纳米环中，对于奇数个电子，可以出现新的“$π/N$结”状态。将这个数从偶数改变为奇数，在没有任何外部施加的磁通量的情况下，在这种环的基态产生自发的超电流。宇称效应的进一步奇特的功能，预计在结构与共振电子输运通过薄弱环节。
2005-02-09 cond-mat.mes-hall
Persistent currents in quantum phase slip rings
研究了相互作用量子相位滑移对超导纳米线和纳米环在外加磁通量作用下持续电流及其涨落的影响。我们推导出这些系统的有效作用，并将原问题映射到一个有效的正弦戈登理论上的环面。我们评估的通量依赖持续电流和临界半径的环超过这个电流得到指数抑制量子涨落。我们还分析了量子相位滑移引起的持续电流的涨落。在低温下，超电流噪声谱具有相干峰的形式，可以通过磁通量进行调谐。这些峰的实验观测可以直接证明超导纳米环中等离子体模的存在。
2013-08-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Persistent current noise
我们证明，只要电流算符不与系统的总汉密尔顿对易，介观环和纳米环中的持续电流可能会波动到零温度。对于环上的量子粒子模型，我们明确评估PC噪声功率，其具有尖锐的峰的形式，其对于多通道环或存在耗散而变宽。PC噪声可以通过外部磁通量来调谐，这是系统中量子相干性的基本表现。
2010-12-22 cond-mat.mes-hall
Suppression of diamagnetism in superconducting nanorings by quantum fluctuations
零电阻、抗磁性（迈斯纳效应）和激发光谱中的能隙是超导性的基本属性。在特征尺寸为10 nm的纳米颗粒中，超导性被电子能谱的量子化所抑制。在窄的准一维超导通道中，热涨落仅在明显低于临界温度Tc的温度下才能实现零电阻，而量子涨落甚至在接近T=0的温度下也能抑制超窄超导纳米线中的无耗散电流。在这里，我们证明了相同的基本上纳米级的现象，量子波动，是负责淬火抗磁性超导纳米环显着影响的幅度，周期和形状的循环持续电流（PC）。这种效应对于我们理解纳米尺度下量子相干系统的行为具有根本的重要性，并且应该在各种纳米科学应用中加以考虑。
2009-06-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Coherent phase slips in superconducting nanorings
研究了超导小环中持续电流的量子涨落。基于环的微观模型，我们认为在一定条件下，这种环将表现出相干的量子相位滑移，类似于那些在通量量子比特。我们评估这种相干振荡的频率，并发现它是强烈依赖于线的直径主要是由于大的动量释放的冷凝物作为一个相位滑移事件的结果。我们还发现，这样的频率的值是不是一个自平均量，也就是说，它取决于一个特定的实现的静态杂质势。
2011-07-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.supr-con
Fluctuations of persistent current
从理论上分析了纳米环中持续电流的平衡涨落。我们证明，这些波动持续到零温度提供当前运营商不与系统的总哈密顿量交换。对于环上的量子粒子模型，我们明确评估PC噪声功率，其具有由相应的能级间距离设置的频率处的尖峰的形式。在具有许多传导通道的环中，预期PC噪声谱更平滑和更宽。PC噪声的一个特殊特征是它的频谱可以被外部磁通量调谐，这表明系统中存在量子相干性。
2010-11-19 cond-mat.mes-hall
Quantum phase slip phenomenon in ultra-narrow superconducting nanorings
系统越小，通常波动的影响就越大。在足够接近临界温度Tc的窄超导导线中，热涨落是实验上可观察到的有限电阻的原因。最近，人们有可能制造亚10纳米的超导结构，其中有限的电阻率被报道在实验可获得的温度的整个范围内。这一观察结果与量子涨落有关，量子涨落甚至在温度T->0时也能使超导纳米线的电阻率为零。在这里，我们证明了在微小的超导纳米环中，同样的现象是负责抑制超导性的另一个基本属性-持续电流-显着影响其幅度，周期和形状的电流相位关系。该效应具有根本的重要性，证明了量子涨落对宏观相干系统的基态的影响，并且在各种纳米电子应用中应该考虑到。
2012-05-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Decoherence and Quantum Interference assisted electron trapping in a quantum dot
我们提出了一个理论模型的动力学的电子被捕获的消相干和量子干涉的手段在中央量子点（QD）的半导体纳米环（NR）的五个量子点（QD），在100和300 K之间。电子的动力学描述的主方程与紧束缚模型的基础上的哈密顿量，考虑到电子-LO声子相互作用（EMPPI）。基于这种配置，捕获电子而没有退相干的概率几乎为27%。与此相反，在100 K，200 K和300 K时，在退相干的情况下捕获电子的概率分别为70%，63%和58%。我们的模型提供了一种在室温下捕获电子的新方法。
2013-08-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Some novel effects in superconducting nanojunctions
本文介绍了超导弱连接直流约瑟夫森效应理论的几个新进展。我们分析了量子干涉效应和Andreev反射之间的相互作用，在SNS纳米结与绝缘屏障，并表明，这种影响可能会定性地修改约瑟夫森电流在这样的结构。我们还研究了宇称效应对量子点接触（QPC）中断的超导纳米环持续电流的影响。在零温度的极限和奇数个电子在环中，我们预测完全抑制的超导电流通过QPC与一个导电模式。在具有SNS结的纳米环中，对于奇数个电子可以出现$π$态。将这个数从偶数改变为奇数，在没有任何外部施加的磁通量的情况下，在这种环的基态产生自发的超电流。
2005-03-22 cond-mat.mes-hall
Decoherence from Vacuum Fluctuations
真空涨落是不可逆性和退相干的一个来源。研究了具有Aharonov-Bohm通量的同轴量子点环中的持续电流及其涨落。库仑阻塞导致在点的两个电荷状态具有相同自由能的栅极电压值处的持续电流峰值。我们将结构耦合到外部电路，并研究了零温度（真空涨落）对环的基态的影响。我们发现，该环的基态经历了一个交叉，从一个状态的平均持续电流远大于（随时间变化的）均方波动的状态，一个小的平均持续电流和大的均方波动。讨论了Bloch表象中表征基态的角变量的电荷涨落谱密度和扩散率。
2001-05-28 cond-mat.mes-hall
Stabilization of the skyrmion in a hybrid magnetic-superconducting nanostucture
提出利用超导纳米环在脉冲外场下产生的持续电流形成局部非均匀场，以在无 DM 相互作用时稳定 Néel 斯格明子，并通过解析与微磁计算确定临界电流条件。
2025-05-11 cond-mat.mes-hall
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
Persistent current in metals with a large dephasing rate
在弱无序的金属中，电子相互作用不仅导致准粒子的退相干，而且导致热力学性质的量子修正。我们考虑与二能级系统相互作用的电子。我们表明，两个级别的系统增强平均平衡（“持久”）电流在一个系综的介观环。这一结果支持了最近提出的介观物理学中的两个难题可能是相关的：退相时间的低温饱和和环中的高持续电流。
2000-05-30 cond-mat.mes-hall
Interplay of Noise and Reservoir-induced Decoherence in Persistent Currents
本文用 Keldysh 方法研究受随机器序和逐点费米子储库作用的紧束缚环持续电流，揭示两种退相干机制及其形成的非平衡稳态。
2025-10-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Engineering decoherence in Josephson persistent-current qubits
我们讨论了在约瑟夫森持续电流量子比特的实验中，由控制和测量设置本身引起的弛豫和退相速率。为了控制和测量量子位状态，量子位感应耦合到电磁电路。我们展示了如何将该系统映射到自旋玻色子模型上，以及如何从耦合到量子位的电磁阻抗导出玻色子浴的谱密度。电磁环境的一部分是测量设备（DC-SQUID），它永久耦合到所研究的单个量子系统。由于长的相干时间和有效的测量方案之间存在明显的矛盾，针对不同的测量方案，详细分析了测量过程。我们表明，测量仪器的耦合到量子比特可以在原位控制。在实验中可以实现今天的参数用于定量评估，它表明，由测量设置引起的弛豫和退相速率可以足够低的约瑟夫森持续电流量子比特的量子动力学的时间分辨研究。我们的结果可以推广为相关量子比特系统读出的工程规则。
2002-11-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Coulomb blockade and Bloch oscillations in superconducting Ti nanowires
准一维超导沟道中的量子涨落导致由$2π$引起的序参量的相位的自发变化，或者称为量子相位滑移（QPS），其表现为远低于薄超导纳米线的临界温度的有限电阻和微小超导纳米环中的持续电流的抑制。在这里，我们报告的实验证据表明，在电流偏置的超导纳米线相同的量子点过程是负责的绝缘状态-库仑阻塞。当暴露于RF辐射时，内部布洛赫振荡可以与外部RF驱动同步，导致在I-V特性上形成量化电流阶跃。这种效应源于约瑟夫森结和超导纳米线之间的量子对偶性--QPS结（QPSJ）。
2012-09-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Persistent Spin Textures in Semiconductor Nanostructures
半导体自旋电子学中的器件概念使得期望长的自旋寿命，并且通过量子信息处理方案对自旋控制的要求甚至更高。不幸的是，由于自旋-轨道耦合，半导体中的电子自旋通常会经历相当快的退相干。然而，在由锌半导体制成的二维量子阱中，自旋-轨道相互作用可以被设计成这样一种方式，即使在存在无序和缺陷的情况下，也会出现具有非常长自旋寿命的持久自旋结构。我们回顾了实验和理论发展这一主题的$n$掺杂和$p$掺杂的结构，我们讨论了可能的器件应用。
2016-09-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Insulating State of a Quasi-1-Dimensional Superconductor
准一维超导体中的量子涨落，也称为量子相位滑移（QPS），引起了人们的极大关注。研究表明，这种现象能够抑制超窄超导纳米线在低温T<<Tc下的零电阻率，并抑制微小纳米环中的持续电流。在量子点态下，超导纳米线与约瑟夫森结是对偶的。在嵌入高阻抗环境中的极窄超导纳米线的特定情况下，这种二元性会导致一个直观上有争议的结果：超导体进入绝缘状态。在这里，我们的实验证明，这种线的I-V特性确实显示库仑阻塞，这消失的应用程序的临界磁场和/或以上的临界温度证明该效果与超导性。该系统可以看作是一个传统的约瑟夫森结链的动态等效。
2013-11-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Decoherence Effects Break Reciprocity in Matter Transport
量子态的退相干定义了量子世界与经典物理之间的过渡。退相干或类似的量子力学坍缩事件提出了关于量子力学解释的基本问题，并且在技术上是相关的，因为它们限制了量子计算机执行的相干信息处理。我们已经发现，过渡区能够实现一种新型的物质传输。应用这一发现，我们提出了纳米器件中的退相干，随机量子跳跃建模，产生根本上新颖的现象，通过中断的酉动力学的电子波包。具有介观长度尺度的非中心对称导体作为两端整流器具有独特的性质。在这些器件中，巡游电子与杂质作为电子捕获中心的非弹性相互作用导致了一种新的稳定状态，其特征在于两个引线之间的部分电荷分离，或者在闭合电路中产生持续电流。因此，量子世界和经典世界之间的界面为实现一类新的介观电子器件提供了一种新的传输机制。
2021-09-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Flux qubit on mesoscopic nonsuperconducting ring
讨论了在非超导介观弹道准一维环上制作磁通量子比特的可能性。我们证明了这样的环可以有效地减少到一个两个状态系统的两个外部控制参数。这两个状态携带相反的持续电流，并通过隧穿耦合，导致量子叠加态。量子比特态可以通过共振微波脉冲来操纵。样品的通量状态可以通过SQUID磁强计测量。两个或多个量子位可以通过循环电流产生的通量耦合。还讨论了退相干问题。
2006-09-06 cond-mat.mes-hall
Optical decoherence studies of Tm$^{3+}$:Y$_3$Ga$_5$O$_{12}$
研究了1%Tm $^{3+}$：Y $_3$ Ga $_5$ O $_{12}$（Tm：YGG）中795 nm $^3$ H $_6$到$^3$ H $_4$跃迁的退相干性.温度，磁场，频率和时间尺度（光谱扩散）的光学相干寿命的依赖性进行测量。我们的研究结果表明，相干寿命的光谱扩散的影响比其他已知的铥掺杂材料。光子回波激发和光谱烧孔方法揭示了均匀的消相干特性和产生完全透明的可能性，持久的光谱孔在整个56 GHz的非均匀带宽的光学过渡。温度依赖的退相干很好地描述了弹性拉曼散射的声子与一个额外的较弱的组件，可能会出现从一个低密度的玻璃样的动态无序模式（两个级别的系统）。所观察到的行为的分析表明，在该系统中，在低于1 K的温度下生长具有优化性能的晶体，接近1毫秒的光学相干寿命是可能的。总的来说，我们发现，Tm：YGG具有优越的消相干性能相比，其他Tm掺杂的晶体，是一个有前途的候选人的应用程序，依赖于长的相干寿命，如光量子存储器和光子信号处理。
2014-10-22 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Quantum feedback control of a superconducting qubit: Persistent Rabi oscillations
测量行为通过将可能态的叠加投射到一个单一的（尽管是概率性的）结果中，在量子世界和经典世界之间架起了一座桥梁。这个“瞬时”过程的时间尺度可以用弱测量来拉伸，这样它就采取了一种逐渐随机走向最终状态的形式。值得注意的是，临时测量记录足以使用反馈连续跟踪和操纵量子态。我们使用一个近无噪声的参量放大器来监测一个共振驱动的量子二能级系统--超导量子比特的动力学。高保真测量输出用于主动稳定拉比振荡的相位，使其能够无限期地持续下去。这个新功能显示了对抗退相干的希望，并为连续的量子纠错定义了一条道路。
2012-05-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Electron transport in an open mesoscopic metallic ring
我们研究了电子输运在一个正常的金属环模拟的紧束缚晶格哈密顿量，耦合到两个电子水库。首先，Buttiker的模型，将非弹性散射，因此消相干和耗散，已被扩展的每个网站的开放环连接到一维导线均匀移相的环螺纹的磁通量。我们表明，与此扩展电导保持对称下的磁通反转，和Aharonov-Bohm振荡与变化的磁通量减少到零的退相干参数的函数，从而表明在环中的退相。这种扩展使我们能够找到当地的化学势轮廓的环网站与变化的磁通量和退相干参数类似的四探针测量。由于量子干涉效应，局部电化学电势在环位置振荡。它预测测量的四点电阻也会波动，甚至可能是负数。然后，我们指出了封闭环的电子本征态的作用，在持续电流周围的Fano反共振的一个不对称的开放环的理想引线和隧道势垒。通过确定环的非厄米有效哈密顿量的实本征值，我们证明了即使在没有磁通量的情况下，非对称环的散射态连续体中仍存在离散束缚态.我们的方法涉及量子朗之万方程和非平衡格林函数。
2007-12-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Quantum information measures of the Aharonov-Bohm ring in uniform magnetic fields
Shannon量子信息熵$S_{ρ,γ}$，Fisher信息$I_{ρ,γ}$，计算了Onicescu能量$O_{ρ,γ}$和复杂度$e^SO$，（下标$ρ$）和动量（$γ$）空间，用于方位角对称的2D纳米环，其被放置到横向均匀磁场$\bf B$和Aharonov-Bohm（AB）的组合中。通量$ϕ_{AB}$，并且其电势分布通过对半径$r$的二次和逆二次依赖性的叠加来建模。增加强度$B$使动量波形$Φ_{nm}({\bf k})$变小，在无限大的场的极限中，它们变为零，这意味着位置波函数$Ψ_{nm}({\bf r})$，它们的傅立叶对应物，在这个极限中趋向于$δ$ -函数。位置（动量）香农熵取决于场$B$作为$ω_{eff}\equiv\left(ω_0^2+ω_c^2/4\right)^{1/2}$的负（正）对数，其中$ω_0$确定约束势的二次陡度，$ω_c$是回旋频率。这使得和${S_ρ}_{nm}+{S_γ}_{nm}$场无关的量，增加的主要$n$和方位角$m$量子数，并满足熵的不确定性关系。位置Fisher信息不依赖于$m$，随$n$线性增加并随$ω_{eff}$变化，而其$n$和$m$依赖的Onicescu对应物${O_ρ}_{nm}$随$ω_{eff}^{-1}$变化。积${I_ρ}_{nm}{I_γ}_{nm}$和${O_ρ}_{nm}{O_γ}_{nm}$是与$…
2019-03-07 cond-mat.mes-hall math-ph math.MP
Steady-state Phase Diagram of a Weakly Driven Chiral-coupled Atomic Chain
手性耦合的原子链的两个能级的量子发射器允许强的共振偶极-偶极相互作用，这使得显着的集体之间的耦合每隔发射器。我们数值计算得到了弱激发下该体系的稳态相图，确定了相互作用驱动的晶级态、边或空穴激发态以及手征流的二分法。我们区分这些阶段的参与率和结构因素，并找到两个临界点，涉及到系统的无消相干次辐射部门。我们进一步研究运输的激发和出现的晶体订单下的空间变化的激发失谐，并提出非遍历蝴蝶状系统动力学的阶段中的扩展孔激发与签名的持续次谐波振荡。我们的研究结果表明，相互作用诱导的手征耦合的物质的量子相位，并为非互易量子光学系统中的多体状态的模拟铺平了道路。
2019-09-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
In-situ scanning gate imaging of individual two-level material defects in live superconducting quantum circuits
本文利用毫开尔文温度下的扫描门显微镜在活体超导量子电路中定位单个二能级系统缺陷，揭示其微观性质及电偶极矩三维取向，为理解其化学起源和缓解策略提供指导。
2024-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Twisted light generates robust many-body states for practical quantum computing
Universidad de Los Andes（安第斯大学）；George Washington University（乔治华盛顿大学）
该研究利用扭曲光驱动受限相互作用电子的激发，通过建立一种新的光学通道实现量子计算的控制，展示了多体态的鲁棒性和拓扑保护特性，以及通过扭曲光实现量子门操作和去相干抑制的方法。
2026-05-19 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
