Two-Qubit State Tomography using a Joint Dispersive Read-Out
量子态层析成像是量子信息科学中全面表征多量子比特态及其相关性的重要工具。在这里，我们报告了一种方法来执行联合同时读出的两个超导量子比特色散耦合到微波传输线谐振器的相同模式。谐振器传输对量子比特状态相关腔频率的非线性依赖性允许我们提取完整的两量子比特相关性，而不需要Single Shot读出各个量子比特。我们采用标准的层析技术来重建双量子比特量子态的密度矩阵。
2008-12-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
From adiabatic to dispersive readout of quantum circuits
量子线路的光谱特性可以通过监测它在与之耦合的微波谐振器中引起的谐振频率偏移来有效地读出。当两个系统强烈失谐时，理论将偏移归因于取决于量子线路状态的有效谐振器电容或电感。在小失谐时，位移来自虚光子的交换，如Jaynes-Cummings模型所描述的。在这里，我们提出了一个理论桥接这两个限制，并说明，与几个例子，其必要性的一般描述的量子线路读出。
2020-07-09 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
Non-linear dispersive regime of cavity QED: The dressed dephasing model
在腔量子电动力学（QED）的色散区的系统正在接近色散近似的有效性的极限。我们提出了一个模型，它考虑到非线性修正的敷料的原子的字段。我们发现，在纯退相的存在下，光子填充腔作为一个热浴原子，诱导非相干弛豫和激发。这些影响被证明是减少可实现的信噪比腔QED实现，其中原子是间接测量通过腔传输，特别是在电路QED。
2008-06-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Torque-induced dispersive readout in a weakly coupled hybrid system
提出了一种色散区弱耦合量子比特的量子态读出机制。该混合系统由微波腔中的铁磁绝缘体和超导量子比特组成。测量灵敏度的提高是通过对铁磁绝缘体磁化施加转矩来实现的，这补偿了导致异常点的系统阻尼。所提出的机制允许通过腔的传输或磁性材料的FMR信号来测量量子比特状态。
2020-04-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dispersive Readout of a Few-Electron Double Quantum Dot with Fast rf Gate-Sensors
我们报道了利用原位栅电极作为灵敏探测器，在少电子区实现了双量子点电荷态的色散读出。我们基准此门检测技术对完善的量子点接触（QPC）电荷检测器，并发现相当的性能与10 MHz的带宽和6.3 × 10-3 e/ \sqrt Hz的等效电荷灵敏度。色散栅传感减轻了量子点系统中单独的电荷检测器的负担，并有望在按比例放大的阵列中实现量子位的读出。
2012-10-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
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
Non-Markovian qubit decoherence during dispersive readout
我们研究了广义色散读出下的量子比特退相干，即，我们研究了一个耦合到谐振驱动耗散谐振子的量子比特。我们提供了一个完整的图片，允许任意大的量子位振荡器失谐，并考虑耦合到振荡器坐标的平方，这是相关的通量量子位。退相干时间的分析结果得到的量子位振荡器的哈密顿量的色散框架和随后的主方程处理超出马尔可夫极限的变换。我们预测从马尔可夫衰变到高斯形状的衰变的交叉。我们的结果证实了完整的量子位振荡器主方程在原始框架的数值解。
2012-05-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Ultra-dispersive resonator readout of a quantum-dot qubit using longitudinal coupling
本文通过纵向耦合机制，在量子比特与谐振器频率失谐约10 GHz的超色散区域中，成功实现了对量子点混合量子比特的读出，展示了纵向耦合在半导体量子比特运行中的潜力。
2025-01-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dispersive Charge and Flux Qubit Readout as a Quantum Measurement Process
我们分析了超导电荷和磁通量子比特的色散读出作为一个量子测量过程。测量振荡器频率被认为比量子比特频率低得多。这种机制是有趣的，因为大的失谐允许测量振荡器和信号传输线之间的强耦合，从而允许快速读出。由于大的失谐量，我们可以不使用旋转波近似的耦合器量子比特。相反，我们从一个近似开始，其中量子比特以几何方式跟随振荡器，并表明非绝热修正很小。我们发现的测量时间的解析表达式，以及为反作用，同时测量和在关闭状态。量子效率被发现是统一的，在我们的近似，无论是电荷和通量量子比特读出。
2006-10-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Sub-microsecond high-fidelity dispersive readout of a spin qubit with squeezed photons
针对电子自旋量子比特快速读取难题，提出用位移压缩真空态光子进行色散读取，在低强度下实现亚微秒级、99%以上保真度的非破坏性测量，助力量子纠错与通用量子计算。
2023-12-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
Fermion parity measurement and control in Majorana circuit quantum electrodynamics
我们研究了基于嵌入微波谐振器中的拓扑超导电路的器件的量子电动力学。该装置将其量子信息存储在源自马约拉纳费米子杂化的费米子宇称态的相干叠加中。这产生了一个高度隔离的量子比特，其相干时间可以大大增强。我们扩展了传统的半经典方法，得到了强transmon-photon耦合的解析推导。使用这种形式主义，我们开发的协议来初始化，控制和测量的奇偶校验状态。我们表明，值得注意的是，奇偶本征值可以检测到通过色散位移的光腔在强耦合制度和它的状态可以通过二阶边带跃迁相干操纵。
2015-09-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Sequential dispersive measurement of a superconducting qubit
我们提出了一种超导装置，实现了一个transmon量子比特的顺序测量。该器件可根据需要打开和关闭与测量通道的耦合，从而禁用色散读出的常见限制，例如Purcell效应或腔模中的瞬态。量子位测量通过加载耦合到量子位的读出谐振器开始。在损耗可忽略的最佳相互作用时间之后，微波泵浦通过上转换将读出模式的内容释放到测量线中，特征时间低至10 ns，这比读出谐振器的寿命短400倍。释放场正交的直接测量证明了在$220~\mathrm{ns}$的总测量时间内$97.5~\%$的读出保真度。读出模式的维格纳层析成像允许我们表征读出模式的非高斯性质及其动态。
2020-04-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Unifying Floquet theory of longitudinal and dispersive readout
本文提出统一纵向与色散读出的Floquet理论，揭示交流斯塔克位移斜率与曲率分别控制纵向耦合和色散位移，并在弱驱动下建立联系，适用于超导与自旋混合电路QED系统。
2025-01-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dispersive readout of a silicon quantum dot with an accumulation-mode gate sensor
灵敏的电荷检测使得固态系统中的量子位读出成为可能。最近，一种替代完善的电荷检测通过片上静电计已经出现，在原位门检测器和射频色散读出技术的基础上。这种方法有望通过消除对专用于感测的额外设备组件的需求来促进可扩展性。在这里，我们执行基于栅极的色散读出的积累模式硅量子点。我们观察到，积累模式的门检测器的响应显着影响其偏置电压，特别是如果这超过了电子积累的阈值。我们讨论和解释这些结果的色散响应的竞争电容的贡献。
2017-05-23 cond-mat.mes-hall
Dispersive readout of a flux qubit at the single photon level
超导通量量子位感应耦合到超导量子干涉装置（SQUID）磁力计，电容分流以形成1.294 GHz谐振器。量子位态依赖的谐振器频率用微波信号弱探测，并用微带SQUID放大器检测。在平均谐振器占用$\bar{n}$ = 1.5个光子时，读出可见度比使用低温半导体放大器的读出可见度增加4.5倍。随着$\bar{n}$从0.008增加到0.1，没有观察到$T_1$的减少，这可能能够连续监测量子位状态。
2012-03-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Dispersive Microwave Sensing for Quantum Computing with Floating Electrons
本研究开发了低温微波源和基于谐振器的读出技术，用于在低温基板上实现漂浮电子作为量子比特的测量。
2026-01-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dynamic quantum Kerr effect in circuit quantum electrodynamics
超导量子比特耦合到微波谐振器提供了一个可控的系统，使光-物质相互作用的基础研究。在色散状态下，谐振器中的光子表现出诱导的频率和相移，这些频率和相移在用固定量子比特谐振器失谐测量的谐振器透射谱中显示。在该静态失谐方案中，在远失谐、线性色散状态下测量相移，以避免测量引起的量子位量子态的破坏。在这里，我们探讨了量子比特共振器色散相互作用在更广泛的范围内的失谐，通过使用一个动态的过程中，量子比特跃迁是驱动的。我们使用共振维格纳层析成像来监测相互作用，揭示了不同光子状态的奇异非线性效应，例如，Fock态，相干态，薛定谔猫态，从而证明了量子克尔效应的动态框架。
2011-12-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Dispersive readout: Universal theory beyond the rotating-wave approximation
我们提出了一个统一的图片色散读出的量子系统在平衡和平衡。该方法的一个基石是被测系统的反作用的非平衡线性响应理论获得的腔。它提供了腔频率在系统磁化率方面的色散位移。事实证明，已经毫不费力的计算的磁化率允许一个推广以前的结果超出了一个驻波近似。例子是失谐量子位和热激发多能级系统的读出。对于交流驱动的量子系统，我们确定了相关的傅立叶分量的磁化率，并介绍了一个基于Floquet理论的计算方案。证明了有用的双音光谱和干涉效应驱动的两个级别的系统。这揭示了色散读出不一定测量激发概率。
2018-08-20 cond-mat.mes-hall
Flux qubits in a planar circuit quantum electrodynamics architecture: quantum control and decoherence
我们报道了在电路量子电动力学（cQED）装置中对超导磁通量子比特的实验。两个量子比特，独立偏置和控制，耦合到共面波导谐振器。色散量子位状态读出达到$72\,\%$的最大对比度。我们发现固有的能量弛豫时间在对称点的$7\,μ\text{s}$和$20\,μ\text{s}$和水平的磁通噪声的$2.6\,μΦ_0/\sqrt{\text{Hz}}$和$2.7\,μΦ_0/\sqrt{\text{Hz}}$在1 Hz的两个量子比特。我们讨论了在被测器件中退相干的起源。这些结果表明，cQED作为一个平台的退相干和磁通量子比特的量子动力学的基础研究的潜力。
2014-07-05 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
Dispersive readout of adiabatic phases
我们提出了一种测量周期性驱动的量子系统耦合到一个开放的腔，使色散读出的绝热相位的方法。事实证明，腔传输在由涉及动力学和几何相位的共振条件确定的频率处呈现峰值。由于这些相位随驱动频率不同地缩放，因此可以通过将峰值位置拟合到理论预期行为来确定它们。对于共振条件的推导和数值研究，我们开发了交流驱动量子系统色散读出的Floquet理论。两个测试案例的可行性证明，推广Landau-Zener-Stückelberg-Majorana干扰的双参数驱动。
2017-10-04 cond-mat.mes-hall
Dispersive readout of a weakly coupled qubit via the parity-time-symmetric phase transition
对于一些腔量子电动力学系统，如单电子自旋耦合到无源腔，它是具有挑战性的，以达到强耦合制度。在这种弱耦合状态下，传统的色散读出技术不能用于分辨自旋的量子态。本文提出了一种改进的色散读出方法，通过利用一个或两个线性耦合到包含量子比特的无源腔的辅助腔来测量弱耦合量子比特的量子态。在这两种情况下，通过适当的参数，排除量子比特的系统可以在例外点（EP）处表现出宇称时间对称的相变。由于EP可以放大由量子比特引起的微扰，而宇称时间对称性可以使无源腔的透射谱中的峰的线宽变窄，因此我们可以通过该透射谱测量弱耦合量子比特的量子态。由于量子比特和无源腔之间的弱耦合，与强耦合状态下的传统色散读出技术相比，由于量子比特的测量而引起的反作用也可以减少。
2019-06-03 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph quant-ph
Conditional dispersive readout of a CMOS quantum dot via an integrated transistor circuit
量子计算机需要与经典电子学的接口，以实现有效的量子位控制、测量和快速数据处理。使用相同的技术制造量子位和经典控制层是有吸引力的，因为它将促进集成过程，提高反馈速度，并为布线和布局挑战提供潜在的解决方案。使用互补金属氧化物晶体管（CMOS）工艺将经典和量子器件单片集成，使处理器能够从制造大规模电路的最成熟工业技术中获益。在这里，我们展示了一个单电子电荷存储CMOS量子点与CMOS晶体管的集成，用于通过基于栅极的色散感测使用集总元件$LC$谐振器的读出控制。控制场效应晶体管（FET）和量子点采用全耗尽绝缘体上硅技术制作在同一芯片上。当控制场效应管使能量子点读出时，我们得到了$δq=165\, μe \mathrm{Hz}^{-1/2}$的电荷灵敏度。此外，当在毫开尔文温度下将单电子电荷存储在量子点上时，我们观察到一秒量级的单电子保留时间。这些结果表明，在CMOS技术中，基于门的色散量子比特读出的基于时间的多路复用迈出了第一步，为全硅量子经典处理器的开发开辟了道路。
2017-08-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
High-Fidelity Readout in Circuit Quantum Electrodynamics Using the Jaynes-Cummings Nonlinearity
我们展示了一个量子位读出方案，利用耦合到transmon量子位的超导腔的Jaynes-Cummings非线性。我们发现，在这个系统的强驱动的色散制度，有一个高传输的“亮”状态的临界功率敏感地依赖于初始量子比特状态的意外发病。利用这种效应的简单而强大的测量协议使用传统的样品设计和实验设置实现了87%的单次保真度，并且至少61%的保真度与三个量子位的联合相关性。
2010-10-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dispersive regime of circuit QED: photon-dependent qubit dephasing and relaxation rates
超导电路可以用来研究腔量子电动力学（QED）物理的新机制，从而实现电路QED。对于量子信息处理和量子光学，电路QED的一个有趣的区域是色散区域，其中量子比特跃迁频率和谐振器频率之间的失谐远大于相互作用强度。在本文中，我们调查如何非线性校正的色散制度影响测量过程。我们发现，在存在纯量子位退相的情况下，用于测量量子位的谐振器的光子布居充当有效的热浴，诱导量子位的非相干弛豫和激发。因此，测量引起量子位的退相和混合，这可以减少读出的量子非破坏方面。使用量子轨道理论，我们表明，这种热浴可以诱导量子位态的量子跳跃，并降低零差测量电压的可实现的信噪比。
2008-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
First-principles study of dispersive readout in circuit QED
Laboratoire de Physique de l’Ecole Normale Supérieure, Mines Paris, Inria, CNRS, ENS-PSL, Sorbonne Université, PSL Research University（巴黎高等师范学院物理实验室、国立矿业学院、法国国家信息与自动化研究所、法国国家科学研究中心、巴黎文理研究大学）；Sorbonne Université, CNRS, Institut des NanoSciences de Paris（索邦大学、法国国家科学研究中心、巴黎纳米科学研究所）；Krea University（克雷亚大学）；Univ. Grenoble Alpes, CNRS, Grenoble INP, Institut Néel（格勒诺布尔阿尔卑斯大学、法国国家科学研究中心、格勒诺布尔理工学院、内尔研究所）
本文通过第一性原理模拟，研究了色散读取中测量驱动幅度对超导量子比特保真度的影响，揭示了浴谱细节对qubit T1寿命的敏感性。
2026-04-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Time-dependent Schrieffer-Wolff-Lindblad Perturbation Theory: measurement-induced dephasing and second-order Stark shift in dispersive readout
我们发展了一个含时的Schriff-Wolff-Lindblad微扰理论来研究受驱动的开放量子系统的有效相互作用。我们的分析的出发点是一个给定的林德布拉德方程，基于此，我们得到一个有效的（平均）的地图，描述了由于驱动器的哈密顿量和崩溃运营商的重整化。作为一个案例研究，我们将这种方法应用到色散读出的transmon量子比特，并推导出一个有效的disperive地图，描述测量引起的退相和斯塔克位移的transmon。我们得到的有效映射是完全正的，并且在绝热谐振腔响应下是保迹的。基准我们的方法，我们表现出良好的协议，通过Lindbladian频谱的有效率的数值计算。我们的结果也与Gambetta等人（Phys. Rev. A 74，042318（2006））使用谐振器场的正P表示对这种效应的早期推导一致，并在此基础上进行了扩展。
2022-06-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dispersive readout of a silicon quantum device using an atomic force microscope-based rf gate sensor
本文提出利用AFM针尖将亚微米浮栅耦合到射频反射电路，实现对Si/SiGe单量子点和双量子点的色散电荷传感，获得SNR为2的电荷跃迁检测，并显著抑制寄生电荷陷阱干扰。
2023-05-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dispersive readout of molecular spin qudits
我们研究了一个具有多个（$d > 2$）自旋态的“巨”自旋的磁性分子与超导共振器产生的量子化腔场相互作用的物理过程。通过输入输出形式主义，我们推导出的色散制度的操作中的输出模式的表达式。它包括磁各向异性的影响，这使得不同的自旋跃迁可寻址。我们发现，腔传输的测量允许唯一地确定量子点的自旋状态。我们讨论，从一个有效的哈密顿量的角度来看，条件下的qudit读出是一个非拆除测量，并考虑可能的实验协议来执行it.Finally，我们说明了我们的结果与现有的磁性分子的现实模型进行模拟。
2022-05-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Rapid detection of coherent tunneling in an InAs nanowire quantum dot through dispersive gate sensing
色散传感是一种强大的技术，能够实现固态量子比特的可扩展和高保真度读出。特别是，基于栅极的色散传感已经被提出作为未来拓扑量子位的读出机制，其可以通过单电子隧穿通过零能量模式来测量。这种读出的发展需要解决相干电荷隧穿幅度从一个量子点在马约拉纳零模式主机系统忠实地在短时间尺度上。在这里，我们展示了快速单次检测的相干单电子隧道InAs纳米线量子点之间的振幅。我们将一个亚GHz的集总元件微波谐振器连接到一个点上的高电平臂门上，实现了一个灵敏的色散检测电路。由此产生的大的点谐振器耦合导致观察到的色散位移是在电荷简并的谐振器线宽的顺序。这种移位使我们能够区分库仑阻塞和共振，对应于量子位状态读出所预期的场景，对于1微秒的积分时间，信噪比超过2。我们的结果为在拓扑量子比特中实现微秒尺度上费米子宇称的Single Shot测量铺平了道路。
2018-12-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
Direct Dispersive Monitoring of Charge Parity in Offset-Charge-Sensitive Transmons
超导电路的一个显著特点是，它们的本征谱和模间耦合强度可以用代表量子线路元件组合的简单哈密顿量很好地预测。特别感兴趣的是用于描述transmon量子比特的本征谱的库珀对盒哈密顿量，它可以强烈地依赖于约瑟夫森元件上的偏移电荷差。值得注意的是，这种偏移电荷依赖性也可以在辅助读出模式和偏移电荷敏感（OCS）机制中制造的transmon之间的色散耦合中观察到。我们利用这种效应来实现直接的，高保真度的色散读出的联合等离子体和电荷宇称态的OCS transmon，这使得有效的检测电荷波动和非平衡准粒子动力学。具体来说，我们表明，额外的高频滤波可以延长我们的设备的电荷宇称寿命的两个数量级，从而显着改善能量弛豫时间$T_1\sim200~μ\mathrm{s}$。
2019-07-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Circuit-quantum electrodynamics with direct magnetic coupling to single-atom spin qubits in isotopically enriched 28Si
硅纳米纤维的最新进展已经允许操纵与噪声源极其隔离的自旋量子位，因此是真空中单个原子的半导体等效物。我们研究了将电子自旋量子比特直接耦合到超导共振器磁真空场的可能性。通过使用经修改以增加量子位位置处的真空磁场的谐振器和同位素纯化的28 Si衬底，可以实现比单自旋退相更快的耦合速率。这为具有自旋的电路量子电动力学开辟了新的途径，并为通过超导谐振器色散读出自旋量子比特提供了途径。
2014-08-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Exploiting Kerr Cross Non-linearity in Circuit Quantum Electrodynamics for Non-demolition Measurements
我们提出了一个计划的色散读出存储的能量在一个模式的非线性超导微波环形谐振器通过检测的第二模式的频率偏移耦合到第一通过克尔非线性。对称性用于提高器件的响应度，同时最大限度地减少每个模式的自非线性。信噪比的评估表明，该计划将在单光子水平，允许量子非爆破测量的光子数状态的一个模式。从一个简化版本的设备演示的操作原理的实验数据。
2010-02-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dispersive read-out of ferromagnetic resonance for strongly coupled magnons and microwave photons
我们演示了微波腔中钇铁石榴石球铁磁共振的色散测量。共振时纵向磁化强度的降低被测量为耦合到球体的腔模式中的频移。这种测量是磁化动力学中固有的非线性的结果，表明磁振子腔量子电动力学实验的一个有前途的路线。
2015-06-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Heisenberg-limited qubit readout with two-mode squeezed light
我们展示了如何使用双模压缩光来指数增强基于腔的色散量子比特测量。我们的计划，使真正的海森堡有限缩放的测量，至关重要的是，不限于小色散耦合或不切实际的长测量时间。它涉及将一个量子比特分散地耦合到两个腔，并利用联合腔正交体（所谓的量子力学自由子系统）动力学中的对称性。我们讨论了该计划的基本缩放及其对缺陷的鲁棒性，以及在电路量子电动力学的现实实现。
2015-08-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Gate-reflectometry dispersive readout and coherent control of a spin qubit in silicon
硅自旋量子比特已经成为大规模量子处理器的一条有前途的道路。在这种前景下，涉及最小设备开销的可扩展量子位读出方案的开发是引人注目的一步。在这里，我们报告的实施栅耦合射频反射色散读出一个功能齐全的自旋量子位器件。我们使用的是采用行业标准硅技术制造的p型双栅极晶体管。第一个门限制了一个编码自旋量子位的孔量子点，第二个门限制了一个能够读出的辅助点。量子比特状态是通过集总元件谐振器对自旋选择性点间隧穿的相位响应来测量的。演示的量子位读出方案不需要耦合到费米水库，从而提供了一个紧凑的和潜在的可扩展的解决方案，其操作可以扩展到1.K以上。
2019-07-02 cond-mat.mes-hall
Perfect squeezing by damping modulation in circuit quantum electrodynamics
耗散驱动的量子态工程利用环境来控制量子系统的状态，并在稳态下保持量子相干性。我们表明，调制微波谐振腔的阻尼率产生任意压缩强度的真空压缩态，从而构成一个机制，允许完美的压缩。给定最近在具有可调阻尼率的微波谐振器的电路QED中的实验实现[Yin等人，物理修订版信函110，107001（2013）]，超导电路是实现该技术的理想场所。通过将量子比特色散耦合到微波谐振器，可以获得量子比特态相关的压缩。
2014-01-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Optimal dispersive readout of a spin qubit with a microwave resonator
半导体自旋量子比特与超导微波谐振器的强耦合最近得到证实。这些突破为量子信息处理铺平了道路，该处理将固态自旋量子比特的长相干时间与现有超导量子比特实现的长距离连接、快速控制和快速高保真量子非破坏读出相结合。本文从理论上分析和优化了半导体双量子点通过电偶极矩耦合到微波谐振腔中的单自旋色散读出。强自旋-光子耦合源于电子自旋在局部磁场梯度中的运动。我们计算的信噪比（SNR）的读出占Purcell自旋弛豫和自旋弛豫所产生的半导体内的固有电噪声。我们表达的最大可实现的SNR与这两个耗散过程相关的协同性。我们发现，而协同效应的DQD和谐振器之间的偶极耦合的强度增加，它不依赖于磁场梯度的强度。然后，我们优化作为实验可调DQD参数的函数的SNR。我们确定了参数空间的宽区域，其中量子比特上的谐振器光子的不必要的反作用很小。此外，我们发现，耦合的谐振器到其他DQD过渡可以提高SNR的至少两个因素，一个“跨越”的效果，只发生在非零能量失谐的DQD双阱势。我们估计，与目前的技术，单次拍摄读出的范围$82-95\%$的精度可以实现在几个$μ\textrm{s}$的读出时间，而不需要使用Purcell过滤器。
2020-01-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Nonlinear oscillators and high fidelity qubit state measurement in circuit quantum electrodynamics
在本章中，我们分析了量子光学中的Jaynes-Cummings模型在量子比特与腔强耦合时的高激发非线性响应。我们专注于电路量子电动力学架构中的transmon量子比特的参数范围，其中系统本质上表现为非线性量子振荡器，我们分析了量子和半经典动力学。其中一个主要的动机是，在强激发音调下，非线性响应可以导致量子位量子态歧视，我们提出了初步的结果时，量子位和腔共振或远离共振（色散）的情况下。
2012-07-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
Readout of a weakly coupled qubit through the use of an auxiliary mode
量子位和腔模式之间的色散耦合被广泛用于执行量子位状态的非破坏性读出。在这种方法中，通常需要实现色散强耦合状态。在这里，我们表明，使用一个辅助腔模式减少了数量级的色散耦合所需的值，对于一个给定的腔模式的衰减率。在输入-输出形式主义内，在光子散射矩阵元素和信噪比方面进行分析。我们推导出简单的解析表达式的最佳参数和恢复标准的单模结果作为一个限制的情况下。目前的结果也可以应用到基于纵向腔量子比特相互作用的量子比特读出，以及任何传感方案，其中腔频率被用作探针来估计一些感兴趣的物理参数。
2018-10-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Simultaneous bistability of qubit and resonator in circuit quantum electrodynamics
我们探讨了联合激活动力学表现出的两个量子自由度：一个腔模振荡器是强耦合到超导量子比特在强相干驱动色散制度。动力学模拟和互补测量显示了一系列参数，其中腔和量子位都表现出两个亚稳态之间的突然同时切换。这表现在腔和量子比特的整体平均振幅中，表现出部分相干抵消。耦合到transmon量子位的驱动微波腔的传输测量显示了与同时切换机制中的理论一致的详细特征。
2017-01-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Entangling distant resonant exchange qubits via circuit quantum electrodynamics
我们研究了一个由空间分离的共振交换量子比特组成的混合量子系统，定义在三电子半导体三重量子点中，通过超导传输线谐振器耦合。借鉴电路量子电动力学和Hartmann-Hahn双共振技术的方法，我们分析了在色散和共振相互作用机制中实现共振介导的双量子比特纠缠门的三种具体方法。我们计算了纠缠门的量子数以及通过声子的弛豫率，在硅三重点中的共振交换量子位，并表明这样的实现是特别适合于实现强耦合制度。我们的方法结合了硅中编码自旋量子比特的良好相干特性和电路QED系统提供的快速而强大的长程纠缠。
2016-03-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Optimal control of circuit quantum electrodynamics in one and two dimensions
在基于超导电路量子电动力学的量子信息处理硬件架构中，最优控制可以显著改善多量子比特门的性能。我们不仅将这种方法应用于腔内两个量子比特的色散门，而且更普遍地应用于基于腔和量子比特的二维阵列的架构。对于高保真度的门操作，控制和耦合在两个耦合维度的腔网格的同时演变被证明是显着快于传统的顺序实现。即使在实验现实的条件下，也可以获得三倍的加速。这些方法立即扩展到大网格和网格上任意量子位对之间的间接门。它们预计将成为可控量子位的2D阵列和晶格的典范。
2010-03-31 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dispersive readout of valley splittings in cavity-coupled silicon quantum dots
体硅的能带结构具有六重谷简并。Si/SiGe量子阱系统中的应变部分地提升了谷简并，但是设置两个最低谷的分裂的材料因素仍在深入研究中。提出了一种精确测量超导微波谐振器中Si/SiGe双量子点谷分裂的方法。我们发现双量子点能级谱中的低谷态导致了腔传输中容易观察到的特征。这些特征产生半导体双量子点的微观能级结构的“指纹”，提供谷分裂和谷间耦合率的有用信息。
2016-07-29 cond-mat.mes-hall
Fast and high-fidelity dispersive readout of a spin qubit via squeezing and resonator nonlinearity
本研究探讨了与非线性微波共振器耦合的半导体双量子点中单个自旋的色散测量，通过利用平移压缩真空态，实现了亚微秒级的高保真读出，在约0.9μs内达到99.99%的保真度。
2024-01-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Cavity quantum electrodynamic readout of a solid-state spin sensor
稳健、高保真的读出是量子器件性能的核心。对于基于固态自旋缺陷的器件来说，克服不良读出是一个日益紧迫的挑战，特别是考虑到它们在量子传感、量子信息和基础物理测试中的快速采用。固体中的自旋缺陷结合了原子和低温系统的可重复性和精度，以及在紧凑性和操作条件范围方面的实质性优势。然而，尽管在特定系统的实验进展，固态自旋传感器仍然缺乏一个通用的，高保真度的读出技术。在这里，我们展示了高保真度，室温读出的氮空位（NV）中心的合奏通过强耦合到介电微波腔，建立在类似的技术通常应用于低温电路腔量子电动力学。这种强烈的集体相互作用允许自旋系综的微波跃迁被直接探测，从而克服了传统荧光读出的光子散粒噪声限制。应用这种技术的磁力，我们表明磁灵敏度接近约翰逊-奈奎斯特噪声限制的系统。这种读出技术是可行的许多顺磁自旋系统，表现出在微波域的共振。我们的研究结果为通过增大系综尺寸、减小自旋共振线宽或提高腔体品质因数来实现固态自旋传感器的统一读出保真度铺平了道路。
2020-03-02 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.atom-ph
Beltrami fields, dispersive electromagnetic waves and gravitational spheromaks from chiral anomaly
本文研究手征反常引起的反作用效应，证明其在引力中诱导新的应力-能量张量贡献，并提出张量型引力扰动的Beltrami场推广——引力spheromak，同时揭示手征介质流体力学中涡量渐近形成Beltrami矢量场。
2024-10-18 cond-mat.mes-hall gr-qc hep-th
A foundry-fabricated spin qubit unit cell with in-situ dispersive readout
研究解决了量子比特扩展中的单次低占用面积读出难题，展示了一种代工厂制造的自旋量子比特单元，实现了初始化、单次原位读出和双电子纠缠门，在1K下运行且噪声水平低，具备可扩展性。
2025-04-29 cond-mat.mes-hall
Lindblad theory of linear response susceptibility and dispersive readout in minimal Kitaev junctions
University of Augsburg（奥格斯堡大学）；Institute of Physics, University of Augsburg（奥格斯堡大学物理研究所）；Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC)（西班牙高等科学研究委员会）；Quantum Advanced Research Center (QuARC), Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC)（西班牙高等科学研究委员会量子先进研究中心）；Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM), Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC)（西班牙高等科学研究委员会马德里材料科学研究所）；Center for Advanced Analytics and Predictive Sciences, University of Augsburg（奥格斯堡大学高级分析与预测科学中心）
研究混合超导-半导体量子点器件，提出基于林德布拉德的线性响应形式，能捕捉器件多级特性等，以量子点基塔耶夫链装置为例，揭示相关近似有效性及新效应。
2026-07-07 cond-mat.mes-hall
Radio-frequency dispersive detection of donor atoms in a field-effect transistor
射频色散读出可以为诸如纳米线器件的纳米尺度结构提供有用的探针，特别是当电荷感测的实现不是直接的时。在这里，我们展示了分散的“只栅”读出的磷捐助者在硅纳米级晶体管。该技术使得能够访问仅隧道耦合到一个接触的状态，这是不容易通过其他方法实现的。这使我们能够在设备通道中定位随机放置的单个供体。此外，该设置自然地与对探测的施主状态的高带宽访问兼容，并且可以帮助基于耦合施主的量子位的实现。
2014-03-13 cond-mat.mes-hall
Dispersive Readout of a SiMOS Quantum Dot Using a Flip-Chip Integrated Microwave Resonator
University of New South Wales（新南威尔士大学）；Diraq
研究利用倒装芯片集成平台对SiMOS量子点器件进行色散读出，通过铟凸点互连实现微波耦合，展示了该工艺与低温操作的兼容性，基于谐振器检测电荷跃迁，信噪比与积分时间呈$\sqrt{t}$依赖关系，为相关技术应用奠定基础。
2026-08-26 cond-mat.mes-hall
Dispersive readout of reconfigurable ambipolar quantum dots in a silicon-on-insulator nanowire
我们报告了双极栅极定义的量子点在绝缘体上硅（SOI）纳米线制造使用定制的互补金属氧化物半导体（CMOS）工艺。双极性是通过在本征硅沟道上将栅极延伸到高度掺杂的n型和p型端子来实现的。我们利用的能力，提供双极载流子水库的硅通道，以证明能够重新配置定义，与相同的电极，双量子点与空穴或电子。我们使用基于栅极的反射计来感测电子和空穴双量子点的点间电荷跃迁（IDT），实现了电子（空穴）的最小积分时间为160（100）$μ$ s。我们的研究结果提出了一个机会，结合在一个单一的设备，电子自旋的长相干时间与电可控的孔自旋在硅。
2020-09-29 cond-mat.mes-hall
