Control of the $ZZ$ coupling between Kerr-cat qubits via transmon couplers
提出利用两个失谐相反的 transmon 耦合器抵消 Kerr-cat 量子比特残余 $ZZ$ 串扰的可调耦合方案，并实现高保真两量子比特 $R_{zz}$ 门。
2024-01-22 quant-ph
High-speed $R_{ZZ}$ gates in Kerr-cat qubits via fast-forward scaling
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST)（产业技术综合研究所）；Global Research and Development Center for Business by Quantum-AI Technology (G-QuAT)（量子AI技术商业全球研发中心）；NEC-AIST Quantum Technology Cooperative Research Laboratory（NEC-AIST量子技术联合研究实验室）
本文提出利用快速前移缩放理论实现超导谐振子的完美位移，并应用于Kerr-猫量子比特中的高速R_ZZ门。
2026-09-11 quant-ph
Circuit QED: Cross-Kerr-effect induced by a superconducting qutrit without classical pulses
交叉克尔非线性效应的实现是量子信息处理中许多应用的重要课题。在这项工作中，我们提出了一种方法来实现交叉克尔非线性相互作用的两个超导共面波导谐振器之间的耦合由一个三能级超导磁通quutrit（耦合器）。利用量子共振腔色散相互作用，导出了包含双光子数算符和耦合算符的有效哈密顿量。当耦合器处于基态时，该哈密顿量可以用来描述两个谐振腔之间的交叉克尔非线性相互作用。由于耦合器在整个过程中是不受激励的，所以耦合器退相干的影响可以大大减小。更重要的是，与以前的建议相比，我们的建议不需要经典脉冲。此外，由于只使用了三能级qutrit，实验装置大大简化时，与以前的建议，需要一个四能级人工原子系统。基于我们的哈密顿量，我们实现了一个双共振腔量子比特控制相位门，并产生了一个双共振腔纠缠相干态。数值模拟表明，利用电流电路QED技术实现相位门的高保真度实现和纠缠相干态的产生是可行的。
2016-11-21 quant-ph
A Tunable, Modeless, and Hybridization-free Cross-Kerr Coupler for Miniaturized Superconducting Qubits
Kavli Nanoscience Institute and Thomas J. Watson, Sr., Laboratory of Applied Physics, California Institute of Technology（加州理工学院卡尔弗纳米科学研究所和托马斯·J·沃森Sr.应用物理实验室）；Institute for Quantum Information and Matter, California Institute of Technology（加州理工学院量子信息与物质研究所）
本研究提出了一种基于SQUID耦合器的新型跨库珀耦合器，用于实现高保真度的受控Z门，解决了传统线性耦合方案在量子比特连接性和相干性上的限制。
2026-02-03 quant-ph
Bright entanglement in the intracavity nonlinear coupler
研究表明，腔内克尔非线性耦合器是一种潜在的连续可调谐、空间分离的明亮纠缠光束源。该系统可以用集成光学器件实现，从而提供了一个潜在的坚固和稳定的明亮纠缠光束源。
2006-03-06 quant-ph
Cross Kerr Effect Induced by Coupled Josephson Qubits in Circuit Quantum Electrodynamics
提出了一种通过超导传输线谐振器与耦合器的相互作用实现两个超导传输线谐振器（TLR）之间交叉克尔非线性的方案。耦合器由两个超导电荷量子比特通过超导量子干涉器件相互连接而成。当被适当地驱动时，耦合器可以在两个TLR之间感应非常强的交叉相位调制（XPM），这是由于其N型能级结构以及随之而来的在其最低状态下的电磁感应透明性。我们设计的灵活性可以导致各种TLR间耦合配置。所得到的交叉克尔系数足够大，允许许多重要的量子操作中，只有很少的光子参与。我们进一步表明，该计划是非常强大的对固态电路中的波动。我们的数值计算表明，与所提出的XPM的强度相比，由耦合器的退相干引起的吸收和色散非常小。
2010-12-24 quant-ph
Two-mode optical state truncation and generation of maximally entangled states in pumped nonlinear couplers
分析了两个腔模的光态截断方案。该系统被称为非线性量子剪刀器件，包括两个耦合的非线性振荡器（克尔非线性耦合器），其中一个或两个由外部经典场泵浦。结果表明，抽运耦合器的量子演化可以封闭在仅由真空态和单光子态构成的两量子比特希尔伯特空间中。因此，泵浦耦合器可以表现为双量子比特系统。对量子纠缠的时间演化分析表明，可以产生Bell态.耦合器的一种可能的实现建议在一个泵双环腔共振增强克尔非线性的电磁感应透明计划。通过数值求解两类主方程，讨论了由于标准耗散和相位阻尼导致的生成态的脆弱性和纠缠度。
2006-03-16 quant-ph
Ultrafast Superconducting Qubit Readout with the Quarton Coupler
本文提出利用 quarton 耦合器实现 transmon 量子比特与读出谐振器间大于 250 MHz 的交叉克尔耦合，将超导量子比特读出时间缩短至 5 ns，并保持超过 99% 的读出与 QND 保真度。
2024-02-24 quant-ph
Nonlinear coupler operating on Werner-like states - entanglement creation, its enhancement and preservation
本文讨论了两个相互耦合的非线性Kerr振子的模型。我们证明了从类Werner-like态开始，系统的演化在一个小的双模n光子态集合内保持闭合，并且可以产生纯的两量子比特纠缠态。对于某些初始类沃纳态，可以观察到延迟的纠缠产生。我们研究了两种阻尼机制对系统演化的影响。结果表明，在这两种情况下，尽管存在阻尼，纠缠仍然可以继续存在，并且纠缠的突然死亡和重生的影响可以在系统中出现。
2014-06-02 quant-ph
Control the qubit-qubit coupling in the superconducting circuit with double-resonator couplers
提出利用双固定频率谐振腔耦合器调节Xmon量子比特间耦合强度的方案，通过间接相互作用抵消实现耦合开关，全局抑制静态ZZ耦合与串扰，并降低磁通噪声。
2023-12-28 quant-ph
Supersensitive phase estimation by thermal light in a Kerr-nonlinear interferometric setup
本文证明利用Kerr非线性耦合器将热光注入马赫-曾德尔干涉仪，可实现超越标准量子极限的超灵敏相位估计，且性能优于相干光，有望推进非相干光源的干涉相位显微术。
2024-07-17 quant-ph
Computer simulation of two-mode nonlinear quantum scissors
提出了一种模拟非线性量子剪刀（NQS）系统量子动力学的方法。研究了一系列超短相干脉冲激励下两个相互作用的非线性量子振子（克尔非线性耦合器）的双模模型。我们表明，尽管简单的方法，可以获得非平凡的结果。特别地，我们讨论和比较了两种情况下踢的非线性耦合器，表明该系统的量子演化保持封闭的两量子比特希尔伯特空间内，可以导致最大纠缠态的产生。
2013-09-14 quant-ph
Finite-dimensional states and entanglement generation for a nonlinear coupler
我们讨论了一个系统，包括两个非线性（克尔）振荡器相互耦合的非线性相互作用。该系统由与振荡器之一的频率共振的外部相干场激发。我们表明，耦合器的演变可以关闭在一个有限的$n$光子状态，类似于在\textit{nonlinear quantum scissors}模型。此外，对于这种类型的演化，我们的系统可以被视为一个\textit{Bell-like states}生成器。由于振荡器及其内部耦合的非线性性质，即使系统表现出其能量耗散性质，也可以产生这些状态，这与线性耦合系统相反。
2006-03-10 physics.optics quant-ph
Fast tunable coupling scheme of Kerr parametric oscillators based on shortcuts to adiabaticity
克尔参量振荡器（Kerr parametric oscillator，KPO）是一种可以用具有大克尔非线性的超导参量管来实现的新型参量振荡器，它在量子退火、普适量子计算和量子多体系统研究等方面的应用引起了人们的广泛关注。这些研究对于以简单的方式实现KPO之间快速、准确的可调谐耦合具有重要的实际意义。我们开发了一个简单的计划，快速可调耦合的KPO的速度和幅度的高调谐性使用的快速无跃迁旋转的KPO在相空间的基础上的捷径绝热。我们的方案能够快速切换KPO之间的有效耦合，并且可以通过控制泵浦场的相位和KPO的谐振频率来实现KPO之间的始终在线的线性耦合，而无需控制泵浦场的振幅，也不使用额外的驱动场和耦合器。我们将耦合方案应用到两个量子位的门，并表明我们的方案实现了高的门保真度相比，一个纯粹的绝热的，通过减轻不希望的非绝热跃迁。
2022-09-27 quant-ph
A Linear Quantum Coupler for Clean Bosonic Control
针对超导电路量子计算中约瑟夫森非线性宽带宽导致的寄生过程与退相干问题，提出结合无克尔三阶混频器和平衡量子混频器优势的新型混频器，可实现空闲时线性、强驱动下纯净参量过程，且对实验缺陷一阶不敏感，有望提升高Q值控制等性能。
2025-11-13 physics.app-ph quant-ph
Residual-$ZZ$-coupling suppression and fast two-qubit gate for Kerr-cat qubits based on level-degeneracy engineering
提出基于能级简并工程的Kerr-cat量子比特$ZZ$耦合方案，通过四重简并关闭耦合、部分解除简并开启耦合，实现残余$ZZ$耦合抑制并在18 ns内达到99.9%以上的门保真度。
2025-01-27 quant-ph
Tuneable hopping and nonlinear cross-Kerr interactions in a high-coherence superconducting circuit
模拟量子模拟提供了丰富的机会，探索复杂的量子系统和现象，通过使用专门设计的，良好的控制量子系统。增加这种实验平台的范围和灵活性的一个关键因素是能够在现场访问和调整不同的相互作用机制。在这里，我们提出了一个超导电路积木的两个高度相干transmons具有原位可调光子跳跃和非线性交叉克尔耦合。相互作用通过非线性耦合器介导，该耦合器由与可调谐超导量子干涉器件（SQUID）并联的大电容器组成。我们证明了工作原理，通过实验表征系统中的单和双激励流形，并推导出一个完整的理论模型，准确地描述了我们的测量。两个量子比特都具有高相干性，在耦合器的所有偏置点处，典型的弛豫时间在15到40微秒的范围内。我们的器件可以用作扩展的Bose-Hubbard和Heisenberg XXZ模型的模拟量子模拟器中的可扩展构建块，并且还可以在量子计算中应用，例如实现快速双量子比特门和完美的状态传输协议。
2018-08-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
How the Kerr-Cat Qubit Dies -- And How to Rescue It
本文揭示了Kerr-cat量子比特在强微波驱动下因电路多模态引发多光子共振导致相干性崩溃的机制，并利用Floquet-Markov框架证明通过精心设计电磁环境可拯救并提升其稳健性。
2025-10-31 quant-ph
Generation of Three-Qubit Entangled W-State by Nonlinear Optical State Truncation
我们提出了一种利用量子剪刀截断光态来产生W态的方案。特别地，这些状态可以通过克尔非线性耦合器中的三模光学状态截断来生成。如果系统由外部经典场驱动，也可能产生更一般的三量子比特态。
2006-07-24 quant-ph
A theoretical study of nonclassical effects in optical and spin systems and their applications
非经典态由于没有经典态的类似物，在计算、通信、传感等技术领域有着广泛的应用前景。这导致了近年来对各种感兴趣的物理系统中非经典态的产生和表征的兴趣不断升级。考虑到这一点，我们研究了产生的各种低，高阶非经典状态的同向和反向非对称非线性光耦合器下工作的二次谐波产生的帮助下，基于矩的标准。使用另一个这样的系统（对称非线性光耦合器），我们也建立了观察量子芝诺和反芝诺效应的可能性，并进一步减少所获得的结果，以产生相应的非对称耦合器的表达式。这些研究已经完成了使用一个完整的量子描述的系统考虑所有的场模式弱。此外，非经典自旋系统的准概率分布的表征已经完成，这也为我们提供了非经典量的动力学（使用非经典体积）。由于准概率分布的重建是可能的，在实验中访问的断层图像的帮助下，断层图像计算在这里为有限维和无限维系统。最后，提出了一组具有最少纠缠比特数的受控量子通信方案，并在马尔可夫信道上进行了分析。优化的受控安全量子通信方案被观察到可以简化为几个密码任务。利用这个有趣的观察，我们也得到了一组密码方案在非马尔可夫信道上的性能。
2018-05-19 cs.CR physics.optics quant-ph
Quantum noise effects with Kerr nonlinearity enhancement in coupled gain-loss waveguides
研究同时具有固有量子噪声和非微扰非线性的量子系统的动力学性质通常是困难的。在具有宇称-时间（PT）对称性的增益-损耗波导耦合器中，由于输入相干光的强度可能急剧增加，系统中加入的非线性效应可以极大地增强克尔效应，并有望产生具有巨大光子数的输出光场的宏观纠缠态。同时，量子噪声也伴随着光场的放大和耗散。在量子噪声和非线性效应的共同作用下，系统的量子动力学行为变得十分复杂。然而，在以往对非线性PT对称系统的研究中，忽略了重要的量子噪声效应。在这里，我们提出了一个解决方案，这个非微扰量子非线性问题，显示系统的实时演化的可观测量。增强的克尔非线性被发现会引起一个以前未知的退相干效应，这是无关的量子噪声，并施加限制出现的宏观非经典。与线性系统不同的是，量子噪声对系统的动力学特性有着重要的影响，并且可以在增强的Kerr非线性效应的作用下产生非经典光场态。本文首次研究了耦合增益损耗波导的量子非线性动力学噪声，有助于更好地理解广义非线性系统中的量子噪声效应。
2015-05-26 quant-ph
Realization of two-qubit gates and multi-body entanglement states in an asymmetric superconducting circuits
本研究提出非对称可调谐FTT超导量子耦合方案，通过色散区工作与退耦调控实现高保真单、两比特门，并可通过调节Kerr系数制备多体纠缠态，为超导量子计算提供新的电路设计思路。
2024-04-12 quant-ph
Kicked nonlinear quantum scissors and entanglement generation
本文考虑一个由两个连续线性相互作用相互耦合的Kerr振子组成的非线性耦合器，该耦合器由一系列超短脉冲激励。我们证明了该系统的行为是非线性量子剪刀。它以这样的方式演化，它可以被视为量子比特-量子比特系统。我们推导出系统演化中所涉及的状态的概率的解析公式，并表明它们不同于文献中已经讨论过的那些，并且对应于连续激发模型。此外，对于本文所讨论的模型，可以高效率地产生最大纠缠Bell态。
2014-04-07 quant-ph
A direct controlled-phase gate between microwave photons
Centre for Quantum Technologies, National University of Singapore（新加坡国立大学量子技术中心）；Department of Physics, National University of Singapore（新加坡国立大学物理系）
本文提出利用微波光子在两个超导谐振腔中的直接非线性耦合实现受控相门，通过抑制非线性耦合器的退相干和泄漏，提高量子存储寿命。
2026-04-05 quant-ph
Stability Analysis of Three Coupled Kerr Oscillators: Implications for Quantum Computing
本研究分析了两种配置下三个耦合克尔振荡器的经典动力学，通过李雅普诺夫指数揭示阻尼与混沌的关系，确定临界阈值，为克尔参量振荡器在量子计算中的应用提供动力学见解。
2025-06-23 nlin.CD quant-ph
Tripartite entanglement dynamics for atom in a two-mode nonlinear cavity
在本文中，我们引入了一个新的模型，该模型代表了在包括非线性耦合器的腔体内同时注入的原子和两个场之间的相互作用。通过使用规范变换，该模型可以被看作是几个著名的模型的推广。计算并讨论了单原子三重系统与两个腔模之间的纠缠。对于一个短的相互作用时间，我们的解决方案的基础上的行为之间的相似性相比，其他模拟的基础上的数值线性代数解的原始哈密顿截断Fock基地的每一种模式，显示。对于这封信中定义的克尔介质的一个特定值，我们发现纠缠，作为衡量的并发，可能会突然终止在有限的时间。
2009-01-06 quant-ph
Experimental Realization of Two Qutrits Gate with Tunable Coupling in Superconducting Circuits
基于量子比特的量子线路已经被广泛研究。在许多情况下，这样的量子比特实际上是由多级系统组成的，但只有两个状态用于计算目的。虽然这种策略具有符合常见二元逻辑的优点，但在某种意义上，它浪费了这些内在多维系统的大希尔伯特空间中的现成资源。超越量子位的量子计算（例如，使用量子位或量子位）因此已经被讨论并且被认为在某些情况下比其量子位对应物更有效。然而，基于量子计算的基本要素之一，二量子量子门，仍然是一个重大的挑战。在这项工作中，我们提出并证明了一个高效的和可扩展的两个quutrit量子门超导量子线路。利用一个可调谐耦合器控制两个量子点之间的交叉克尔耦合，我们的方案通过将施加到耦合器上的简单脉冲与单量子点操作相结合，实现了保真度为89.3%的两个量子点条件相位门。我们进一步使用这样的二qutri门，以95.5%的保真度制备两个qutri的EPR态。我们的计划利用了一个可调qutrit-qutrit耦合与一个大的开：关比。因此，它提供了高效率和低的qutrits之间的串扰，因此是友好的放大。我们的工作是迈向可扩展的基于量子力学的量子计算的重要一步。
2023-02-06 quant-ph
Two-photon coupling via Josephson element II: Interaction dressing, cross-Kerr coupling, and limits of low-energy bosonic model
Bogolyubov Institute for Theoretical Physics, National Academy of Sciences of Ukraine（乌克兰国家科学院博戈留博夫理论物理研究所）；Institute of Physics of the National Academy of Sciences（乌克兰国家科学院物理研究所）
研究对称超导量子干涉仪介导的相互作用及其重整化，以及低能玻色子模型在耦合相位量子比特中的适用性。发现交叉凯尔耦合在玻色子双光子极限下不为零，因量子比特势能不对称性和耦合器非线性导致。
2026-05-08 cond-mat.supr-con quant-ph
