Quantized resonator field coupled to a current-biased Josephson junction in circuit QED
利用拉格朗日方法推导了电流偏置约瑟夫森结分流的$λ$ /4谐振腔的哈密顿量。数值分析了该系统的本征态和量子动力学，表明该系统可以作为弱入射微波场的有效探测器。
2014-03-27 cond-mat.supr-con quant-ph
Metamaterial atom with multijunction superconducting structure
我们提出了基于铜氧化物约瑟夫森结的平面负介质的超材料单元（元原子）的数值模拟结果。该电路由两个耦合谐振器组成：“磁偶极子”和“电偶极子”。第一种是多结超导结构的超导螺旋谐振器SQIF（超导量子干涉滤波器SQIF），第二种是普通金属薄膜梳状谐振器。与无源金属谐振器相比，具有约瑟夫森结（磁偶极）的超导谐振器由于约瑟夫森电感的磁相关性，可以通过外加磁场进行调谐。讨论了一维平面负介质的模拟特性。
2013-02-05 cond-mat.supr-con
Observation of enhanced coherence in Josephson SQUID cavities using a hybrid fabrication approach
本文研究了两种不同工艺制作的磁通可调约瑟夫森结谐振器的相干性。在第一个过程中，使用单个蒸发步骤制造器件，其中谐振器和SQUID的结同时制造。在第二个过程中，设备被制成具有相同的几何形状，但是其中谐振器由MoRe超导电层制成，随后在第二步骤中将结添加到该超导电层。为了表征这两种SQUID腔的相干性，我们观察并分析了它们的谐振腔的品质因数与通量和光子数的关系。尽管在制造过程中应用了详细的清洁工艺，但单步Al器件显示出比混合器件明显更差的品质因数，并得出结论，混合技术为制造高Q通量可调谐谐振器提供了更可靠的方法。
2019-11-17 cond-mat.supr-con
Coupling Josephson qubits via a current-biased information bus
没有直接相互作用的约瑟夫森量子比特可以通过将它们顺序连接到信息总线来有效地耦合：将电流偏置的大约瑟夫森结视为具有可调频率的振荡器。任何量子位和总线之间的耦合都可以通过调制施加到该量子位的磁通量来控制。这种可调谐的选择性耦合提供了两个量子比特的纠缠态，用于实现基本的量子逻辑运算，并用于实验测试贝尔不等式。
2004-08-02 cond-mat.supr-con quant-ph
Entangled states in a Josephson charge qubit coupled to a superconducting resonator
本文研究了高Q腔中的量子超导电路的动力学行为。该电路由耦合到超导谐振器的约瑟夫森电荷量子比特组成。电荷量子比特可以看作是一个两能级量子系统，其能量分离由约瑟夫森能量$E_j$分裂。在我们的建议超导谐振器是一个光子箱的模拟和描述的量子谐振子的特征频率$ω_r$。电荷量子位和谐振器之间的耦合通过耦合电容$C_c$实现。我们研究了量子线路的本征态和动力学。当约瑟夫森能量等于振荡器频率$E_j=\hbarω_r$时，会出现有趣的现象。然后用纠缠态描述了量子线路。在电荷量子比特与谐振腔弱耦合的极限下，我们推导了这些态的时间演化。我们发现了受激电荷量子比特本征态的拉比振荡。这种效应可以用超导谐振腔中单个光子的自发发射和再吸收来解释。
2000-08-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Noise and disorder effects in a series of birhythmic Josephson junctions coupled to a resonator
本文研究了耦合到线性$RLC$谐振腔中的约瑟夫森结中的不相关白噪声效应。该连接是滞后的，因此可以被认为是双节律的，即能够在相同的参数集下以不同的频率振荡。考虑了参数相同和参数无序的约瑟夫森结。在均匀参数下，阵列的行为类似于单个约瑟夫森结，也是在存在噪声的情况下。表征对噪声的响应的有效能量的大小随着阵列的元件的数量的增加而变得更小，使得谐振器更不稳定。参数中的无序极大地改变了阵列的物理特性。无序排列的约瑟夫森结错过了birhysticity属性的大值的方差的无序参数。尽管如此，系统仍然birrhythmic的低值的障碍参数。最后，无序使得很难找到分界线，暗示着有效能源景观的更复杂结构。
2019-11-16 cond-mat.stat-mech cond-mat.supr-con
Single-photon detection with a Josephson junction coupled to a resonator
我们使用半经典的形式主义，以优化的微波单光子探测器的开关事件的电流偏置约瑟夫森结耦合到一个谐振器的基础上。为了检测非常罕见的事件，考虑到切换时间$τ_{\rm sw}$应该足够小，暗计数$τ_{\rm dark}$之间的平均时间应该被最大化。我们证明，这些时间可以在很宽的范围内调整，通过改变结的参数，和比例$τ_{\rm dark}/τ_{\rm sw} \sim 10^9$可以实现。因此，结谐振器的安排可以用于检测极低的光子通量，例如用于搜索银河系轴子。
2021-07-16 cond-mat.supr-con quant-ph
Many Body Physics with Coupled Transmission Line Resonators
介绍了约瑟夫森结超导传输线谐振器。与约瑟夫森参量放大器、约瑟夫森分叉放大器和约瑟夫森参量转换器不同，我们考虑了少微波光子区。我们回顾了非线性传输线谐振器本征模频率和零点波动的推导以及本征模克尔非线性的推导。值得注意的是，这些非线性可以达到与量子比特相当的值，从而使该设备成为访问强相关区域的理想选择。这是特别有趣的研究量子多体动力学的相互作用粒子的驱动和耗散的影响下。我们提供的设备模式的电流分布，并调查在网络中的非线性传输线谐振器谐振器之间的耦合。
2012-08-01 cond-mat.supr-con quant-ph
Superconducting Qubit Storage and Entanglement with Nanomechanical Resonators
我们描述了一个量子计算架构的基础上集成纳米机械谐振器与约瑟夫森结相位量子比特，我们实现单和多量子比特操作。纳米机械谐振器是GHz频率、高品质因数的压电谐振器，通过压电相互作用耦合到约瑟夫森相位。该系统类似于可调谐电磁腔（纳米机械谐振器）中的一个或多个少能级原子（约瑟夫森量子比特）。我们的架构结合了固态和腔QED方法的最佳功能，并可能在可扩展的固态环境中进行多量子位处理。
2003-11-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Quantum computation with Josephson-qubits by using a current-biased information bus
我们提出了一个有效的方案来操纵存储在超导纳米电路中的量子信息。约瑟夫森量子位通过它们与信息总线的单独相互作用耦合，大电流偏置的约瑟夫森结被视为具有可调频率的振荡器。总线一次仅顺序地耦合到一个量子位。没有任何直接相互作用的远距离约瑟夫森量子位可以通过与总线顺序地独立地相互作用来间接地彼此耦合，经由总线中的振动量子的激发/去激发。这是一个超导模拟的成功离子阱实验的量子计算。我们的方法不同于以前的方案，同时耦合两个量子位到总线上，而不是他们的顺序耦合在这里考虑。利用这些可调谐的选择性耦合可以实现有意义的量子逻辑门。在Bloch-Redfield形式主义内分析了所提出的量子系统的退相干性质。某些重要的实验参数的数值估计。
2004-07-27 cond-mat.supr-con quant-ph
Power-dependent internal loss in Josephson bifurcation amplifiers
我们研究了非线性超导谐振器：中间有约瑟夫森结（JJ）的λ/2共面波导（CPW）谐振器和两端有JJ的λ/4共面波导谐振器，它们可以作为“分叉放大器”用于量子比特读出。谐振器的非线性来自于约瑟夫森结，并且由于非线性，当以足够大的功率驱动时，具有适当参数的谐振器预期对频率扫描或“分叉”显示滞后响应。我们设计并制作了谐振频率在10 GHz左右的谐振器。我们在低温下，T<0.05 K的谐振器的特点，并证实，他们确实表现出滞后。然而，滞后的大小有时比基于弱驱动状态下的负载品质因数的预测小得多。当出现差异时，主要是通过考虑内部损耗来解释的，内部损耗通常在我们的谐振器中随着相关功率范围内驱动功率的增加而增加。作为一个可能的起源的功率相关的损失，准粒子通道的电导的JJ进行了讨论。
2009-11-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Observation of quantum oscillations between a Josephson phase qubit and a microscopic resonator using fast readout
我们已经检测到约瑟夫森相位量子比特和微观临界电流波动之间的相干量子振荡，通过实施一种新的状态读出技术，比以前的方法快一个数量级。振荡的周期与在量子比特的共振频率中观察到的光谱分裂一致。结果指出了超导量子比特中退相干和降低测量保真度的可能机制，并展示了在时域中测量两个量子比特相互作用的方法。
2004-05-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Multistability of a Josephson parametric amplifier coupled to a mechanical resonator
本文研究了约瑟夫森参量放大器（JPA）耦合到一个机械振荡器的动力学，如实现与直流超导量子干涉仪（SQUID）与嵌入式活动臂。我们分析了该系统的制度时，机械振荡器的频率是相当的幅度与SQUID的等离子体振荡。当纳米机械谐振器被驱动时，它强烈地影响JPA的动力学。我们发现，这种耦合可以大大修改的动力学JPA和诱导其多稳态，而不是常见的双稳态。如果考虑用于检测机械运动的JPA，则该分析是相关的。
2014-10-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
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
Detection of weak microwave fields with an underdamped Josephson junction
我们利用欠阻尼约瑟夫森结的电压开关特性，在λ/4共面波导谐振器的电流波腹处，构造了一个微波探测器。通过在不同的驱动频率和温度下测量开关电流和通过耦合到谐振器的波导电容器的传输，我们能够充分表征系统并评估其检测效率和灵敏度。测试检测器通过施加一个经典的微波场与单光子的强度产生了0.5的灵敏度参数与理论计算的定性协议。
2016-05-23 cond-mat.supr-con
Resonator induced quantum phase transitions in a hybrid Josephson junction
我们研究了通过悬浮的碳纳米管双量子点的约瑟夫森电流，在足够低的温度下，其特征在于电子子系统的基态。根据磁场或点间耦合等参数，基态可以是载流单重态或双重态，也可以是阻塞三重态。由于电子振动相互作用已被证明是静电调谐，我们特别研究其对电流相位关系的影响。我们发现，耦合到振动模式可以解除电流抑制三重态封锁诱导一个量子相变到一个不同的总自旋的基态。我们的主要发现是一个三相点的约瑟夫森电流参数化的谐振器耦合和约瑟夫森相位的发展。三相点附近的量子相变可以通过临界电流直接获得，并且对适度有限的温度有弹性。所提出的设置使得超导混合装置的机械自由度的一部分，这对于超灵敏位移检测器是有趣的。
2021-03-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
1/f noise of Josephson-junction-embedded microwave resonators at single photon energies and millikelvin temperatures
我们提出了测量1/f频率噪声的线性和约瑟夫森结嵌入超导铝谐振器在低功率，低温制度-超导量子比特的典型工作条件。约瑟夫森结的添加不会导致额外的频率噪声，从而对于亚微米阴影蒸发结，在1 Hz处设置了分数临界电流波动的上限$10^{-8}$（Hz $^{-1/2}$）。这些值意味着超导量子位由于临界电流噪声为40 - 1400 $μ$ s的最小退相时间，这取决于量子位结构。偶尔，在50 mK以上的温度下，我们观察到激活的个别波动，显着增加噪声水平，并表现出洛伦兹谱。
2011-12-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Resonators coupled to voltage-biased Josephson junctions: From linear response to strongly driven nonlinear oscillations
最近的实验，其中的电压偏置的约瑟夫森结被放置在串联谐振器的激励下，电路的经典动力学研究在参数空间的各个领域。这个问题可以被映射到耗散运动的一个非线性的时间依赖性的潜力，其中与传统的设置相比，非线性出现在驱动，而静态电位是纯粹的谐波的一个自由度。在很长一段时间内，系统接近稳定状态，在欠阻尼状态下，在整个驱动参数范围内进行分析，包括基波谐振以及高次谐波。观测，如直流约瑟夫森电流和辐射的微波功率给出了直接的信息的基础动力学覆盖现象的分叉，不规则运动，向上和向下转换。由于它们的可调性，现在和未来的设置提供了多功能的平台，以探索从线性响应到强非线性行为的转换，在明确定义的条件下驱动耗散系统。
2015-11-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Bistability in a Mesoscopic Josephson Junction Array Resonator
我们提出了一个实验研究的随机开关的约瑟夫森结阵列谐振器的谐振频率在GHz范围内。当器件处于非谐性为线宽量级的状态时，泵浦强度仅为几个光子时就会出现双稳态。我们通过连续观察两个亚稳态之间的跳跃来测量双稳态的动态，所述跳跃以从几Hz到几MHz的速率发生。开关速率强烈地依赖于泵浦强度、读出强度和温度，遵循Kramer定律。非线性和耦合之间的相互作用，在这个很少探索的制度，可以提供一个新的资源，非爆破测量，单光子开关，甚至元件的自主量子纠错。
2017-06-26 cond-mat.supr-con quant-ph
Dispersive microwave bifurcation of a superconducting resonator cavity incorporating a Josephson junction
我们观察到了含有约瑟夫森隧道结非线性元件的微波超导法布里-珀罗腔的动态双稳态。该效应是光学双稳态的模拟，表现在腔的透射和反射特性中，并且由谐振频率的波振幅依赖性和腔内场能量的有限停留时间之间的竞争来控制。这种有限的停留时间仅仅是由于通过测量过程从腔体提取辐射。与一个简单的模型的基础上的Duffing振子方程的紧密定量协议表明，非线性，因此分叉现象，是完全分散的。
2007-02-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Circuit-QED with phase-biased Josephson weak links
通过将超导弱连接耦合到微波谐振器，最近的实验探测了光谱，并实现了各种系统中Andreev态的量子操纵。然而，共振器的响应变化的Andreev能级，这是费米性质的占用的定量理解，是失踪。在这里，使用Bogoliubov-德Gennes形式主义来描述的弱链接和一般配方的耦合到谐振器，我们计算的位移的谐振器频率作为一个函数的水平占有率和描述如何过渡诱导相或电场微波驱动器。我们应用这种形式主义来分析最近的实验结果，超导原子接触和半导体纳米线约瑟夫森结使用电路QED技术。
2021-01-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Ground state cooling of mechanical resonators
我们提出了一个应用程序的一个单一的库珀对盒（约瑟夫森量子位）的主动冷却纳米机械谐振器。最新的约瑟夫森量子比特实验表明，在特定的对称点上可以实现微秒量级的长相干时间。在这里，我们表明，这种水平的相干性足以执行量子光学中众所周知的“激光”冷却耦合到量子位的纳米机械谐振器电容的模拟。通过对量子位或谐振器施加AC驱动，具有100 MHz量级的频率和高于$10^3$的品质因数的谐振器可以被有效地冷却到它们的基态，而较低频率的谐振器可以被冷却到微开尔文温度。我们还考虑了另一种设置，其中直流电压引起的约瑟夫森振荡发挥作用的交流驱动，并表明，冷却是可能的，在这种情况下，以及。
2004-01-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Phase-locking transition in a chirped superconducting Josephson resonator
通过将谐振子耦合到量子系统，可以执行量子非破坏（QND）的色散测量，具有最小的反作用。非线性振荡器具有测量增益的优点，但反作用是什么？超导量子位（量子位）耦合到一个非线性约瑟夫森振荡器的实验，迄今为止，利用开关的振荡器附近的动态分岔的灵敏度，并证明了部分QND测量。与切换过程相关联的详细反作用是复杂的，并且可能最终限制这种测量可以是QND的程度。在这里，我们证明了一个新的动力学效应的约瑟夫森振荡器的分岔可以访问没有切换。当用振幅接近尖锐的锁相阈值的频率啁啾驱动器激励时，振荡器在两个发散轨迹之一中平滑地演化-量子比特状态的指针。观察到的临界行为与理论一致，并提出了一种新的量子态测量模式。
2008-05-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Dually tunable YBCO coplanar waveguide resonators based on helium-ion-generated Josephson inductances
Universität Tübingen（蒂宾根大学）
研究利用聚焦氦离子束在高温超导YBCO薄膜中局部生成约瑟夫森电感和量子干涉仪，实现强磁通可调谐的微波谐振器，并展示独立的频率和响应度调节能力。
2026-05-28 cond-mat.supr-con quant-ph
Multiplexed Readout of Transmon Qubits with Josephson Bifurcation Amplifiers
实现单个量子比特的读出是可扩展超导量子处理器发展中的一个主要挑战。我们已经实现了多路复用读出的四transmon量子位电路使用非线性谐振器操作约瑟夫森分叉放大器。我们证明了拉比振荡的四个transmons的同时测量。我们发现，多路复用约瑟夫森分叉是一种高保真度的读出方法，其可扩展性是不受限制的需要一个大的带宽近量子限制放大器的情况下，与线性读出谐振器。
2014-10-24 cond-mat.supr-con quant-ph
Energy Decay in Josephson Qubits from Non-equilibrium Quasiparticles
我们从非平衡准粒子出发，计算了约瑟夫森量子比特和超导谐振器的能量衰减率。实验结果表明，衰变率与基于准粒子密度n_qp = 10/μ m^3的先前测量结果的预测一致，这表明非平衡准粒子是约瑟夫森量子比特的重要退相干源。准粒子的能量衰减和扩散的计算也表明，先前设计的间隙和陷阱结构，减少准粒子的密度，应重新设计，以提高其效率。这个模型还解释了约瑟夫森量子比特和谐振器中的一个显著特征--随着温度的升高，衰变率略有降低。
2009-08-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Emergent quantum phase transition of a Josephson junction coupled to a high-impedance multimode resonator
本文通过精确对角化研究约瑟夫森结耦合高阻抗多模谐振器的涌现量子相变，发现转变源于第一激发态能级反交叉，并揭示相变的普适谱学特征。
2025-04-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Detector of microwave photon pairs based on a Josephson photomultiplier
本文扩展 JPM 单光子探测器，利用谐振器二聚体与非对称 dc SQUID 构造非微扰双光子耦合，提出可切换的微波双光子阈值探测器，50 ns 内探测保真度超过 99%。
2025-04-22 cond-mat.supr-con quant-ph
Communicating Josephson Qubits
提出了一种利用超导电路和约瑟夫森电荷量子比特实现量子信息传输协议的方案。信息交换由用作数据总线的L-C谐振器介导。详细分析了主要的退相干源。
2002-06-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Dynamics and multiqubit entanglement in distant resonators
我们考虑了在不同位置耦合到公共总线谐振器的远距离谐振器中光子态的动力学。远离公共母线谐振器的谐振器的频率是相等失谐的。这些频率失谐保持大于每个谐振器到公共总线谐振器的耦合强度，以满足色散相互作用机制。在色散制度，我们表明，系统的时间动力学演化到一个任意的W-型状态在一个单一的步骤，在不同的相互作用时间。结果表明，在超导谐振器系统中，可以实现高保真度的任意W型态的一步产生。
2020-04-24 cond-mat.supr-con physics.atom-ph quant-ph
Strong Coupling of a Cavity QED Architecture for a Current-biased Flux Qubit
我们提出了一个电流偏置超导磁通量子比特的腔量子电动力学（QED）结构。通过使用来自电路谐振器的电流模式的偏置电流来执行量子位操作。如果结的相位差要与偏置电流耦合，则约瑟夫森结应该以不对称的方式布置在量子比特回路中。我们的量子电动力学方案提供了一个强耦合之间的磁通量子比特和电路的传输线谐振器。
2011-06-15 cond-mat.supr-con
Antibunched photons emitted by a dc biased Josephson junction
我们的实验表明，直流偏置的约瑟夫森结与一个足够高的阻抗微波谐振器串联发射反聚束光子。我们的谐振器是由一个简单的微制造的螺旋线圈，谐振频率为4.4 GHz，达到1.97 k $Ω$的特性阻抗。从谐振腔泄漏出的功率的二阶关联函数在零延迟处下降到0.3，这表明由电路以每秒6个$10^7$光子的速率发射的光子的反聚束。结果发现与我们的理论预测定量一致。这个简单的方案可以提供一个有效的和明亮的单光子源在微波领域。
2019-05-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Tunable microwave impedance matching to a high impedance source using a Josephson metamaterial
我们报告了一个$50\,Ω$微波电路的高阻抗导体的有效耦合。我们使用的阻抗Transformer组成的$λ/4$共面谐振器，其内部导体包含一个超导量子干涉器件（SQUID）的阵列，提供了一个大的和可调的线性电感$\mathcal{L}\sim 80 μ_0$的谐振器，导致在一个大的特性阻抗$Z_C\sim 1\,\mathrm{k}Ω$。阻抗匹配效率的特征在于测量由连接到谐振器的直流偏置高阻隧道结发射的散粒噪声功率。我们演示了在$15$到$35\,\mathrm{k}Ω$范围内的阻抗匹配，其带宽高于$100\,\mathrm{MHz}$，谐振频率在$4$到$6\,\mathrm{GHz}$范围内可调。
2014-04-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Observation of Individual Josephson Vortices in YBCO Bicrystal Grain-boundary Junctions
在微波谐振器装置中，用4.4 GHz的低功率微波（rf）信号研究了YBCO双晶晶界结对0 - 10 Oe小直流磁场的响应。在某些直流磁场的微波损耗的峰值，观察到的结果从个人约瑟夫森涡流渗透到研究中的晶界结。该系统被建模为一个长的约瑟夫森结描述的sine-Gordon方程与适当的边界条件。实验数据和模型之间的定量协议已经获得。研究了直流磁场的磁滞效应，并将测量结果与计算结果进行了比较。
2000-03-06 cond-mat.supr-con
Flux-driven Josephson parametric amplifier
我们研制了一种约瑟夫森参量放大器，它由超导共面波导谐振腔和超导量子干涉器件组成。外部场（泵浦，$\sim 20$ GHz）调制穿过dc SQUID的通量，从而调制腔场（信号，$\sim 10$ GHz）的谐振频率，这导致参数信号放大。我们在不同的波段中心操作放大器，并观察到放大（最大17 dB）和去放大取决于泵浦和信号之间的相对相位。噪声温度小于0.87K。
2008-08-10 cond-mat.supr-con
Quantum logic gates for superconducting resonator qudits
我们研究了超导谐振器中Fock态的叠加，作为量子$d$能级系统（qudits）的量子信息处理。本文从理论上提出了约瑟夫逊结超导电路耦合谐振器的单门和耦合逻辑门的通用集合。这些门使用实验证明的相互作用，并提供了一个有吸引力的路线，量子信息处理使用谐振子模式。
2011-10-26 cond-mat.supr-con quant-ph
Strongly quadrature-dependent noise in superconducting micro-resonators measured at the vacuum-noise limit
我们测量频率和耗散正交噪声在超导光刻微波谐振器的灵敏度附近的真空噪声水平使用约瑟夫森参量放大器。在100 nW的激励功率下，这些谐振器表现出明显的二能级系统引起的频率噪声。没有多余的耗散正交噪声（以上的真空噪声）观察到我们的测量灵敏度。这些测量表明，在微谐振器应用中使用的典型读出功率下，与真空波动相比，过量耗散正交噪声可以忽略不计。我们的研究结果对探测器、量子比特和纳米机械振荡器等各种器件的共振读出具有重要意义。
2010-07-31 cond-mat.supr-con
The self-actuating InAs nanowire-based nanoelectromechanical Josephson junction
半个世纪前，布赖恩·约瑟夫森（Brian Josephson）做出了一系列惊人的预测，这些预测与夹在两个超导体之间的隧道势垒有关。一个特别的预测，后来被称为交流-约瑟夫森效应，说在有限的直流偏压下，隧道电流包含一个交流。超导元件，在微波频率下振荡。通过观察与电磁辐射的相互作用修改的结的电流-电压特性，并直接检测从结本身发射的微波辐射，实验验证了这一预测。直流电流-电压特性的行为也被证实是由约瑟夫森结的高频动力学决定的，并可用于研究各种系统，如电子自旋共振中的原子、高温超导体中的光学声子和振动的Nb分子。在这里，我们提出了一个InAs纳米线约瑟夫森结设备，其中振动的纳米线弱连接起着纳米机电谐振器的作用。交流电的流动-通过结的约瑟夫森电流使得能够通过简单的直流传输测量来驱动和检测谐振器的振动模式。
2013-03-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Dispersive readout scheme for a Josephson phase qubit
我们提出了一个色散方案读出约瑟夫森相位量子比特的实验结果。一个电容并联的dc-SQUID被用作电感耦合到量子比特的非线性谐振器。我们通过测量从SQUID谐振器反射的微波脉冲的幅度和相位来检测量子比特的通量状态。通过这种低耗散的方法，我们将量子位状态测量时间减少到25微秒，这比使用通过将SQUID切换到其非零直流电压状态来执行的常规读出快得多。所演示的读出方案允许通过采用频分复用使用单个微波线读出多个量子比特。
2010-10-05 cond-mat.supr-con physics.ins-det quant-ph
High-fidelity CZ gate for resonator-based superconducting quantum computers
最近已经证明了可扩展量子计算机的可能构建块[M. Mariantoni等人，Science 334，61（2011）]。这种架构由超导量子位电容耦合到单独的存储器谐振器以及公共总线。在这项工作中，我们研究了一个自然的原始纠缠门这个和相关的谐振器为基础的架构，其中包括一个量子位和总线之间的CZ操作。CZ门是在非计算量子比特的帮助下实现的|2> state [F. W. Strauch等人，物理修订版信函91，167005（2003）]。假设相位或transmon量子比特具有300 MHz的非谐性，我们表明，通过仅使用低频量子比特偏置控制，可以在大约17 ns（23 ns）的时间内实现具有99.9%（99.99%）保真度的量子比特总线CZ门，具有现实的双参数脉冲轮廓，加上两个辅助z旋转。我们在这里所指的保真度测量是状态平均的内在过程保真度，它不包括任何噪声或退相干的影响。这些结果适用于包括强耦合存储器谐振器的多量子位器件。我们研究了量子位总线CZ门的性能作为量子位非谐性的函数，确定占主导地位的固有误差机制并推导出相关的保真度估计器，量化脉冲形状灵敏度和精度要求，模拟由总线谐振器介导的量子位-量子位CZ门，并尝试对系统参数（包括谐振器频率和耦合）进行全局优化。我们的研究结果与广泛的超导硬件设计相关，这些设计包括谐振器，并表明应该可以用现有的transmon量子位演示99.9%CZ门，这将…
2013-01-08 cond-mat.supr-con quant-ph
Low-T_c Josephson junctions with tailored barrier
在金属铁磁层\Ni_{0.6} \Cu_{0.4}中制备了Nb/Al_2O_3/ Ni_{0.6} Cu_{0.4} /Nb基超导体-绝缘体-铁磁体-超导体（SIFS）约瑟夫森隧道结。该台阶是通过光刻和控制蚀刻来定义的。台阶高度在几埃的尺度上。实验确定的结参数的电流-电压特性和Fraunhofer图案表明一个均匀的F-层厚度和相同的界面腐蚀和未腐蚀的F-层。该技术可用于定制低T_c约瑟夫森结，其在结区域的限定部分具有受控的临界电流密度，如可调谐谐振器、磁场驱动电子器件或相位调制器件所需。
2007-01-02 cond-mat.supr-con
Synchronized Switching in a Josephson Junction Crystal
我们考虑一个超导共面波导谐振器，其中中心导体被一系列均匀间隔的约瑟夫森结中断。该装置形成了一种扩展介质，该介质在单光子水平上是光学非线性的，其正常模式继承了结的全部非线性，但仍然可以通过谐振器端口访问。对于特定的等离子体频率的结的一组正常模式集群在一个狭窄的频带，并最终成为完全退化。当增加对这些模式的红色失谐驱动的强度时，我们观察到从低占据量子态到高占据经典场的急剧且同步的切换，伴随着从低到高输出强度的明显跳跃。
2014-02-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Two-tone spectroscopy of high-frequency quantum circuits with a Josephson emitter
本研究提出利用电压偏置约瑟夫森结产生高频辐射、辅助微波谐振器检测的双频谱方案，在transmon量子比特和λ/4谐振器上验证，实现80 GHz以上毫米波频段工作，可用于高相干量子系统探测。
2024-12-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.app-ph
Unexpected Nonlinear Dynamics in NbN Superconducting Microwave Resonators
在这项工作中，我们描述了不寻常的非线性动力学的谐振响应，表现出我们的NbN超导微波谐振器，使用不同的操作条件。在相对低的输入功率（比Nb低2-4个数量级）下发生的非线性动态特性，其中包括谐振曲线中的分叉、磁滞回线和谐振频移，在本文中使用变化的温度、施加的磁场、白噪声和快速频率扫描来测量。基于这些测量结果，我们考虑了一个假设，根据该假设，在NbN颗粒边界形成弱连接的约瑟夫森结对所观察到的行为负责，并且我们表明大多数实验结果在定性上与这样的假设一致。
2005-04-22 cond-mat.supr-con
Enhancing optomechanical coupling via the Josephson effect
腔光学力学在研究大系统中的量子力学方面显示出了希望。然而，辐射压力耦合的小是一个严重的障碍。在这里，我们展示了如何在一个单一的库珀对晶体管（SCPT）的约瑟夫森电感的电荷调谐可以利用安排强辐射压力型耦合$g_0$之间的机械和微波谐振器。在一定的参数限制下，这种耦合也可以被看作是两个谐振器的量子比特介导的耦合。我们表明，该计划允许达到极高的$g_0$。与最近提出的利用大辐射压力耦合的非线性的建议相反，该设置中的主要非线性源自谐振器之间的交叉克尔型耦合，其中腔折射率取决于声子数。这种耦合的存在将允许通过腔的测量来访问单个声子数。
2014-04-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Flip-chip-based microwave spectroscopy of Andreev bound states in a planar Josephson junction
本文提出一种基于倒装芯片和电感耦合超导谐振器的方法，实现了对平面约瑟夫森结中Andreev束缚态的微波谱测量与栅控，为超导-半导体二维材料的微波应用开辟了新路径。
2023-01-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
DC measurement of dressed states in a coupled 100~GHz resonator system using a single quasiparticle transistor as a sensitive microwave detector
我们报告在100 GHz左右的频率范围内的微波的片上检测。为了探测的目的，我们采用了一个离散的传输通道触发的超导单电子晶体管的准粒子的光子辅助隧穿。该技术被成功地应用于观察一个由超导共面谐振器耦合到量子约瑟夫森振荡器的cQED模型系统的缀饰态的光谱。缀饰态表现为典型的共振反交叉，在我们的例子中，对应于Jaynes-Cummings耦合强度g/pi~ 10 GHz的一个很宽的频率分裂。由于在所使用的非常透明的约瑟夫森结中的高衰减率γ ~20- 40 GHz，没有实现量子位操作所需的强耦合极限g>> γ，并且谐振器中的光子数低<n>~1。值得注意的是，低布居数态的连续读出证明了探测器的高微波灵敏度。
2019-09-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Dynamics of a nanomechanical resonator coupled to a superconducting single-electron transistor
我们提出了一个耦合到超导单电子晶体管（SSET）的约瑟夫森准粒子（JQP）和双约瑟夫森准粒子（DJQP）共振附近的纳米机械谐振器的动力学分析。对于弱耦合和动力学时标的宽分离，我们发现对于任一超导共振，共振器的动力学由Fokker-Planck方程给出，即，SSET有效地表现为特征在于有效温度的平衡热浴，其还阻尼谐振器并使其频率重新归一化。取决于相对于超导谐振的栅极和漏极-源极电压偏置点，SSET还可以引起机械谐振器中的不稳定性，该不稳定性由适当的福克-普朗克方程内的负阻尼和温度标记。此外，足够接近共振，我们发现，福克-普朗克描述打破。我们还指出，有一个密切的类比之间的耦合纳米机械谐振器的SSET在附近的JQP共振和多普勒冷却的原子通过激光。
2005-07-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Active protection of a superconducting qubit with an interferometric Josephson isolator
非互易微波器件在高保真、量子非破坏（QND）测量方案中起着几个关键作用。它们将输入与输出分开，对读出信号施加单向路由，并保护量子系统免受输出链产生的不必要的噪声的影响。然而，现有技术的低温循环器和隔离器在可扩展的超导量子处理器中是不利的，因为它们使用磁性材料和强磁场。在这里，我们实现了一个有源隔离器耦合两个非简并约瑟夫森混频器的干涉计划。非互易性是通过在馈送约瑟夫森混频器的同频泵浦之间施加相位梯度来产生的，约瑟夫森混频器在法拉第介质中扮演磁场的角色。为了证明这种基于约瑟夫森的隔离器用于量子测量的适用性，我们将其并入超导量子比特的输出线，耦合到快速谐振器和Purcell滤波器。我们还利用宽带超导定向耦合器将读出信号耦合到量子位谐振器系统和量子限制约瑟夫森放大器中，以提高读出保真度。通过使用这种新颖的量子设置，我们展示了量子位的快速，高保真，QND测量，同时提供超过20 dB的保护，防止约瑟夫森放大器反射的放大噪声。
2018-10-16 cond-mat.supr-con quant-ph
Critical current from dynamical boundary instability for fully frustrated Josephson junction arrays
本文用数值方法研究了二维完全阻挫并联约瑟夫森结阵列在零温下的临界电流。结果表明，多米诺骨牌型机制是负责的临界电流的存在低于预测的磁通晶格的非线性不变。这种多米诺骨牌机制被证明为均匀电流注入以及各种母线条件。它也被发现，接近接触的不均匀性使得它更难多米诺传播开始，这增加了临界电流的值的基础上的平移不变性。在实验中，当电压脉冲从触点传播通过阵列时，可以观察到这种多米诺骨牌式的涡流运动。
2000-03-08 cond-mat.supr-con
Long-range and selective coupler for superconducting flux qubits
提出了一种利用量子化约瑟夫森结谐振腔和微波辐射实现超导磁通量子比特耦合的方案。该结被用作可调谐电感，通过改变流经结的偏置电流来控制，因此电路作为可调谐谐振器工作。这使我们能够使任何量子位与谐振器相互作用。量子比特间的纠缠是由微波辐射引起的双光子拉比振荡而形成的，其中两个量子比特的能级分裂满足一定的条件。由于谐振腔的尺寸可以达到亚毫米级，并且量子比特通过互感与谐振腔相互作用，我们的方案使得构建包含远程量子比特的量子门成为可能
2007-05-23 cond-mat.supr-con
Terahertz Metamaterial Renormalization of Superconducting Josephson Plasmons in La$_{1.85}$Sr$_{0.15}$CuO$_4$
本研究通过超材料谐振器阵列与铜氧化物超导体LSCO的约瑟夫森等离激元耦合，实现了太赫兹频率的重整化，并展示了可调谐ENZ超材料的非线性响应，为腔操控超导研究提供了新视角。
2024-03-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
High-gain weakly nonlinear flux-modulated Josephson parametric amplifier using a SQUID-array
我们研制了一种基于超导集总电感LC谐振器的高增益量子限幅微波参量放大器，该谐振器由8个超导量子干涉器件（SQUID）组成。该放大器通过以两倍于谐振器频率调制穿过SQUID的通量来参数泵浦。在5 GHz附近，非简并工作模式下，最大增益为31 dB，乘积幅度增益×带宽大于60 MHz，在20 dB增益下，1 dB压缩点为-123 dBm。相敏放大-去放大也在退化模式下测量，并产生37 dB的最大增益。由于SQUID阵列的非线性较小，所获得的压缩点比具有相同电感的单个SQUID所获得的压缩点高18 dB。
2014-09-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Identify and Quantify Various Dissipation Mechanisms of Josephson Junction in Superconducting Circuits
针对超导电路中约瑟夫森结的耗散机制识别与量化需求，本研究提出基于结嵌入谐振器的测量平台，通过激发不同谐波区分内外部耗散，定量表征两类耗散的贡献，为约瑟夫森结优化提供支撑。
2025-11-16 cond-mat.supr-con quant-ph
