Slow and Stored Light via Electromagnetically Induced Transparency Using A $Λ$-type Superconducting Artificial Atom
本文利用单超导量子比特-谐振器系统构建Λ型人造原子，通过电磁感应透明实现3.6 km/s慢光和数百纳秒微波存储，为超导电路量子存储器发展提供新路径。
2024-06-07 quant-ph
Trapping neutral atoms in the field of a vortex pinned by a superconducting nano-disc
由超导材料制成的原子芯片可以产生磁阱，并显著降低噪声。最近，超导芯片的几种设计已经进行了理论分析和实验测试，许多涡流被认为是一个平均涡流密度的情况下。在这里，我们从理论上表明，第一次，如何的磁场的$\it single$涡，钉扎由半径$\sim$ 100 nm的超导纳米盘，并结合外部偏置场平行于盘表面，产生一个封闭的三维冷原子陷阱。陷阱的大小及其在超导体表面上方的高度通常为数十或数百纳米。我们估计的平均寿命$τ$的$^{87}$ Rb（铷）原子（受到热逃逸和马约拉纳自旋翻转）在0.05-1.0毫秒的范围内。接下来，我们在量子绝热近似模型的陷阱，并应用费米规则来估计寿命的$^{87}$ Rb原子在基态的这个陷阱。我们得到类似的寿命$τ$在半经典的估计，在0.05-3.5毫秒的范围内。我们发现，$τ$依赖于梯度$B_0$的旋涡的磁场根据$τ\sim(B_0)^{-2/3}$。
2014-03-06 physics.atom-ph quant-ph
Heat transport through a superconducting artificial atom
量子热传递通过一个通用的超导设置组成的可调transmon量子位之间的谐振器，是由热库终止的探索。被认为是两种类型的架构，顺序和分束器设置。应用数值精确的分层运动方程（HEOM）的方法，稳态性能被揭示，并通过实验确定相关的参数集。基准测试结果进行了比较与预测的基础上近似处理，以证明其失败的参数空间在很宽的范围。这些发现可能有助于改善未来超导设备的热控制设计。
2021-03-02 quant-ph
Coherent manipulation of noise-protected superconducting artificial atoms in the Lambda scheme
本文提出了一种在没有直接泵浦耦合的情况下操纵三能级人工原子的新方案。它允许在高噪声保护的超导人造原子中进行类似于受激拉曼绝热通道（$Λ$ -STIRAP）的忠实、选择性和鲁棒的布居转移。它将双光子泵浦脉冲的使用与适当的先进控制相结合，通过缓慢调制外部场的相位来操作，利用半经典微波驱动器的稳定性。该协议是复杂量子架构中新任务的构建块。它的演示将成为在基于人造原子的系统中实现量子计算和微波量子光子学的一类多级高级控制程序的基准。
2016-05-28 quant-ph
Tunable coupling between a superconducting resonator and an artificial atom
量子系统的相干操纵是当前物理学研究的重要课题之一。在本工作中，我们设计了一个电路QED系统，在保持腔频率和原子频率不变的情况下，在人造原子和超导谐振腔之间实现了可调谐耦合。通过控制外磁通量的时间依赖性，我们表明，它是可能的，从极弱耦合制度的超强耦合的相互作用。利用量子微扰理论，我们得到了耦合强度与外磁通量的关系。为了证明它在量子模拟和量子计算领域的可靠性，我们研究了它对噪声的敏感性。
2018-06-06 quant-ph
Continuous Real-Time Detection of Quasiparticle Trapping in Aluminum Nanobridge Josephson Junctions
非平衡准粒子在超导电子学中普遍存在。这些准粒子可以捕获在相位偏置约瑟夫森结的内部Andreev束缚态中，为研究它们的存在和行为提供了一种机制。我们描述了一种基于双结铝纳米桥超导量子干涉器件的准粒子捕获探测器。当磁通偏置时，不同的共振频率取决于被捕获的准粒子数。我们演示了连续检测多达3个被困准粒子，与检测的被困准粒子的信噪比为27在5 $μ$ s。我们描述了准粒子行为的初始测量，并讨论了可能的优化和应用，这样的探测器设备。
2021-09-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Slowing and Storing Microwaves in a Single Superconducting Fluxonium Artificial Atom
National Tsing Hua University（国立清华大学）；City University of Hong Kong（香港城市大学）；Taiwan Semiconductor Research Institute（台湾半导体研究所）
利用单个Fluxonium量子比特在微波波导中实现EIT实验，展示光速减缓和光子存储，为超导电路中的量子通信提供新可能。
2025-12-15 quant-ph
A superconducting quantum circuit single artificial atom maser
University of Pittsburgh（匹兹堡大学）；Pittsburgh Quantum Institute, University of Pittsburgh（匹兹堡量子研究所，匹兹堡大学）；Yale University（耶鲁大学）；Pacific Northwest National Laboratory（太平洋西北国家实验室）
利用人工多能级原子作为增益介质，通过微波信号泵浦至反向人口状态，实现电路量子电动力学中的原子微波放大器模拟，展示了丰富的物理现象及微波量子电路发展对放大器物理的探索潜力。
2026-04-06 quant-ph
Microwave transmission through an artificial atomic chain coupled to a superconducting photonic crystal
发射极与光子晶体的强耦合为实现新颖的量子光-物质相互作用提供了一个强有力的平台。本文研究了耦合到一维超导微波光子晶体的三能级人工原子链的光学性质。在弱输入光场的透射谱中出现了一个尖锐的最小能量谷，揭示了局域束缚态引起的长程相互作用的丰富行为。我们发现当束缚态的局域化长度足够大时，下降频率与人工原子的数目和长程相互作用的特征强度呈线性关系。基于这一观察结果，我们提出了一个简单的模型来计算系统参数的下降频率，这与精确数值计算的结果吻合得很好。我们观察到输出光场的光子-光子关联函数在聚束和反聚束之间的振荡。此外，我们还发现，即使光子晶体与人工原子之间的耦合强度不完全相等，以及人工原子所受的外驱动场的相位不同，该模型仍然有效。因此，我们可以从透射谱中的凹陷位置推断出有价值的系统参数，这为超导微波光子晶体系统的实验研究提供了重要的测量工具。随着微波光子晶体与人造原子耦合的研究取得显著进展，我们的方案有可能在现有的超导电路中实现。
2019-04-15 quant-ph
Observation of collective coupling between an engineered ensemble of macroscopic artificial atoms and a superconducting resonator
不同量子系统的杂交现在被看作是一种有效的方式来工程的整个系统的属性，导致在量子超材料，量子模拟，和量子精密测量的应用。一个众所周知的例子是超导电路耦合到微观自然原子的集合。在这种情况下，单个原子的性质是固有的，因此是不可改变的。然而，目前的技术允许我们制造宏观人造原子的大集合，例如超导通量量子比特，在那里我们可以真正定制和控制单个量子比特的属性。在这里，我们演示了微波谐振器和几千个超导通量量子比特之间的相干耦合，在那里我们观察到一个大的色散频率偏移的频谱250 MHz的集体行为诱导。这些结果代表了迄今为止实现的最大数量的耦合超导量子比特。我们的方法表明，现在可以设计系综的属性，为量子多体系统的受控探索开辟了道路。
2016-06-14 quant-ph
Vortex-Meissner phase transition induced by two-tone-drive-engineered artificial gauge potential in the fermionic ladder constructed by superconducting qubit circuits
我们建议通过双音驱动器周期性地调节现场能量，这可以进一步用于设计人工测量电位。作为一个例子，我们表明，有效磁通量穿透的费米子梯形模型可以构造超导磁通量子比特使用这种双音驱动工程的人工规范位。在该超导体系中，由于腿间耦合强度与有效磁通量的竞争，单粒子基态可以从涡旋相过渡到迈斯纳相.我们还提出了通过相邻量子比特间的单粒子拉比振荡来实验测量手征电流的方法。与以前产生人工规范势的方法相比，我们的建议不需要辅助耦合器的帮助，并且原则上只有当量子比特电路保持足够的非谐性时才有效。考虑有效磁通量的费米子梯模型也可以解释为一维自旋轨道耦合模型，从而为实现量子自旋霍尔效应奠定了基础。
2020-03-24 quant-ph
Measurement and Control of Quasiparticle Dynamics in a Superconducting Qubit
近年来，超导电路作为容错量子信息处理的一个有希望的候选者引起了越来越多的关注。人们一直在努力将这些电路与外部磁场完全屏蔽，以保护超导性的完整性。令人惊讶的是，在这里，我们表明涡旋可以通过减少被称为准粒子的有害单电子类激发的寿命来提高超导量子比特的性能。使用非接触式注入技术与前所未有的动态范围，我们定量区分重组和捕获机制，在控制残留准粒子的动态，并显示由于个别旋涡准粒子捕获率的量化变化。这些结果突出了准粒子捕获在超导量子比特未来发展中的突出作用，并提供了一个强大的表征工具。
2014-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Quantum coherence between cavity and artificial atom in a superconducting circuit QED ladder system
我们在由transmon量子比特和腔组成的超导电路量子电动力学系统中建立了一个腔色散能级的量子三能级梯形系统，并直接观察到了Autler-Townes分裂效应，而不是用量子比特在各个能级上的概率来表示。在传输子的第二激发态与腔色散能级之间的跃迁上施加耦合器音，同时探测腔谱。清晰地显示了腔能级的双重透射谱和反常色散谱。对腔谱的傅里叶逆变换表明，腔与量子比特之间存在着布居的量子相干性拉比振荡。
2016-04-13 quant-ph
Engineering the Environment of a Superconducting Qubit with an Artificial Giant Atom
本文提出利用频率可调的人工巨原子调控超导量子比特与环境耦合，通过反射单光子并透射强微波信号，超越Purcell极限并将量子比特寿命延长十倍，同时保持读出速度。
2024-10-20 quant-ph
Experimental system design for the integration of trapped-ion and superconducting qubit systems
我们提出了一个离子捕获和超导量子比特系统的实验集成的设计，作为实现量子混合系统的一步。该方案解决了实现这样一个系统的两个关键困难：一个组合的微制造离子阱和超导量子位架构，以及促进这两种技术的实验基础设施。在Kielpinski等人[1]工作的基础上，我们描述了一种微型离子阱的设计、模拟和制造过程，该离子阱能够将离子耦合到具有数十kHz耦合强度的超导微波LC电路。我们还描述了现有的困难，结合离子捕获设置到稀释冰箱与超导量子位的实验基础设施和目前的解决方案，可以立即实施使用当前的技术。
2016-06-13 physics.ins-det quant-ph
Spectral Properties of Two Superconducting Artificial Atoms Coupled to a Resonator in the Ultrastrong Coupling Regime
本研究实验探究了两个磁通量子位超强耦合至同一LC谐振器的超导电路，观测到免能级交叉与谱不对称性两种现象，为片上量子光学与量子信息新过程研究提供了新平台。
2025-05-19 quant-ph
Control and Tomography of a Three Level Superconducting Artificial Atom
许多超导量子位，例如transmon或相位量子位，具有具有小非谐性的能级结构。这允许方便地获得具有相似频率的较高激发态。然而，在使用短控制脉冲时，必须特别注意避免不必要的较高水平的群体。在这里，我们演示了在transmon中使用最优控制技术制备任意三能级叠加态。通过色散读出，我们提取了三个能级的布居数，并研究了其激发态的相干性。最后，我们展示了完整的量子态层析的准备quutrit状态和评估的一组状态的结晶度，发现平均96%。
2010-04-30 quant-ph
High Quality Stepped-Impedance Resonators Suitable for Circuit-QED Measurement of Superconducting Artificial Atoms
高品质因数共面谐振器是超导量子线路中的关键元件。我们描述了阶梯阻抗谐振器（SIR）的设计，制造和测量，这是更紧凑的尺寸比常用的均匀阻抗谐振器（UIR）。通过适当选择阻抗比，SIR可以比UIR短27%。其结果是，能够减少SIR所占据的面积。制作并测试了两种同时包含SIR和UIR的设计。所有谐振器的提取的内部品质因数（Qi）的功率依赖性表明，SIR和UIR具有可比的性能，在单光子激发下Qi约为50万。这些结果表明，SIR可以用于超导量子线路。SIR的减小的尺寸还可以导致减小的总体电路面积和增加的集成水平。
2017-10-27 quant-ph
Role of parasitic interactions and microwave crosstalk in dispersive control of two superconducting artificial atoms
在这项工作中，我们研究了寄生相互作用和微波串扰的超导人工原子通过单模共面波导相互作用系统中的作用。通过对原子的有效动力学的一般描述，在两级近似之外，我们表明原子的选择性（单独寻址原子的能力）仅取决于与用于控制系统的驱动器相关联的合成相量。然后，我们利用这种驱动依赖的选择性的好处来描述如何相干粒子数反转同时发生在原子中，没有剩余原子-原子相互作用的干扰。在这种情况下，寄生相互作用作为快速和高保真控制的资源，因为它产生了一个新的原子频率机制，能够抑制有效的原子-原子耦合（空闲点）。最后，我们展示了如何实现纠缠$i$交换门的保真度高于$99\%$，即使存在寄生相互作用。不仅如此，我们认为这种相互作用的存在有助于加速门的性能。我们的研究结果开辟了前景，以一个新的前景，这种“不希望”的影响在超导人造原子系统中的真正作用。
2023-01-04 quant-ph
Tunable frequency conversion and comb generation with a superconducting artificial atom
National Tsing Hua University（国立清华大学）；City University of Hong Kong（香港城市大学）；National Taiwan University（国立台湾大学）；Hon Hai Research Institute（鸿海研究院）
该研究展示了一种基于超导人工原子的可调频率转换与梳生成系统，通过波混叠实现频率峰的生成，并在宽频率范围内实现精确控制。
2025-10-30 quant-ph
Dynamics and Resonance Fluorescence from a Superconducting Artificial Atom Doubly Driven by Quantized and Classical Fields
本文实验研究了超导transmon量子比特在量子化场与经典场双重驱动下的共振荧光，通过调控腔内光子数实现驱动场从量子到经典的过渡，观察到边带反交叉和发射谱不对称性，并分析了动力学演化与退相干特性。
2024-03-17 quant-ph
Elimination of Flux Trapping in Superconducting Circuits in Ambient Magnetic Fields
MIT Lincoln Laboratory（麻省理工学院林肯实验室）；Department of Physics, Harvard University（哈佛大学物理系）；Center for Bits and Atoms, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院比特与原子中心）
通过集成片上电阻加热器产生局部热梯度，将磁通涡旋驱赶至刻蚀槽中，从而消除环境磁场冷却或电路运行中捕获的磁通，提升超导电路性能。
2026-06-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.app-ph
Always-on, highly efficient microwave photon detector based on a superconducting artificial molecule
Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）
本研究基于超导人工分子研发出连续运行的微波单光子探测器，突破了效率与占空比的权衡，实现了5 MHz带宽下0.47的连续探测效率，可应用于量子传感等领域。
2026-08-14 quant-ph
A Phononic Bus for Coherent Interfaces Between a Superconducting Quantum Processor, Spin Memory, and Photonic Quantum Networks
介绍了一种通过压电换能器连接的声学总线实现超导微波量子比特与固态人工原子的基态自旋系统之间的高保真量子态转换的方法。应用目前的实验参数超导电路量子比特和金刚石硅空位中心在一个优化的声子腔，我们估计量子态转换保真度超过99\%，在MHz尺度的带宽。通过结合超导电路量子计算和人造原子的互补优势，混合架构提供高保真量子比特门，其具有长寿命量子存储器、高保真测量、大量子比特数、可重构量子比特连接以及通过光量子网络的高保真状态和门隐形传态。
2020-03-18 quant-ph
Entanglement dynamics of a dc SQUID interacting with a single-mode radiation field
在这项工作中，我们研究了一个超导器件之间的耦合作为一个dc SQUID，模拟从一个人工原子与两个自由度，和一个单模辐射场的信息传递过程。我们证明了人工原子的能级之间的布居转移产生了纠缠动力学，这导致了一对光子的产生。此外，我们显示了超导器件的内部模式之间的量子信息转移，最初在一个最大纠缠态，和辐射场。人造原子吸收光子，并且当量子相干性从超导装置传输到光子时，辐射场模式变得纠缠。这些结果加强了超导器件在量子信息传输中的适用性，有助于在新兴量子技术中的应用前景。
2021-02-10 quant-ph
Single-artificial-atom lasing using a voltage-biased superconducting charge qubit
我们考虑一个由单个人工原子耦合到腔模的系统。人工原子被偏置，使得系统中最主要的弛豫过程将原子从其基态带到其激发态，从而确保粒子数反转。最近的一个实验证明了这种情况是使用电压偏置超导电荷量子比特实现的。即使在“反向弛豫”条件下，如果“弛豫”速率大于某个阈值，激光作用也会被抑制。使用简单的过渡率参数和半经典计算，我们推导出解析表达式的激光抑制条件和状态的腔中的激光和抑制激光制度。数值计算的结果与解析推导的结果吻合得很好。我们首先分析了一个简化的二能级原子模型，然后分析了一个三能级原子模型，该模型可以准确地描述最近实现的超导人工原子激光器。
2009-02-18 cond-mat.supr-con quant-ph
Radiation trapping effect versus superradiance in quantum simulation of light-matter interaction
本文提出了一种利用人工量子系统实现光-物质多体相互作用的量子模拟中Dicke物理的两个显著效应。这些效应是量子比特系综的超辐射衰减和相反的辐射捕获效应。我们发现，这两种现象共存的交叉制度的“中等差”单模腔耦合到量子比特子系统。根据初始状态的类型和多体纠缠的存在，动力学特征可以是相反的，导致超辐射或辐射捕获，尽管初始状态包含相同数量的激发量子比特。这种差异源于系综初始波函数的对称或非对称特征，这对应于不可区分或可区分的发射体。我们认为，这两种效应的共存可以在动态量子模拟器中用来演示Dicke物理的实现、多体量子纠缠效应以及量子干涉，从而深入探讨这些人工量子系统的量子本质。
2019-09-26 physics.app-ph physics.optics quant-ph
A V-shape superconducting artificial atom based on two inductively coupled transmons
电路量子电动力学系统通常由谐振器和两级人工原子构成，但使用多级人工原子可以在量子技术中实现有前途的应用。在这里，我们提出了一个约瑟夫森结电路专用于操作作为一个V形人工原子的实现。基于两个内部自由度的概念，该器件由两个通过电感耦合的transmon量子比特组成。约瑟夫森非线性引入了两个自由度之间的强对角耦合，其在量子非破坏读出方案中以及在基于超导电路的微波交叉克尔介质的实现中找到应用。
2015-05-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Forbidden transitions in superconducting artificial atoms
Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）；RIKEN Center for Quantum Computing, RIKEN（理研量子计算中心，理研）；Departamento de Física Cuántica y Fotónica, Instituto de Física, Universidad Nacional Autónoma de México（墨西哥国立自治大学物理研究所量子与光子物理学系）；Department of Microtechnology and Nanoscience, Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学微技术与纳米科学系）
基于微观模型研究约瑟夫森结在电磁场中的空间效应，发现通过四极跃迁可在电场为零的区域激发结，为量子光学提供新机制。
2026-06-16 quant-ph
All-Resonant Control of Superconducting Resonators
提出了一种控制超导谐振器量子态的全谐振方法。这种方法使用线性耦合到谐振器的可调谐人工原子，并允许有效的路线Fock状态合成，qudit逻辑操作，和NOON状态的合成。这种谐振方法进行了理论分析，并发现执行显着优于现有的建议，使用相同的技术。
2012-08-17 quant-ph
Superconducting qubit in waveguide cavity with coherence time approaching 0.1ms
我们报道了一个超导人造原子，观测到的量子相干性时间T2*= 95 μ s，能量弛豫时间T1= 70 μ s。该系统由一个约瑟夫森结transmon量子比特嵌入在一个空的铜波导腔，其最低本征模色散耦合到量子比特过渡。我们将相干性品质因数相对于先前报告的四倍增加归因于旨在减少来自残余腔光子的量子位退相的设备修改。这个简单的装置作为一个强大的和容易生产的人工量子系统，其固有的相干性足以允许测试量子纠错有很大的希望。
2012-02-24 quant-ph
Vacuum-induced Autler-Townes splitting in a superconducting artificial atom
实验研究了超导三能级人工原子与共面波导谐振腔和传输线强耦合时真空诱导的Autler-Townes偶态。当两个激发态之间的跃迁与共振器共振时，在三能级原子的基态与第二激发态之间的跃迁的反射谱中观察到Autler-Townes分裂。通过将驱动场施加到谐振器，我们观察到Autler-Townes分裂从量子（真空诱导）到经典（具有许多谐振器光子）的制度的变化。此外，我们表明，传输线中传播的微波的反射可以控制不同频率的单光子谐振器。
2018-01-05 cond-mat.supr-con quant-ph
Quantum simulation of artificial Abelian gauge field using nitrogen-vacancy center ensembles coupled to superconducting resonators
提出了一种利用氮空位中心系综（NVE）和超导传输线谐振器（TLR）组成的混合量子系统模拟人工阿贝尔规范场的可行方案.在我们的例子中，NVE的集体激发扮演玻色子的角色，并且我们的多端口设备倾向于以像外部磁场中的带电粒子一样的行为来循环极化激元。我们讨论了在谐振腔光谱中识别霍夫施塔特“蝴蝶”特征的可能性，并分析了不同规范场的基态交叉。我们的工作为利用混合自旋系综电路量子电动力学系统进行凝聚态和多体物理的量子模拟开辟了新的前景。使用现有技术证明了实验可行性和挑战性。
2012-04-09 cond-mat.str-el quant-ph
Observation of cooperatively enhanced atomic dipole forces from NV centers in optically trapped nanodiamonds
自1970年Ashkin的早期工作以来，光学捕获已经成为操纵小颗粒（如微米大小的珠子或单个原子）的最强大的工具之一。光阱机制基于偶极和激光的电场的相互作用能。在原子捕获中，主要贡献通常来自最接近激光波长的允许光学跃迁，而对于介观粒子，它由材料的体极化率给出。这两种不同的光学陷阱已经共存了几十年，没有任何直接的联系，导致了两种非常不同的应用背景：一种是主要在生物环境中捕获小物体，另一种是量子光学领域中单个中性原子的偶极陷阱。在这里，我们表明，纳米金刚石晶体含有人工原子，所谓的氮空位（NV）色心，这两个制度的光陷阱可以同时观察到，即使在嘈杂的液体环境。对于在色心的零声子线跃迁附近的波长，我们观察到一个显着的修改（$10\%$）的整体捕获强度。最值得注意的是，我们的实验结果表明，由于大量的人工原子，集体效应大大有助于观察到的陷阱强度修改。我们的方法将强大的原子物理工具箱添加到纳米操纵领域。
2015-11-15 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Coherent control of microwave pulse storage in superconducting circuits
用于量子存储器的相干脉冲控制在光域中是可行的，但在微波量子线路中是新生的。我们展示了如何通过利用和扩展超导量子线路中现有的电磁感应透明技术，在超导电路中实现相干存储和按需脉冲恢复。我们的方案采用了一个线性阵列的超导人工原子耦合到微波传输线。
2012-12-20 quant-ph
Magnetic conveyor belt transport of ultracold atoms to a superconducting atomchip
我们报告了一个鲁棒的磁输运方案的实现，将3 × 10^8超冷87 Rb原子带入低温恒温器。该序列开始于标准的激光冷却和87 Rb原子的捕获，首先通过一系列正常和超导磁线圈水平然后垂直通过辐射屏蔽进入低温恒温器。在超导微阱中装载原子为研究超冷原子与超导表面的相互作用和需要低温的量子器件铺平了道路。
2014-01-15 physics.atom-ph quant-ph
Large collective Lamb shift of two distant superconducting artificial atoms
虚光子可以介导原子之间的相互作用，导致能量转移，称为集体兰姆转移。观察集体兰姆位移是具有挑战性的，因为它可以被辐射衰变和直接的原子-原子相互作用所掩盖。在这里，我们将两个超导量子比特放置在由反射镜终止的传输线中，这抑制了衰变。我们测量集体兰姆位移达到0.8%的量子位跃迁频率，并超过过渡线宽。我们还表明，量子位可以通过传输线相互作用，即使其中一个不衰变到它。
2019-04-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quasiparticle dynamics in epitaxial Al-InAs planar Josephson junctions
本文通过向集成在SQUID中的外延Al-InAs约瑟夫森结注入准粒子，研究其安德烈夫束缚态对QP的捕获与清除动力学，揭示几微秒时间尺度与电子-声子弛豫一致，为高透明度结的准粒子效应提供实验依据。
2023-05-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Cavity quantum electrodynamics with dressed states of a superconducting artificial atom
实验研究了人工原子与两个近距离共振模耦合的微波响应。当原子受到其中一种模式的欠驱动时，原子态和模式光子叠加，形成缀饰态。从腔量子电动力学的角度出发，通过与另一个共振模的强耦合，制备了原子的第一、第二和第三激发态的缀饰态，并对其进行了探测。探测音的传输受驱动微波振幅的调制，显示了与原子间能级跃迁相关的多光子过程。我们的系统提供了一个简单的方法来研究的修饰状态，通过驱动一个模式和探测的Landau-Zener转变的其他。
2019-06-16 physics.optics quant-ph
Photon transport in a Bose-Hubbard chain of superconducting artificial atoms
模拟了具有驱动耗散的玻色-哈伯德模型，研究了五个耦合人工原子链中光子的非平衡稳态输运。使用透射光谱，我们表明，该系统保留了多粒子的相干性，尽管强烈耦合到两个开放的空间。我们表明，系统的能带可以可视化与高对比度使用交叉克尔相互作用。对于消失的无序，我们观察到的系统从线性过渡到非线性政权的光子封锁与输入输出理论非常一致。最后，我们展示了如何可控的无序引入系统抑制这种非本地光子传输。我们认为，所提出的架构可能适用于模拟仿真的多体Floquet动力学，甚至更大的人工原子阵列铺平了另一种方式来证明量子霸权
2020-12-15 cond-mat.supr-con quant-ph
Quantum non-demolition dispersive readout of a superconducting artificial atom using large photon numbers
读出超导人造原子的状态通常依赖于与读出谐振器的色散耦合。对于给定的系统噪声温度，增加谐振器中的循环光子数$\bar{n}$使得能够实现更短的测量时间，并且因此预期减少由自发原子跃迁引起的读出误差。然而，通常观察到增加$\bar{n}$也会增加这些转变速率。在这里，我们提出了一个fluxonium人工原子，在其中，我们测量的前两个状态之间的过渡率作为$\bar{n}$的函数的整体平坦的依赖性，高达$\bar{n}\approx200$。尽管我们观察到色散位移随着读出功率的增加而预期减小，但信噪比随着$\bar{n}$的增加而不断提高。即使不使用参量放大器，在$\bar{n}=74$，我们测量的反馈辅助接地和激发态准备，分别为99%和93%的结晶度。
2020-11-20 cond-mat.supr-con quant-ph
Superconducting flux concentrator coils for levitation of particles in the Meissner state
本文提出用超导磁通集中磁芯增强反亥姆霍兹线圈的磁场梯度以捕获迈斯纳态超导粒子，并通过NV磁测量揭示磁通捕获导致的阻尼与剩磁问题。
2025-07-28 cond-mat.supr-con physics.optics quant-ph
Heat rectification via a superconducting artificial atom
在将电子设备降低到纳米尺度的过程中，传热已经成为一个严重的障碍，但也是未来发展的潜在资源，无论是对于传统架构还是量子计算架构。因此，在电路量子电动力学（cQED）和电路量子热力学实验（cQTD）的工程微波环境中，控制超导电路中的热传输受到越来越多的关注。虽然cQTD器件的理论建议很多，但实验情况却不那么先进。只有相对较少的实验实现，主要是由于在开发的混合设备和接口这些往往技术对比组件的困难。在这里，我们展示了一个量子热整流器的实现，一个热等效的电子二极管，利用超导transmon量子比特耦合到两个强烈不平等的谐振器终止介观热浴。我们的工作是由Segal和Nitzan提出的自旋玻色子整流器的实验实现。
2019-08-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Dynamical Casimir effect entangles artificial atoms
我们表明，动力学卡西米尔效应的物理基础可能会产生多体量子关联。为了实现这一目标，我们提出了一个电路量子电动力学（cQED）方案，涉及超导量子干涉器件（SQUID），腔和超导量子比特，也称为人工原子。我们的结果预测了具有实际参数的两个和三个超导量子比特在不同几何构型下的高纠缠态的产生。这一提议为通过动态Casimir物理在腔网络中产生多体纠缠的可扩展方法铺平了道路。
2014-08-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Superconducting atom chips: advantages and challenges
考虑超导体在原子芯片器件中的应用。讨论了基于超导线材的磁阱在迈斯纳态和混合态下的主要特征。前一种状态可能主要是为了改进原子光学，而在后者中，冷原子可能提供超导现象的探针。对置于外部磁场中的单根超导扁线磁侧导的特性进行了解析和数值计算。在第二类超导体的混合态中，不均匀的俘获磁通量、弛豫过程和由涡旋运动引起的噪声对原子俘获提出了特殊的挑战。
2008-08-13 cond-mat.supr-con quant-ph
Qubit-Photon Bound States in Superconducting Metamaterials
我们研究了电磁辐射在一维超导量子超材料中传播的量子特性，该超材料由两条大质量超导谐振器中的无限电荷量子比特链组成。量子力学模型的推导假设弱场，并且在低温下，每个量子比特要么是未被占据的（$N=0$），要么被单个库珀对占据（$N=1$）。基于这一假设，我们证明了两个带的单光子量子比特束缚态的出现与能量躺在（较低的分支）或外（较高）的光子连续。束缚态的出现可能会导致辐射捕获，这可能是感兴趣的控制在这些系统中的光子输运。
2021-12-14 cond-mat.other quant-ph
Observation of quantum jumps in a superconducting artificial atom
在激发态中制备的连续监测的量子系统将以突然的跳跃衰减到其基态。跃迁在特征时间尺度T1（激发态的寿命）上随机发生。玻尔最初设想的这些量子跳跃已经在回旋加速器中的被困原子和离子、单个分子、光子和单个电子中观察到。在这里，我们报告了宏观量子系统中的量子跳跃的第一个观察，在我们的情况下，超导“人造原子”或量子比特（量子比特）耦合到超导微波腔。我们使用快速、超低噪声的参量放大器来放大用于探测量子比特状态的微波光子，从而实现对量子比特的连续高保真监测。这项技术代表了固态量子信息处理的一个重大进步，可能使量子纠错和反馈成为可能，这对构建量子计算机至关重要。我们的技术也可以很容易地集成到混合电路中，包括分子磁体、金刚石中的氮空位或半导体量子点。
2011-02-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Quantum Magnetomechanics with Levitating Superconducting Microspheres
我们表明，通过磁捕获超导微球接近的量子线路，它是实验上可行的进行基态冷却，并准备量子叠加的质心运动的微球。由于不存在钳位损耗和时间相关的电磁场，在迈斯纳状态下的微米级金属球的机械运动被预测为与环境非常好地隔离。因此，我们建议将磁微陷阱和超导量子比特技术结合起来，将相对较大的物体带入量子体系。
2012-03-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
The design of an experimental platform for hybridization of atomic and superconducting quantum systems
混合量子系统有可能缓解当前开发可扩展量子计算机的挑战。特别令人感兴趣的是原子和超导量子比特之间的杂交。我们展示了一种新颖的实验装置，用于在毫开尔文低温环境中转移和捕获超冷原子，在那里可以建立原子和超导量子比特之间的相互作用，为混合量子系统铺平了道路。$^{87}\text{Rb}$原子在传统的磁光阱中制备，并通过磁性传送带传送到具有光学通路的UHV兼容稀释制冷机中。我们将寿命为794秒的$5\times10^{8}$原子存储在毫开尔文阶段附近。
2019-05-06 physics.atom-ph quant-ph
Entangling interactions between artificial atoms mediated by a multimode left-handed superconducting ring resonator
本文研究多模左手超导环形谐振器介导的双量子比特耦合，通过磁通可调量子比特表征并建模横向交换与高阶 ZZ 相互作用的过零及符号变化，为可调纠缠门提供方案。
2024-05-12 cond-mat.supr-con quant-ph
Efficient single-photon frequency conversion in the microwave domain using superconducting quantum circuits
基于超导量子线路中的相干控制，提出了一种在微波域实现高效单光子频率转换的方法.利用全量子力学方法分析了该系统中的单光子散射过程，发现通过调节施加在人工原子上的控制场的参数，可以实现效率接近于1的单光子频率上转换或下转换。我们进一步表明，我们的方法在实验上是可行的，在目前可用的超导磁通量子位电路。
2017-11-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Long-lasting Quantum Memories: Extending the Coherence Time of Superconducting Artificial Atoms in the Ultrastrong-Coupling Regime
量子系统受到与环境相互作用的影响，通过两个过程引起退相干：纯退相和能量弛豫。为了实现量子信息处理，提高约瑟夫森量子比特和其他人工二能级原子的相干时间是非常重要的。我们从理论上表明，如果这些量子比特和腔场之间的耦合是纵向的，并在超强耦合制度，系统是强烈的保护，防止松弛。反之亦然，如果耦合是横向的，并且在超强耦合状态下，则系统被保护免于纯失相。利用弛豫抑制，我们证明了有可能提高它们的相干时间，并将这些量子比特用作量子存储器。事实上，为了保持纯粹的退相的相干性，我们证明，它是可以应用动态解耦。我们也使用一个辅助的原子层级来储存和撷取量子信息。
2018-03-16 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph quant-ph
Light-dressing of a diatomic superconducting artificial molecule
在这项工作中，我们用微波光照射由两个耦合的可调谐传输子组成的超导人工分子，同时通过联合色散读出来监测其状态。执行高功率光谱，我们观察和识别各种单光子和多光子跃迁。我们还发现，在一定的流量，测量的光谱系统的显着偏离的解决方案的静态薛定谔方程没有驱动。我们重现这些不寻常的光谱特征，通过数值求解稳态的完整主方程，并将其归因于Autler-Townes效应，其中一个单一的音调同时装扮系统并探测新的本征态之间的转换。我们表明，它是可以找到解析的卫星谱线出现在通过求解自洽方程在旋转框架中的确切频率。我们的方法与实验和数值模拟吻合得很好。
2020-06-05 cond-mat.supr-con physics.atom-ph quant-ph
Resonance inversion in a superconducting cavity coupled to artificial atoms and a microwave background
我们演示了如何加热的环境可以反转的驱动腔的线形。我们考虑了超导共面腔与多个人造原子的耦合。所测量的腔传输的特征在于Fano型谐振的形状是连续可调的偏置电流通过附近的（磁通量）控制线。特别地，微波腔的相同色散偏移可以被观察为峰值或谷值。我们发现，这种Fano峰反转是可能的，由于微波传输之间的可调干扰通过背景，具有反应性和耗散性，并通过腔，受偏置电流诱导加热。背景传输由于控制线和传输线之间的串扰而发生。我们展示了如何这样的背景可以占Jaynes-Cummings型模型通过修改腔和传输线之间的边界条件。我们发现，一般情况下，而共振的位置决定系统的能级，共振的形状给系统的波动和耗散的信息。
2019-06-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
