Frequency conversion in ultrastrong cavity QED
提出了一种新的光子频率转换方法，该方法具有通用性和确定性。我们表明，一个系统的两个谐振器超强耦合到一个单一的量子比特可以用来实现单光子和多光子频率转换过程。这种转换可以通过调整量子比特频率来精确控制，以使所需的频率转换处于共振或非共振状态。考虑到电路QED和其他系统的超强耦合的最新实验进展，我们相信我们的方案可以使用现有的技术来实现。
2017-01-27 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Relaxation breakdown and resonant tunneling in ultrastrong-coupling cavity QED
本文研究了非对称偶极子与单腔模超强耦合的开放弛豫动力学，发现超强耦合抑制系统弛豫，但极化多光子共振可通过腔介导的共振隧穿恢复快速弛豫，并给出了基于Rabi模型对角化的解析描述。
2023-10-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Breakdown of gauge invariance in ultrastrong-coupling cavity QED
我们回顾了拉比和迪克型模型的推导过程，这两种模型通常用于研究腔和电路QED中的量子光-物质相互作用。我们证明了两级近似的有效性，这是在这个推导中的一个重要步骤，明确地依赖于规范的选择，一旦系统进入超强耦合制度。特别是，在电偶极规范中，只要拉比频率比所有更高能级的能量小得多，两能级近似就可以实现，但在库仑规范中，即使是具有极端非谐谱的系统，两能级近似也会急剧失效。我们广泛地调查这一现象，无论是在单偶极子（拉比）和多偶极子（迪克）的情况下，并考虑双井和方井势限制的偶极子的具体例子，和电路QED系统与通量量子比特耦合到LC谐振器。
2018-11-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Photon-Dressed Bloch-Siegert Shift in an Ultrastrongly Coupled Circuit Quantum Electrodynamical System
强耦合区之外的腔量子电动力学（QED）系统有望表现出有趣的量子现象。在这里，我们报告了一个直接测量的光子修饰量子比特跃迁频率高达四个光子利用相同类型的状态转换在一个超强耦合电路QED系统实现电感耦合超导通量量子比特共面波导谐振器。这证明了在超强耦合量子系统中对光子修饰的Bloch-Siegert位移的令人信服的观察。此外，我们的结果表明，光子修饰的布洛赫-西格特位移变得更加明显的光子数的增加，这是量子拉比模型的一个特点。
2020-07-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Ultrastrong coupling in two-resonator circuit QED
我们报告了超导磁通量子比特和由两个超导共面带状线谐振器电流耦合到量子比特的系统的谐振模式之间的超强耦合。随着耦合强度高达17%的模式频率，超过以前的电路量子电动力学实验，我们观察到一个明显的布洛赫Siegert移位。多模系统的光谱响应揭示了Jaynes-Cummings模型的一个明显的故障。与先前的实验相比，在不利用由约瑟夫森结提供的附加电感的情况下实现了高耦合强度。
2014-12-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Ultrastrong coupling regime of cavity QED with phase-biased flux qubits
我们从理论上研究了一种基于超导磁通量子比特直接耦合到共面波导传输线谐振器中心导体的电路QED结构。如已经实验所示[Abdumalikov等人，Phys.Rev.B78，180502（2008）]，腔QED的强耦合状态可以通过优化量子比特附近的谐振器的局部电感来容易地实现。除了相对于基于通量量子位的电路QED的其他提议产生更强的耦合之外，该方法导致量子位-谐振器耦合强度g，其不随量子位的面积缩放，而是与谐振器和量子位之间共享的总电感成比例。因此，可以实现强耦合，同时仍然最大限度地降低对通量噪声的敏感性。最后，我们表明，通过利用大的动力学电感的约瑟夫森结在中心导体的谐振腔可以导致几十个谐振腔频率的百分比的耦合能量，达到腔QED的超强耦合区，其中的驻波近似打破。这应该允许E x B Jahn-Teller模型的片上实现。
2009-09-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Simple preparation of Bell and GHZ states using ultrastrong-coupling circuit QED
纠缠量子系统的能力对于量子技术的许多应用至关重要，包括量子通信和量子计算。在这里，我们提出了一个新的，简单的，多功能的设置确定性创建贝尔和格林伯格-霍恩-蔡林格（GHZ）状态之间的光子的不同频率的两步协议。该装置由一个量子位（qubit）超强耦合到三个光子谐振器模式。在我们的协议中，唯一需要的操作是将量子比特置于叠加态，然后将其频率与谐振器模式频率之和调谐到谐振或谐振之外。通过选择我们将量子比特调谐到哪个频率，我们选择了我们创建的纠缠态。我们表明，我们的协议可以实现高保真度使用可行的实验参数在最先进的电路量子电动力学。我们的设置的一个可能的应用是作为量子网络中的节点分发纠缠。
2018-10-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum trajectory approach to circuit QED: Quantum jumps and the Zeno effect
我们对超导电荷量子比特与传输线谐振器的色散耦合进行了理论研究。从这个耦合系统的主方程描述出发，利用极化子变换，我们得到了量子比特的精确有效主方程。然后，我们使用量子轨道理论研究的测量量子比特的连续零差测量的谐振腔外场。利用相同的porlaron变换，得到了量子比特条件态的随机主方程。从这个结果，各种定义的测量时间进行了研究。此外，我们发现在强零差测量的极限下，量子比特的典型量子轨迹表现出从扩散到跳跃的交叉行为。最后，在量子比特上存在拉比驱动的情况下，量子比特动力学表现出量子芝诺行为。
2008-01-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Waveguide quantum optomechanics: parity-time phase transitions in ultrastrong coupling regime
我们发展了一个严格的理论框架，在波导量子电动力学（QED）的量子比特的机械振荡驱动的相互作用引起的现象。具体来说，我们预测，最简单的设置两个量子比特，谐波捕获在光波导，使量子光机械相互作用的超强耦合制度。此外，系统的固有开放性质和强光机耦合的组合导致出现宇称-时间（\PT）对称性，这对于没有人工设计增益和损耗的纯量子系统来说是非常意外的。$\mathcal{PT}$的相变驱动长寿命的亚辐射态，可观察到的国家的最先进的波导QED设置。
2020-08-12 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Speedup of adiabatic multiqubit state-transfer by ultrastrong coupling of matter and radiation
超强耦合量子硬件可以提高分布式体系结构中量子态处理的速度，允许接近容错阈值。我们表明，电路QED架构在超强耦合制度，最近已经证明了与超导体，可能会显示出实质性的加速一类绝热协议弹性的主要来源的错误，即动态Casimir效应和腔损耗的相互作用。
2019-04-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Ancillary qubit spectroscopy of cavity (circuit) QED vacua
我们从理论上研究了辅助量子比特的光谱如何探测包含光子的腔（电路）QED基态。我们考虑三类系统（Dicke，Tavis-Cummings和Hopfield-like模型），其中非平凡真空是N个二能级系统和单模玻色子场之间的超强耦合的结果。一个辅助量子比特失谐相对于玻色子频率显示出不同的光谱特征，这取决于真空的类型。特别是，兰姆位移的辅助是敏感的基态光子布居和相关性。通过一个一致的主方程的超强耦合制度的辅助腔基态的反作用进行了研究，考虑到耗散。确定了高保真度测量的条件。
2014-11-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
Cavity Quantum Electrodynamics with Hyperbolic van der Waals Materials
本文提出利用超薄极性范德华晶体构成平面腔封装二维电子材料，以实现太赫兹频段超强耦合腔QED，并证明纳米级六方氮化硼层可使双层石墨烯单电子回旋共振进入超强耦合区。
2023-05-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.quant-gas
A tunable Josephson platform to explore many-body quantum optics in circuit-QED
现在，将隔离的发射器耦合到电磁场的单一模式是常规实现的，并且很好地理解。目前的努力旨在探索耦合到几个电磁模式（EM）的发射器的相干动力学。自由最近，已经实现了到传输线的超强耦合，其中发射器谐振加宽到其频率的显著分数。在这项工作中，我们获得了显着改善控制这一制度。我们通过结合transmon量子比特的简单性和定制的EM环境与高密度的离散模式，托管在超导超材料内来实现这一点。这产生了一种独特的设备，其中可以直接监控量子位和多达10种环境模式之间的杂交。此外，量子位共振的频率和加宽可以在原位彼此独立地调谐。我们的实验表明，我们的设备结合了这种可调谐性与超强耦合和量子位非线性系统中的其他相关的能量尺度。我们还开发了一个定量的理论描述，不包含任何唯象参数，并准确地考虑到我们的大规模量子线路的真空涨落制度的超强耦合和中间非线性。这个新平台的演示与定量建模相结合，使实验研究量子光学中的多体效应的前景更加接近。当前设备的限制是量子位的中间非线性。进一步推动它将诱导充分发展的多体效应，如巨大的兰姆位移或多模光场的非经典态。观察这种效应将在量子光学和量子杂质物理学之间建立有趣的联系。
2019-04-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dynamics of entanglement via propagating microwave photons
我们提出了一个简单的电路量子电动力学（QED）实验来测试两个超导量子比特之间纠缠的产生。与通常的腔QED图像不同，我们研究了耦合到开放传输线上的量子比特，它们通过传播光子的交换而纠缠。我们计算他们的动力学使用一个完整的量子场论超越超声波近似和探索各种制度，从弱耦合到最近推出的超强耦合制度。由于单光子以有限的速度沿直线运动，我们的理论表明光锥将时空分成两个不同的区域。在一个区域中，纠缠可能只会由于相关的真空涨落而产生，而在另一个区域中，来自交换光子的贡献显现出来。
2010-04-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con hep-ph
Generation and stabilization of a three-qubit entangled W state in circuit QED via quantum feedback control
电路腔量子电动力学（QED）被证明是一个强大的平台，以实现量子反馈控制方案，由于能够控制超导量子比特和微波电路。在这里，我们提出了一个简单的和有前途的量子反馈控制方案的超导电路QED系统中的三量子比特$W$态的确定性产生和稳定。该控制方案是基于多个量子比特的连续联合Zeno测量的色散制度，这使我们不仅能够推断量子比特的状态，进一步的信息处理，但也创建和稳定的目标$W$状态，通过自适应量子反馈控制。我们使用量子轨道方法模拟了所提出的量子反馈控制方案的动力学，并证明了在适度的环境退相干的存在下，平均状态保真度高于$0.9$可以实现和维持相当长的时间（远长于单量子比特退相干时间）。这种控制方案也被证明是强大的对测量效率低下和个人量子比特衰减率的差异。最后，对极化子型变换法和常用的绝热消除法消除腔模进行了比较。
2013-11-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
