DEC-QED: A flux-based 3D electrodynamic modeling approach to superconducting circuits and materials
该研究提出计算方法DEC-QED，基于离散外微分空间粗粒化公式，可在任意三维电磁环境中准确建模含约瑟夫森结的超导电路电动力学，捕捉相关超导现象与动力学，其规范不变表述适用于二次量子化，助力超导器件设计。
2023-04-16 cond-mat.supr-con physics.comp-ph quant-ph
Three qubit Grover's algorithm using superconducting quantum interference devices in cavity QED
提出了一种利用四能级超导量子干涉器件（SQUID）耦合到超导谐振腔实现三量子比特Grover算法的方案。该方案是基于谐振，非谐振腔场与SQUID的相互作用和经典微波脉冲的应用。我们表明，SQUID水平间距的调整过程中的门操作，绝热通道，和二阶失谐是不需要的，导致更快的实施。我们还表明，即使在存在能级衰减和腔耗散的情况下，也可以高保真地搜索标记态。
2013-08-21 cond-mat.supr-con quant-ph
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
Two-photon probe of the Jaynes-Cummings model and symmetry breaking in circuit QED
超导量子比特表现为人工二能级原子，并用于研究基本量子现象。在这方面，多光子激发的研究占据了核心地位。此外，将超导量子比特耦合到片上微波谐振器已经引起了电路QED领域。与量子光学腔QED相比，电路QED提供了固态电路固有的可调谐性。在这项工作中，我们报告了双光子驱动的Jaynes-Cummings模型的关键特征的观察结果，该模型揭示了耦合到片上谐振器的超导通量量子比特的上转换动力学。我们的实验和理论分析表明，量子比特-谐振腔系统中存在单光子和双光子驱动的能级反交叉。这是由于系统哈密顿量的对称性破缺，此时宇称变成了一个没有明确定义的性质。我们的研究提供了深入了解量子比特谐振器系统中的多光子过程和对称性的相互作用。
2008-05-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Fabrication and characterization of superconducting circuit QED devices for quantum computation
我们提出了电路量子电动力学（cQED）器件的制造和表征过程。我们已经制作了品质因数在10^4- 10^6范围内的3 GHz腔，这允许进入cQED的强耦合区。腔是通过光刻法制成的传输线谐振器。它们通过间隙电容器耦合到输入和输出端口。在高品质因数超导谐振器中，采用电子束光刻和多兰桥双角蒸发工艺制作了铝基库珀对盒。一个重要的问题是表征谐振器的品质因数。我们提出了一个射频特性的超导谐振器作为温度和磁场的函数。我们已经实现了不同版本的系统与不同的盒腔耦合，通过使用不同的反射镜和通过改变盒的几何形状。此外，cQED方法可以用作量子位内部损耗的诊断工具。
2004-11-28 cond-mat.supr-con
Cavity QED in superconducting circuits: susceptibility at elevated temperatures
我们研究了超导电路的性质，实现了腔QED。特别是，我们探讨了强耦合，低耗散，和升高的温度为当前和未来的实验相关的限制。我们专注于腔的磁化率，因为它可以直接实验解决，即，作为腔的阻抗或反射系数。为此，我们研究了高温下强耦合区的耗散Jaynes-Cummings模型。动力学的Bloch-Redfield形式主义。在低温下，当只有几个最低的水平被占用的磁化率可以作为一个独立的能级到能级跃迁的贡献之和。这对应于布洛赫-雷德菲尔德形式主义中的长期（随机相位）近似。在温度相当于和高于振荡器频率，许多转变变得重要，出现多峰结构。我们表明，在这个制度的长期近似打破，只要峰开始重叠。换句话说，磁化率不再是独立跃迁贡献的总和。我们对待系统的动力学数值精确对角化的量子位加多达200个状态的振荡器的哈密顿量。我们比较得到的结果与不长期近似，并找到一个定性的差异已经在中等温度下。
2004-03-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Engineering three-body interaction and Pfaffian states in circuit QED systems
我们展示了一个方案，工程师在电路QED系统中的三体相互作用，通过调整一个fluxonium量子比特。在正方形晶格中连接这样的量子位并以合成磁场的形式控制隧穿动力学，以用于系统的类光子激发，允许实现其基态是Pfronan波函数的父哈密顿量。此外，我们表明，除了次近邻隧穿稳定的基态，恢复预期的拓扑退化，即使是小晶格。最后，我们讨论了这些想法的实现与当前的技术。
2013-08-01 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con quant-ph
Digital Quantum Rabi and Dicke Models in Superconducting Circuits
提出了利用电路量子电动力学对量子Rabi和Dicke模型进行模拟-数字量子模拟的方法。我们发现，所有的物理制度，特别是那些是不可能实现的典型腔QED设置，可以模拟通过酉分解成数字步骤。此外，我们显示的狄拉克方程动力学的量子拉比模型时，模式频率消失的出现。最后，我们分析了现实的超导电路场景下，这一建议的可行性。
2014-12-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Floquet engineering bulk odd-frequency superconducting pairs
我们介绍了Floquet奇频超导对的概念，并建立了它们在时间周期的常规超导体中的出现，其中连续时间平移不变性被打破。我们表明，这些异国情调的库珀对是可能的，因为在时间周期系统的Floquet模式提供了一个额外的指数（Floquet指数），扩大了对对称性的分类，没有模拟在静态政权。因此，我们的结果提出了一个不同的路线奇频超导对和Floquet工程动态超导态铺平了道路。
2021-03-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Toolbox of resonant quantum gates in Circuit QED
我们提出了在电路量子电动力学中实现快速共振门用于量子信息处理。我们展示了如何在谐振器内适当利用三能级超导量子位构成了执行不同的两量子位谐振门的关键工具，与较慢的色散技术相比，提高了操作速度。为了说明谐振双量子比特门在电路QED中的好处，我们考虑通过使用谐振控制相位（CPHASE）和单量子比特门在N × N超导量子比特阵列中实现二维团簇态，其中产生时间随N线性增长。对于N = 3，并考虑到退相干机制，保真度超过60%的产生这种集群状态。
2010-08-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
A quantum memory with near-millisecond coherence in circuit QED
相干性的重大进展使超导量子线路成为容错量子计算的可行平台。为了进一步扩展能力，高度相干的量子系统可以充当这些电路的量子存储器。一个有用的量子存储器必须能够通过量子位快速寻址，同时保持卓越的相干性。我们展示了一种新型的超导微波腔结构，它对电路QED系统工程中遇到的主要损耗源具有很强的鲁棒性。该架构允许在谐振器中近毫秒存储量子态，而谐振器和transmon量子位之间的强耦合使得能够以MHz速率进行控制、编码和读出。观测到的相干时间比最好的超导量子比特提高了近一个数量级。我们的设计是一个理想的平台，研究相干量子光学和标志着一个重要的一步，硬件高效的量子计算与约瑟夫森结为基础的量子线路。
2015-08-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Phase sensitive Landau-Zener-Stückelberg interference in superconducting quantum circuit
由超导量子比特和谐振器组成的超导电路量子电动力学（QED）体系结构是探索量子物理和量子信息处理的有力平台。利用超导量子计算技术，我们实验研究了电路QED中的相敏Landau-Zener-Stückelberg（LZS）干涉现象。我们的实验涵盖了大范围的LZS跃迁参数，并证明了LZS诱导的类拉比振荡以及相位相关的稳态布居。
2021-01-28 cond-mat.supr-con quant-ph
Circuit QED detection of induced two-fold anisotropic pairing in a hybrid superconductor-ferromagnet bilayer
本文利用电路量子电动力学微波探针测量微米级超导体/铁磁体双层膜，发现诱导超流密度具有面内二重各向异性和节点 p 波三重态配对特征。
2023-06-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Beyond the Jaynes-Cummings model: circuit QED in the ultrastrong coupling regime
在腔量子电动力学（QED）中，光-物质相互作用是在最基本的水平上进行探索的，其中单个原子与存储在三维腔中的单光子耦合。随着电路QED的出现，这种通过实验探索量子物理基础的独特可能性得到了极大的发展，其中片上超导量子比特和振荡器分别扮演两级原子和腔的角色。在强耦合条件下，在相干性消失之前，原子和腔可以频繁地交换一个光子。这一重要的机制在腔QED和电路QED中都已经实现，但后者的设计灵活性和工程潜力允许将原子-腔耦合率与腔跃迁频率之间的比率提高到百分比水平以上。虽然这些实验是由著名的Jaynes-Cummings模型很好地描述的，但在超强耦合极限下，新的物理学被期待。在这里，我们报告的第一个实验实现的超导电路QED系统在超强耦合极限和Jaynes-Cummings模型的故障提出直接的证据。
2010-03-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Observation of high coherence in Josephson junction qubits measured in a three-dimensional circuit QED architecture
基于约瑟夫森结的超导量子线路在展示量子行为和可扩展性方面取得了快速进展。然而，未来的前景最终取决于约瑟夫森结的内在相干性，以及超导量子比特是否能够与其环境充分隔离。我们介绍了一种新的超导量子线路结构，它采用三维谐振器，在保持与控制信号足够耦合的同时抑制量子比特的退相干。利用这种新的结构，我们证明了约瑟夫森结量子比特是高度相干的，在不使用自旋回波的情况下，从$T_2 \sim 10 μ$到$20 μ$，并且高度稳定，没有$1/f$临界电流噪声的证据。这些结果表明，这些量子位中约瑟夫森结的整体质量将允许几个$10^{-4}$的错误率，接近纠错阈值。
2011-11-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Resolving photon number states in a superconducting circuit
电磁信号总是由光子组成的，尽管在电路域中，这些信号是以电压和电流的形式在导线上传输的，而且光子能量的离散性通常不明显。然而，通过将超导量子比特耦合到微波传输线上的信号，可以构建一个集成电路，其中即使是单个光子的存在或不存在也可以产生巨大的影响。这种系统被称为电路量子电动力学（QED），因为它是腔QED中原子-光子相互作用的电路等效。以前，电路QED器件被证明可以达到共振强耦合状态，其中单个量子位可以多次吸收和重新发射单个光子。在这里，我们报告了一个电路QED实验，它实现了强色散极限，一个新的制度，腔QED中，一个单光子有很大的影响量子比特或原子没有被吸收。这种强色散区的特点是量子比特跃迁可以分解为微波场每个光子数态的单独谱线。每条线的强度是在腔中找到相应光子数的概率的度量。这种效应已被用于区分相干场和热场，并可用于创建光子统计分析仪。由于这个过程没有光子被吸收，人们应该能够通过测量产生光的非经典态，并执行量子比特-光子条件逻辑，这是量子计算机逻辑总线的基础。
2006-08-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Circuit-QED analogue of a single-atom injection maser: Lasing, trapping states and multistability
本文研究了一个超导单电子晶体管（SSET），它通过其中一个约瑟夫森结的相位差耦合到LC振荡器。这导致了SSET和振子之间的强非谐耦合。这种耦合可以随光子数的变化而振荡，这使得该系统非常类似于单原子注入脉塞。然而，基于超导电路的设计的优点是强耦合和存在标准方法来测量振荡器中的辐射场。这使得在电路量子电动力学装置中研究单原子注入脉塞的许多效应成为可能。
2010-12-16 cond-mat.supr-con
Cavity QED with separate photon storage and qubit readout modes
我们提出了实现腔量子电动力学设置，其中强烈不同的寿命的光子工程在不同的谐波模式相同的腔。我们在超导传输线谐振器中实现了这一点，超导量子比特耦合到不同的模式。一个腔模式强耦合到用于量子比特状态读出的检测线，而第二个长寿命模式用于光子存储和相干量子操作。我们演示了基于边带的光子相干性测量，n个光子Fock态的产生和边带Rabi频率与n的平方根的缩放，使用可以扩展到实现基于边带的双量子位逻辑门的方案。
2009-11-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Crossover from weak to strong coupling regime in dispersive circuit QED
研究了超导量子比特与阻尼谐振子色散耦合时的退相干。我们超越了弱量子位振荡器耦合，我们与相位Purcell效应相关联，并进入强耦合状态，具有质的不同行为的退相速率。我们确定，并给出了一个物理直观的讨论这两种退相干机制。我们的结果可以应用，小的调整，到各种各样的其他物理系统，如。G.捕获离子和腔QED，推进理论和实验退相干研究。
2007-10-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Chiral Symmetry breaking in Three Dimensional QED
三维量子电动力学（QED $_3$）是研究高$T_c$铜化合物相图中欠掺杂非超导区的有效理论，近年来引起了人们的广泛关注。我们提出的结果，从晶格模拟的非紧凑版本的理论，以解决问题的手征对称性是否自发破缺时，费米子的味道$N_f$的数量小于一个临界值$N_{fc}$。我们的结果提供了强有力的证据，QED $_3$是手征对称的$N_f \geq 1.5$，这意味着一个赝能隙相分离的超导相从反铁磁相。
2008-08-20 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con hep-lat
Switchable ultrastrong coupling in circuit QED
超导量子线路具有进行量子信息处理和发展片上微波量子光学的必要条件。从最初的几能级超导系统（量子比特）到它们与微波谐振器的强耦合，现在是考虑传播量子微波的产生和表征的时候了。在本文中，我们设计了一个在一般框架中必不可少的关键成分：量子位和传输线之间的可切换耦合，它可以在超强耦合状态下工作，其中耦合强度接近量子位跃迁频率。我们提出了几种设置，其中两个或多个回路的约瑟夫森结直接连接到一个封闭的（腔）或开放的传输线。我们证明，该电路引起的耦合，可以调制的强度和类型。鉴于最近的研究显示了超强机制的可访问性，我们希望我们的想法能在正在进行的实验中产生直接影响。
2009-12-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Photon Frequency Conversion in High-$Q$ Superconducting Resonators: Axion Electrodynamics, QED & Nonlinear Meissner Radiation
本研究分析了高Q超导谐振腔中迈斯纳电流引发的光子频率转换效应，对比了其与轴子、EH相互作用介导的光-光散射的信号强度及背景影响，提出双腔等装置可抑制迈斯纳与泄漏背景，为轴子与QED探测提供参考。
2024-12-02 cond-mat.supr-con hep-ph
Floquet engineering in superconducting circuits: from arbitrary spin-spin interactions to the Kitaev honeycomb model
我们推导了一个理论，通过周期性的时间调制的单个量子比特或量子比特的相互作用，在超导电路中产生任意的自旋-自旋相互作用。在我们的方法中的调制频率是在微波或射频制度，使所需的领域可以产生与标准发电机。其中，我们的方法是适合于生成自旋晶格，表现出量子自旋液体的行为，如Kitaev的蜂窝模型。
2018-08-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con 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
Circuit QED flip-flop memory with all-microwave switching
我们提出了一个理论上的建议，微波驱动电路组成的超导谐振器和量子比特，表现出一个稳定的行为，我们提出了一个简单的机制，允许单光子或少光子微波脉冲作为设置和重置信号，切换电路之间的稳定模式。由此产生的系统构成了一个超低能量的设置复位触发器，我们表明，它的记忆寿命远远超过存储在其任何单独的组件的状态的寿命。
2014-09-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Circuit QED with a Flux Qubit Strongly Coupled to a Coplanar Transmission Line Resonator
我们提出了一个超导磁通量子比特耦合到高Q共面谐振器的电路量子电动力学方案。假设现实的电路参数，我们预测，它是可能达到强耦合制度。讨论了单光子产生和量子非破坏性测量等应用的途径。
2007-06-11 cond-mat.supr-con
Zeno physics in ultrastrong circuit QED
研究了超导量子比特与微波谐振腔强相互作用和超强相互作用中的Zeno和反Zeno效应。使用一个模型的一个经常测量的二能级系统与量子化模式的相互作用，我们表现出不同的行为和总控制的芝诺时间取决于是否可以应用在Jaynes-Cummings模型中的行波近似，或没有。我们重新展示了我们的结果与初始场态的性质的强依赖性，并提出了量子层析成像的应用。
2010-08-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Climbing the Jaynes-Cummings Ladder and Observing its Sqrt(n) Nonlinearity in a Cavity QED System
腔量子电动力学（QED）已经非常活跃的领域，传统上在原子系统中进行研究，最近随着半导体和超导系统实验的出现而获得了额外的动力。在这些固态实现中，新颖的量子光学实验通过随意设计许多特征参数的可能性而得以实现。在腔QED中，真空拉比模分裂的观测是在单量子水平上探索物质-光相互作用本质的标志性实验。然而，这种效应至少在原理上可以经典地解释为两个耦合线性振荡器的正常模式分裂。有人认为，观察到的Jaynes-Cummings能梯中的共振原子-光子耦合强度与光子数n的平方根的标度足以证明该系统是量子力学的性质。在这里，我们报告了这种特征量子非线性的直接光谱观察。测量耦合系统的光子自由度，我们的测量提供了明确的，长期以来一直寻求的光谱证据的量子性质的共振原子场相互作用腔QED。我们探索原子光子叠加态涉及到两个光子，使用光谱泵浦和探测技术。实验是在电路QED装置中进行的，该装置利用超导量子比特的大偶极耦合强度和长相干时间实现了超强耦合。
2009-02-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Toolbox for nonreciprocal dispersive models in circuit QED
本文提出一种系统方法，构建有效色散Lindblad主方程，用于描述弱非谐超导电路与无耗散非互易线性系统的耦合，扩展了现有工具箱以支持非互易元件、杂散耦合和集体耗散，为复杂超导量子处理器和量子模拟器设计提供基础。
2024-09-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Enhanced coherence in superconducting circuits via band engineering
在被约瑟夫森结中断的超导电路中，能谱对不同岛上的偏移电荷的依赖性通过阿哈罗诺夫-卡希尔效应是$2e$周期性的，并且类似于反映约瑟夫森势对称性的晶体能带结构。我们表明，高次谐波约瑟夫森元件描述的$\cos(2φ)$能量-相位关系提供了更大的自由度来定制的约瑟夫森势的形状和设计具有多重峰的平带和狄拉克点在电荷布里渊区的频谱。平坦能带提供噪声不敏感的量子态，并且能带工程可以帮助提高系统的相干性。我们讨论了一个修改后的版本的磁通量子比特，实现原则上没有从电荷噪声退相干，并介绍了一个磁通量子，显示自旋一狄拉克频谱，同时引用强大的电荷和磁通噪声。
2020-12-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Macroscopic Quantum Criticality in a Circuit QED
研究了两个强耦合电荷量子比特与片上传输线谐振器提供的单模量子场相互作用的腔量子电动力学（QED）。我们分析了该超导电路QED系统的缀饰态结构和任意两个缀饰态之间电磁感应跃迁的选择规则。分析了它的宏观量子临界性，即基态能级交叉，这是由Ising型量子位间耦合和可控制的在位势之间的竞争引起的.
2006-01-04 cond-mat.supr-con quant-ph
Cavity QED with hybrid nanocircuits: from atomic-like physics to condensed matter phenomena
电路QED技术已经被用于以高灵敏度操纵和探测耦合到微波腔的超导量子比特的量子态。最近，已经有可能制造新的设备，其中超导量子比特被混合介观电路所取代，该混合介观电路结合了纳米导体和金属储存器。这种介观QED为研究电子电路中光与物质的相互作用提供了一个新的实验平台。在这里，我们提出了介观量子电动力学的实验状态的艺术和它的理论描述。第一类实验集中在人工原子极限，其中一些准粒子被困在纳米电路束缚态。在这种限制下，电路QED技术可以用来操纵和探测电子自由度，如约束电荷，自旋或Andreev对。第二类实验包括使用腔光子来揭示纳米导体和费米子库之间的电子隧穿动力学。例如，近藤效应，接地金属接触引起的电荷弛豫，和电压偏置水库引起的光电发射已被研究。纳米导体和费米子库之间的隧道耦合也使人们能够获得分裂的库珀对，或马约拉纳束缚态。腔光子是研究这些奇异凝聚态的一种新的定性工具。
2017-09-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Comment on `Vacuum Rabi Splitting in a Semiconductor Circuit QED System' by Toida et al., Phys. Rev. Lett. 110, 066802 - Published 6 February 2013
Toida等人在他们最近的文章[Phys. Rev. Lett. 110，066802（2013）]，他们“报告了在与超导共面波导（CPW）谐振器耦合的GaAs/AlGaAs双量子点（DQD）电荷量子位中直接观察到真空拉比分裂”。在这篇评论中，我们挑战了他们论文中的主要主张，并表明他们的结果：a）没有提供任何真空拉比振荡的证据，b）没有提供任何真空拉比分裂的直接证据。
2013-04-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
QED3 theory of pairing pseudogap in cuprates: From d-wave superconductor to antiferromagnet via "algebraic" Fermi liquid
高$T_c$铜氧化物超导体与传统超导体的区别主要体现在三个方面：超导态起源于强关联的Mott-Hubbard绝缘体，序参量具有d波对称性，超导涨落起着重要作用。我们制定了一个理论的pseudogap状态的铜酸盐利用这些不寻常的功能。赝能隙相的有效低能理论与（2+1）时空维的（各向异性）量子电动力学（QED $_3$）是等价的.狄拉克费米子的作用是由节BdG准粒子发挥的，而无质量的规范场则是通过量子涡旋-反涡旋自由度的解束缚而产生的。给出了QED $_3$理论的详细推导过程，并对赝能隙态进行了一些主要的物理推论。我们专注于对称QED $_3$的属性，并提出，在配对保护它承担的作用，让人想起在传统的金属费米液体理论所发挥的作用。
2002-07-10 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con hep-ph
Quantum Simulations of Relativistic Quantum Physics in Circuit QED
本文提出了一种电路量子电动力学中相对论量子物理的模拟方案。通过使用三个经典的微波驱动器，我们表明，超导量子比特强耦合到谐振腔场模式可以用来模拟狄拉克方程和克莱因悖论在所有制度的动力学。使用相同的设置，我们还提出了实施的Foldy-Wouthuysen正则变换，之后的位置算子的时间导数成为一个常数的运动。
2013-05-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.supr-con
Dynamical polaron ansatz: a theoretical tool for the ultra-strong coupling regime of circuit QED
在这项工作中，我们开发了一个半解析变分分析研究的性质的几个光子激发与收集的量子发射器的制度，超越了旋转波近似。该方法可以用来近似计算超导量子比特在开放传输线中的静态和动态性质，包括散射实验中的自发发射谱和共振谱。近似是定量准确的相当强的耦合，所示的矩阵产品状态数值方法的直接比较，并提供了一个很好的定性描述更强的耦合远远超出马尔可夫制度。
2015-12-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Photodetection of propagating quantum microwaves in circuit QED
我们开发的超材料的理论组成的离散量子吸收器阵列内的一维波导，实现了高效率的微波光子探测器。一个基本的设计包括几个亚稳态超导纳米电路内传播和耦合到一个一维波导中的电路QED设置。由于对光子激发的选择性吸收，{ \it传播}量子微波场的到达会引起吸收体内部能级布居的不可逆转的变化。这种设计是研究使用一个正式的，但简单的量子场论，这使我们能够评估单光子吸收效率为一个和多个吸收体设置。作为一个例子，我们考虑一个特定的设计，结合了共面同轴波导与超导相位量子比特，一个自然的，但不是唯一的操场实验实现。这项工作和一个可能的实验实现可能会刺激“全光”量子信息处理与传播量子微波的到来，其中微波光电探测器可以发挥关键作用。
2009-06-23 astro-ph.IM cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Protecting a superconducting qubit from energy decay by selection rule engineering
原子系统的量子控制在很大程度上是由大多数真实原子光谱中丰富的选择规则结构实现的。它们的宏观超导对应物缺乏这种特征，仅限于具有大偶极子的单一过渡类型。在这里，我们报告了一个超导人造原子与可调的过渡偶极子，设计，使其禁戒（量子位）跃迁可以分散与微波光子相互作用，由于虚拟激发的允许跃迁。由于这种效应，我们已经证明了量子比特的能量衰减寿命的原位调谐超过两个数量级，超过$2~\textrm{ms}$的值，同时保持跃迁频率固定在$3.5~\textrm{GHz}$附近
2017-05-22 cond-mat.supr-con
Quantum criticality of d-wave quasiparticles and superconducting phase fluctuations
我们提出了欠掺杂铜氧化物QED $_3$理论的有限温度推广。该理论描述了节状准粒子，其与量子增殖涡旋-反涡旋对的相互作用由涌现的U（1）规范场表示。有限的温度引入了一个尺度，超过这个尺度，涡度空间分量中的长波长波动被抑制。结果表明，赝能隙态的自旋磁化率在低T时受$T^2$约束，在较高的$T$时与$\sim T$交叉，而低$T$电子比热标度为$T^2$，反映了QED $_3$的热力学性质.威尔逊比消失为$T\to 0$。这种非费米液体行为源于两个一般原理：准粒子和波动涡旋的"规范"相互作用引起的自旋相关性，以及T = 0固定点的"相对论"标度。
2003-12-02 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Reducing intrinsic decoherence in a superconducting circuit by quantum error detection
量子信息处理的一个基本挑战是减少环境引起的错误的影响。量子错误检测（QED）提供了一种处理这种错误的方法，其中当检测到错误时，错误被拒绝。在这里，我们展示了一个QED协议的基础上的量子un-collapsing的想法，使用这个协议来抑制能量弛豫由于环境中的三量子位超导电路。我们将量子信息编码在一个目标量子比特中，并使用另外两个量子比特来检测和拒绝由能量弛豫引起的错误。该协议将量子态的存储时间提高了大约三倍，代价是成功的概率降低。这构成了第一个基于算法的实验演示，以提高存储在量子位中的量子态的寿命。
2013-09-01 cond-mat.supr-con quant-ph
Engineering superconducting properties of multiferroic copper oxide heterostructures
氧化物异质结构已多次被证明在界面处显示顶端特性，其中一些有利于形成二维电子系统，以及高转变温度超导性。在这项研究中，我们提出了一种新的异质结构，潜在地实现近室温超导，通过在铜酸盐界面的铁电体的载流子注入。利用密度泛函理论指导下的数字设计方法，对XTiO 3/XCuO 3/XTiO 3体系进行了深入的研究，证实了在氧化亚铜界面处形成了二维电子气.通过晶格参数的操纵，二维电子气形成的关键成分进行了探索。本文应用集团动力学平均场论在氧化亚铜平面上研究了XTiO_3/XCuO_3/XTiO_3系统的超导性质。其结果是，我们看到一个显着增加的超导有序参数附近的完全占领制度，一个已知的标记超导转变温度。
2022-12-20 cond-mat.supr-con
Charge-Noise Insensitive Chiral Photonic Interface for Waveguide Circuit QED
手征光子界面是一个量子系统，它具有向左和向右发射光子的不同概率。片上兼容的手性界面在光-物质相互作用的基础研究和量子信息处理的应用中都具有重要的意义。我们提出了这样一种基于超导电路的手征界面，它具有宽带宽、丰富的可调谐性和对制造变化的高容忍度。拟议的接口包括一个核心，使用库珀对盒（CPB）打破时间反演对称性，和两个超导transmons连接核心的方式让人想起一个巨大的原子波导。"transmons形成了一种与核心解耦的状态，类似于原子物理学的暗态，使整个界面对CPB电荷噪声不敏感。所提出的接口可以扩展到实现一个宽带全无源片上微波光子环行器。
2021-12-01 cond-mat.supr-con quant-ph
Engineering two-mode entangled states between two superconducting resonators by dissipation
我们提出了一个实验可行的方案来合成两个超导谐振器的双模连续变量纠缠态，这两个超导谐振器由两个带隙可调的超导量子比特连接。结果表明，在双色微波场的适当驱动下，两个谐振腔中的光子场的定态可以通过耗散量子动力学过程被冷却并转向到双模压缩真空态，而超导量子比特保持在它们的基态.在这个方案中，量子位的衰变起着积极的作用，可以帮助驱动系统到目标状态，从而将有害的噪声源转换为资源。
2012-05-22 cond-mat.supr-con quant-ph
Detecting ground state qubit self-excitations in circuit QED: slow quantum anti-Zeno effect
在这项工作中，我们研究了一个超强耦合量子比特腔系统受到缓慢重复测量。我们证明，即使在几个不完美的测量，它是可能的，以检测量子位从其自由基态的激发态的过渡。激发概率以指数形式快速增长，类似于量子反芝诺效应。本文所描述的动力学和物理过程是当前超导电路技术所能理解的。
2011-07-14 cond-mat.supr-con quant-ph
Non-volatile superconducting tunnelling magnetoresistance memory enabled by exchange-field gap engineering
Indian Institute of Technology Bombay（印度理工学院孟买分校）；University of Tennessee, Knoxville（田纳西大学诺克斯维尔分校）；Victoria University of Wellington（惠灵顿维多利亚大学）
本文提出一种非易失性超导隧道磁电阻记忆器件，通过交换场间隙工程实现全超导温度范围内的低温存储，具有低功耗和高兼容性的特点。
2026-04-24 cond-mat.supr-con physics.app-ph
Cavity QED in a molecular ion trap
提出了一种利用片上超导微波谐振器研究囚禁分子离子的量子信息和高分辨光谱学的方法。分子离子与中性分子相比有几个优点。离子可以被加载到深（1 eV）RF陷阱，并被捕获独立的电偶极矩的旋转过渡。它们的电荷保护它们免受运动失相，并防止碰撞损失，允许1秒的相干时间时，用作量子存储器，与检测的单分子可能在<10毫秒。分析的检测效率和相干性的分子。
2010-09-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.atom-ph
Two-resonator circuit QED: Dissipative Theory
本文对耗散双谐振子电路量子电动力学系统量子开关进行了理论研究。在那里，两个超导谐振器之间的可切换耦合由在色散状态下操作的超导量子位介导，其中量子位跃迁频率与谐振器的频率远失谐。在旋转波近似下推导了量子开关的有效哈密顿量，并利用Bloch-Redfield量子主方程方法研究了开关的耗散动力学。即使量子位没有动力学，我们也通过分析推导出量子位如何影响量子开关，并且我们估计了这种影响的强度。数值计算证实了分析结果，其中共振器之间的相干振荡，相干态和Fock态的衰减，共振腔-共振腔纠缠的衰减进行了研究。最后，我们提出了一个实验方案，通过测量谐振腔场的求积来提取量子比特和谐振腔的阻尼常数。
2010-03-22 cond-mat.supr-con quant-ph
Seamless high-Q microwave cavities for multimode circuit QED
多模腔量子电动力学-一个二能级系统同时与许多腔模相互作用-为量子信息处理和量子光学提供了一个通用的框架。由于长的相干时间和大的相互作用强度的组合，腔QED的领先实验平台之一涉及将超导电路耦合到3D微波腔。在这项工作中，我们实现了一个3D多模电路QED系统的单光子寿命为$2$ ms和合作的$0.5-1.5\times10^9$跨9个模式的一种新的无缝腔。我们展示了各种协议的通用单模量子控制适用于所有腔模式，只使用一个单一的驱动线。我们通过开发一种简单的长笛方法来实现这一目标，该方法用于创建单片超导微波腔，降低损耗，同时允许控制模式谱和模式-量子位相互作用。我们强调了这种技术的灵活性和易于实施，通过使用它来制造各种3D腔的几何形状，提供了一个模板，工程多模量子系统具有非常低的耗散。这项工作是实现硬件高效随机存取量子存储器和处理器的重要一步，也是探索光子量子多体物理的重要一步。
2020-11-11 cond-mat.supr-con quant-ph
Spin-1 models in the ultrastrong coupling regime of circuit QED
我们提出了一个模拟自旋1模型的超导电路平台。为此，我们考虑一个链的N个超强耦合量子比特谐振器系统通过接地SQUID相互作用。量子位谐振器系统的非谐谱和全局宇称对称性所施加的选择规则允许我们通过施加到SQUID的AC脉冲来激活良好控制的两体量子门。我们表明，我们的建议有相同的模拟时间为任何数量的自旋1相互作用的粒子。该方案可以在最先进的电路QED在超强耦合制度。
2018-02-06 cond-mat.supr-con quant-ph
Superradiant quantum phase transition in a circuit QED system: a revisit from a fully microscopic point of view
为了检验实际系统中是否存在Dicke型量子相变，我们基于赝自旋的BCS理论，从微观多体角度重新建立了超导电路QED模型.从最小耦合原理出发，导出了具有正确荷电项的Dicke模型，证明了在N \rightarrow \infty极限下，电路QED系统可以发生超辐射量子相变.通过调节额外的参数，即约瑟夫森电容C_{J}与栅电容C_{g}的比值，以及常规的参数，即约瑟夫森能量E_{J}与充电能量E_{C}的比值，可以很容易地达到临界点。
2012-04-12 cond-mat.supr-con quant-ph
Non-equilibrium thermodynamics of continuously measured quantum systems: a circuit-QED implementation
我们提出了一个完全可操作的框架来研究量子系统$S$的非平衡热力学，该量子系统耦合到检测器$D$，其状态被连续监测，允许挑选出$S$的各个量子轨迹。我们专注于详细的波动定理和表征系统的熵产生。我们建立根本性的差异，相对于未监测的热力学，unitarily进化系统。我们考虑电路QED的典型例子，超导量子比特可以耦合到一个连续监测的谐振器，并显示使用最先进的实验参数的数值模拟。
2018-10-26 cond-mat.stat-mech cond-mat.supr-con quant-ph
Scalable quantum computing model in the circuit-QED lattice with circulator function
我们提出了一个可扩展的量子计算的电路量子电动力学（QED）架构的模型。在量子比特的Kagome晶格中，三个量子比特通过晶格顶点处的超导三结通量量子比特彼此连接。通过控制介入通量量子位的三个约瑟夫森结能量之一，我们可以实现耦合三个量子位中任意两个量子位对的环行器功能。这种选择性耦合使得能够在Kagome晶格中的两个最近邻量子位之间进行相互作用，并且通过执行连续的最近邻双量子位门，进一步实现整个晶格中的任何一对量子位之间的双量子位门操作。
2017-06-19 cond-mat.supr-con quant-ph
Realizing an $n$-target-qubit controlled phase gate in cavity QED: An approach without classical pulses
提出了一种利用腔QED中的原子实现多量子比特受控相位门的方法，即一个量子比特同时控制$n$目标量子比特。在该方案中，在整个门操作期间不需要使用经典脉冲。选通操作时间仅按$\sqrt{n}$缩放，因此与一次一个地发送原子通过腔相比，选通可以更快地执行。此外，实现该$n$ -目标-量子位控制相位门仅需要三个操作步骤。该方案具有很强的普适性，可以应用于其他物理系统，如耦合到谐振腔的超导量子比特、耦合到微球腔的NV中心或腔QED中的量子点。
2012-12-13 cond-mat.supr-con quant-ph
Superconducting Gap Engineering in Tantalum-Alloy-Based Resonators
本研究通过在钽中掺入20%铪实现超导能隙工程，将转变温度提升40%至6.09 K，且不增加低温损耗，为量子器件材料优化提供了新途径。
2025-10-16 cond-mat.supr-con physics.app-ph quant-ph
