Low-temperature tunable radio-frequency resonator for sensitive dispersive readout of nanoelectronic devices
我们提出了一个敏感的，可调的射频谐振器设计用于检测反应性变化的纳米电子器件稀释冰箱温度。谐振器采用GaAs变容二极管，以允许谐振频率的电调谐和与输入线的耦合。我们发现在55 mK时谐振频率调谐范围为8.4 MHz，在1.5 K时增加到29 MHz。为了评估不同调谐条件对性能的影响，我们将硅纳米线场效应晶体管中的量子点连接到谐振器，并测量由循环电子隧穿引起的器件电容的变化。在250 mK，我们得到了等效的电荷灵敏度为$43~μe / \sqrt{\text{Hz}}$时，谐振器和线阻抗匹配，并表明，这种灵敏度可以进一步提高到$31~μe / \sqrt{\text{Hz}}$通过重新调整谐振器。我们理解这种改进，通过使用等效电路模型，并证明，对于电容变化的最大灵敏度，除了阻抗匹配，一个高品质的谐振器，低寄生电容是理想的。
2019-03-27 cond-mat.mes-hall
Pulse-width modulated oscillations in a nonlinear resonator under two-tone driving as a means for MEMS sensor readout
MEMS Duffing谐振器由两个相邻的频率音调驱动进入非线性状态。我们表明，如果两个音驱动器是在一个频率的非线性振荡器的一个谐振响应存在，那么系统的输出将调制的弛豫周期引起的两个解决方案之间的周期性跳跃的谐振响应的分支。虽然跳跃是由驱动器的拍频引起的，但是这种弛豫或滞后循环的存在和周期不仅由两个驱动音调之间的拍频决定，而且还由它们的振幅和相对于设备谐振频率的失谐决定。我们同样演示了如何通过在设备中增加张力来调整周期，以及如何将这些振荡用作MEMS传感器的灵敏脉宽调制（PWM）读出的手段。
2018-12-11 cond-mat.mes-hall
Majorana Qubit Readout Using Longitudinal Qubit-Resonator Interaction
我们提出了一种基于参数调制的Majorana束缚态与共振器之间的纵向相互作用的量子非破坏Majorana量子比特读出协议。可以通过可调谐隧道势垒的微波频率栅极电压或通量控制来调制相互作用。量子位-谐振器耦合是指数精度的量子非破坏性，这是从马约拉纳零模式的拓扑性质继承的属性。用于单量子位读出的相同机制也可以扩展到执行多量子位测量，并用于制定远程纠缠门。
2019-06-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Characterization of a microwave frequency resonator via a nearby quantum dot
我们提出了测量的混合系统组成的微波传输线谐振器和横向量子点定义在GaAs异质结。这两个子系统的特点是分别和他们的相互作用进行了研究，通过监测的电导通过量子点。在谐振器中的强微波场的存在下，发现通过量子点的谐振电导降低，并归因于电子加热和调制的点电位。我们使用这种相互作用来演示使用量子点的谐振器透射光谱的测量。
2011-04-18 cond-mat.mes-hall
Phase readout of a charge qubit capacitively coupled to an open double quantum dot
研究了电荷量子比特与开放双量子点的电容耦合动力学。取决于量子位状态，通过开放量子点的传输可以是谐振的或非谐振的，使得量子位影响通过开放双点的电流。我们将初始量子比特状态与出现的瞬态电流峰值的大小相关联。这些量之间的关系使得不仅能够读出电荷，而且能够读出量子位的相位。
2010-03-08 cond-mat.mes-hall
Ultra-dispersive resonator readout of a quantum-dot qubit using longitudinal coupling
本文通过纵向耦合机制，在量子比特与谐振器频率失谐约10 GHz的超色散区域中，成功实现了对量子点混合量子比特的读出，展示了纵向耦合在半导体量子比特运行中的潜力。
2025-01-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
A Charge and Spin Readout Scheme For Single Self-Assembled Quantum Dots
我们提出了一种单自组装量子点的全光自旋初始化和读出的概念，并证明了它的可行性。我们的方法是基于可选通单点光电二极管结构，可以在充电和读出模式之间切换。在光学电子产生和存储之后，我们建议采用调谐到单个带负电荷的激子跃迁的圆偏振光脉冲的自旋条件吸收来将驻留电子的自旋信息转换为电荷占据。然后将器件切换到电荷读出模式允许我们使用非共振发光来探测量子点（1e，2e）的电荷状态。驻留电子的自旋取向然后通过量子点中的双电荷和单电荷跃迁的光致发光产率来反映。为了验证这种自旋读出概念的可行性，我们应用时间门控光致发光来确认可以在同一点上进行选择性光学充电和电荷状态的高效非微扰测量。结果表明，通过切换量子点附近的电场，充电速率可以在有效电子产生的状态和读出状态之间切换，其中电荷占据以及因此点的自旋状态可以在毫秒时间尺度上经由PL测试，而不改变它。
2008-04-02 cond-mat.mes-hall
Parity and singlet-triplet high fidelity readout in a silicon double quantum dot at 0.5 K
我们演示了单重态-三重态读出和奇偶校验读出，可以区分T0和极化三重态。在温度为$0.5~K$时，当读出时间为$20~μ$ s和$99\%$为$4~μ$ s时，我们获得了平均保真度高于$99.9\%$的高保真度自旋读出.我们初始化一个单重态在一个单一的点与保真度高于$99\%$和分离的两个电子，同时保持相同的自旋状态与$a \approx 95.6\%$保真度。
2022-07-21 cond-mat.mes-hall
Evanescent field optical readout of graphene mechanical motion at room temperature
石墨烯机械谐振器最近吸引了相当多的关注，用于精密力和质量传感应用。迄今为止，它们的振荡运动的读出通常需要低温条件来实现高灵敏度，这限制了它们的应用范围。在这里，我们报告的第一个演示的倏逝光读出的石墨烯运动，使用的方案，不需要低温条件下，并在室温下表现出增强的灵敏度和带宽。我们利用高$Q$微球来实现70 $μ$ m直径石墨烯鼓形谐振器的倏逝波读出，其信噪比大于25 dB，对应于$S_{N}^{1/2} = $ 2.6 $\times 10^{-13}$ m $\mathrm{Hz}^{-1/2}$的转导灵敏度。使用该谐振器的力测量的灵敏度受到驱动谐振器的热噪声的限制，对应于室温（T = 300 K）下具有35 kHz带宽的$F_{min} = 1.5 \times 10^{-16}$ N ${\mathrm{Hz}}^{-1/2}$的力灵敏度。在30 $μ$ m石墨烯鼓上的测量具有足够的灵敏度来分辨最低的三个热驱动机械共振。
2014-08-07 cond-mat.mes-hall
Preparation and Readout of Multielectron High-Spin States in a Gate-Defined GaAs/AlGaAs Quantum Dot
我们报道了在GaAs/AlGaAs单量子点中利用量子霍尔边缘态耦合的自旋滤波制备和读出多电子高自旋态、三电子四重态和四电子五重态。读出方案包括从多电子到双电子自旋状态的映射和随后的双电子自旋读出，从而避免了需要解决密集的多电子能级。使用这种技术，我们测量的高自旋态的弛豫，并发现它们是一个数量级的速度比低自旋状态。用精确对角化方法对自旋弛豫速率进行了数值计算，结果与实验符合较好。该技术为量子点中高自旋态的研究和应用提供了新的工具。
2021-08-31 cond-mat.mes-hall
Selective Optical Charge Generation, Storage and Readout in a Single Self Assembled Quantum Dot
我们报道了单量子点电荷存储器件的研究。该设备允许选择性的光学充电的一个单一的点与电子，这些电荷的存储时间尺度远长于微秒和可靠的光学读出的电荷占用使用时间选通光致发光技术。该装置使我们能够直接调查在高电场超过4 μ s的时间尺度的电子依赖于电场的隧穿逃逸动力学。结果表明，这种结构和测量技术可以用来研究微秒时间尺度上的单量子点的电荷和自旋动力学。
2009-01-20 cond-mat.mes-hall
Lasing and transport in a coupled quantum dot-resonator system
研究了耦合到传输线谐振器的双量子点。通过驱动电流通过双点，可以创建点能级之间的粒子数反转，并且在尖锐的共振窗口内生成辐射场的激光发射状态。输运电流与激光态有关。锐共振条件允许解决点特性中的小差异。研究了量子点中的耗散过程及其对激光和输运行为的影响。
2013-09-24 cond-mat.mes-hall
Time Resolved Control of Electron Tunnelling Times and Single-shot Spin Readout in a Quantum Dot
我们正在追求的能力，在量子点电路涉及两个以上的量子点执行时间分辨操纵单自旋。在本文中，我们展示了完整的计数统计，以及平均技术，我们用来校准隧道势垒。我们利用这一点，以实现Single Shot单自旋读出的设备中的设计，以形成一个三重量子点潜力的代尔夫特协议。我们能够调整隧道时间超过三个数量级。在10T下，我们得到了300微秒的自旋弛豫时间。
2009-10-16 cond-mat.mes-hall
Quantum dot admittance probed at microwave frequencies with an on-chip resonator
我们提出了一个量子点隧道耦合到二维电子气的动态导纳的微波频率测量。测量是通过一个高品质的6.75 GHz的片上谐振器电容耦合到点。谐振器的频率被发现移动向下和向上接近对应于系统的电抗的符号从电容性到电感性的变化的点的电导谐振。观测结果与散射矩阵模型一致。电抗的符号取决于点与电导谐振的失谐以及相对于谐振器频率的到引线的隧道速率的幅度。当隧道耦合和温度与谐振器频率相比足够小时，在电导谐振上观察到感应响应。
2012-10-03 cond-mat.mes-hall
Dispersive readout of a silicon quantum dot with an accumulation-mode gate sensor
灵敏的电荷检测使得固态系统中的量子位读出成为可能。最近，一种替代完善的电荷检测通过片上静电计已经出现，在原位门检测器和射频色散读出技术的基础上。这种方法有望通过消除对专用于感测的额外设备组件的需求来促进可扩展性。在这里，我们执行基于栅极的色散读出的积累模式硅量子点。我们观察到，积累模式的门检测器的响应显着影响其偏置电压，特别是如果这超过了电子积累的阈值。我们讨论和解释这些结果的色散响应的竞争电容的贡献。
2017-05-23 cond-mat.mes-hall
Lasing and transport in a quantum dot-resonator circuit
研究了相干耦合到电磁谐振腔的双量子点系统。通过点系统的电流可以在点能级中产生粒子数反转，并且在窄的谐振窗口内，在谐振器中产生激光状态。激光态与输运性质有关。一方面，这允许经由电流测量来探测激光发射状态。另一方面，所得到的窄电流峰值允许解决点特性中的小差异，例如，两个点的塞曼分裂有一个小差异。对于现实的情况，放松过程有明显的后果。值得注意的是，它们甚至可以通过在非共振自旋通道中释放被捕获的粒子数来提高不同自旋状态之间的分辨率。
2011-07-28 cond-mat.mes-hall
Rapid microwave-only characterization and readout of quantum dots using multiplexed gigahertz-frequency resonators
超导谐振器能够快速表征和读出介观量子器件。因此，找到仅使用谐振器在这样的设备上执行感兴趣的测量的方法具有很大的实际意义。我们报道了一个InAs纳米线多量子点器件的实验研究，通过探测GHz谐振器连接到设备。首先，我们展示了准确提取的直流电导测量的高频导纳。因为我们的技术不依赖于DC校准，所以它可能会减少半导体量子位器件中对DC测量的需求。其次，我们展示了多路复用栅极传感和微秒时间尺度上的电荷隧穿检测。色散谐振器位移的GHz检测允许快速获取电荷稳定性图，以及在一微秒内以高达15的信噪比解析器件中的电荷隧穿。我们的测量结果表明，GHz频率的谐振器可以作为一个通用的工具，快速调谐和高保真读出的半导体量子比特。
2021-03-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
Rapid high-fidelity spin state readout in Si/SiGe quantum dots via radio-frequency reflectometry
硅自旋量子比特作为容错量子计算的可扩展量子比特平台显示出巨大的前景。然而，量子纠错所需的电荷和自旋状态的快速高保真读出仍然是难以捉摸的。射频反射测量使得能够快速高保真读出GaAs自旋量子位，但是积累模式Si量子点器件的相对大的电阻和电容使得射频反射测量在这些平台中具有挑战性。在这项工作中，我们实现了射频反射在Si/SiGe量子点设备重叠的栅极，通过微小的设备级的变化，消除这些挑战。我们证明了电荷状态读出的保真度在99.9%以上，在300 ns的集成时间。我们通过传统的泡利自旋阻断和电荷锁存机制测量了双量子点的单重态和三重态，在2.08 $μ$ s和1.6 $μ$ s的积分时间内，我们分别获得了82.9%和99.0%的最大结晶度。我们还使用射频反射仪进行单次读出的单自旋状态通过自旋选择性隧道在微秒级的集成时间。
2020-07-08 cond-mat.mes-hall
Complete readout of two-electron spin states in a double quantum dot
我们提出并证明了用静电计探测双量子点中双电子系统的自旋态的完全读出。该协议是基于重复的Single Shot测量使用泡利自旋封锁和我们的能力，以调整在快速的时间尺度上的失谐和interdot隧道之间的耦合GHz和亚赫兹制度。三个不同的操纵和测量的序列允许确定自旋是否处于S、Tzero、Tplus或Tminus状态。这项工作的重点是减少自旋读出的开销，这是扩大自旋量子位平台的一个重要挑战。
2022-09-01 cond-mat.mes-hall
Correlation between lasing and transport properties in a quantum dot-resonator system
研究了相干耦合到电磁谐振腔的双量子点系统。通过适当地偏置系统，可以在点水平之间产生粒子数反转。产生的激光状态存在于一个狭窄的共振窗口内，其中的传输电流与激光状态相关。它允许通过电流测量来探测激光发射状态。此外，所得到的窄电流峰值为高分辨率测量的设置的应用开辟了前景。
2011-09-06 cond-mat.mes-hall
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
Noise spectrum of a quantum dot-resonator lasing circuit
双量子点中的单电子隧穿过程可以在与量子点系统相干耦合的电磁谐振器中诱导出激光态。在这里，我们研究了在激光区的传输电流的噪声特性，即，零频率散粒噪声以及噪声频谱。前者在接近激光跃迁时表现出明显的超泊松行为，而在激光态深处表现出亚泊松行为。噪声谱包含关于耦合点谐振器系统的相干动力学的信息。由于光子的激发，它在与谐振器的频率相匹配的频率处显示出明显的结构。对于强interdot库仑相互作用，我们发现在自相关噪声谱的左，右结，我们追溯到非相干隧穿通道中的不对称性的不对称性。
2013-08-19 cond-mat.mes-hall
Lasing in a coupled hybrid double quantum dot-resonator system
本文从理论上研究了双量子点隧道与超导金属和超导导线耦合的电压偏置混合双量子点在电磁谐振腔中产生激光的可能性。利用么正变换，我们在行波近似下导出了谐振子-双量子点相互作用的哈密顿量，揭示了该系统中的激光是由系统态密度中Andreev能级之间的电子跃迁介导的.此外，通过采用马尔可夫主方程纳入电子和光子自由度的耗散效应，我们数值计算的稳态约化密度矩阵的系统，从我们确定的平均光子数和它的统计在谐振腔中的各种参数制度。我们发现，在一些适当的参数配置，激光可以显着增强，由于在系统中的多个Andreev能级之间的电子跃迁的可能性。
2020-03-21 cond-mat.mes-hall
Optimal dispersive readout of a spin qubit with a microwave resonator
半导体自旋量子比特与超导微波谐振器的强耦合最近得到证实。这些突破为量子信息处理铺平了道路，该处理将固态自旋量子比特的长相干时间与现有超导量子比特实现的长距离连接、快速控制和快速高保真量子非破坏读出相结合。本文从理论上分析和优化了半导体双量子点通过电偶极矩耦合到微波谐振腔中的单自旋色散读出。强自旋-光子耦合源于电子自旋在局部磁场梯度中的运动。我们计算的信噪比（SNR）的读出占Purcell自旋弛豫和自旋弛豫所产生的半导体内的固有电噪声。我们表达的最大可实现的SNR与这两个耗散过程相关的协同性。我们发现，而协同效应的DQD和谐振器之间的偶极耦合的强度增加，它不依赖于磁场梯度的强度。然后，我们优化作为实验可调DQD参数的函数的SNR。我们确定了参数空间的宽区域，其中量子比特上的谐振器光子的不必要的反作用很小。此外，我们发现，耦合的谐振器到其他DQD过渡可以提高SNR的至少两个因素，一个“跨越”的效果，只发生在非零能量失谐的DQD双阱势。我们估计，与目前的技术，单次拍摄读出的范围$82-95\%$的精度可以实现在几个$μ\textrm{s}$的读出时间，而不需要使用Purcell过滤器。
2020-01-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dispersive readout of valley splittings in cavity-coupled silicon quantum dots
体硅的能带结构具有六重谷简并。Si/SiGe量子阱系统中的应变部分地提升了谷简并，但是设置两个最低谷的分裂的材料因素仍在深入研究中。提出了一种精确测量超导微波谐振器中Si/SiGe双量子点谷分裂的方法。我们发现双量子点能级谱中的低谷态导致了腔传输中容易观察到的特征。这些特征产生半导体双量子点的微观能级结构的“指纹”，提供谷分裂和谷间耦合率的有用信息。
2016-07-29 cond-mat.mes-hall
Optical pumping and non-destructive readout of a single magnetic impurity spin in an InAs/GaAs quantum dot
我们报告的共振光泵浦的|\pm 1>在InAs/GaAs量子点中的单个Mn掺杂剂的自旋态，所述量子点自身嵌入在电荷可调谐器件中。实验依赖于当施加合适的纵向磁场时达到的“W”转变方案。光泵浦是通过中心Λ系统在中性激子能量X 0处的共振激发实现的。对于一个特定的栅极电压，观察到的红移的带电激子X-的光致发光，这使得非破坏性读出的自旋极化。任意自旋准备|+1>或|证明了以接近或高于50%的极化为特征的-1>状态。
2011-09-05 cond-mat.mes-hall
Microwave-resonator-detected excited-state spectroscopy of a double quantum dot
作为电路量子电动力学（cQED）耦合系统的一个应用，超导谐振器在超导-半导体混合结构的高灵敏度测量中发挥着重要作用。利用高阻抗NbTiN谐振腔，通过在GaAs双量子点（DQD）的一个栅电极上施加电压脉冲，对DQD进行了激发态光谱研究。脉冲训练调制DQD能量失谐，并在零失谐处引起电荷态跃迁。利用共振腔的灵敏度，我们根据泡利不相容原理在能谱中区分了不同的自旋态跃迁。此外，我们实验研究如何interdot隧穿率修改的谐振腔响应。实验结果与基于我们模型的模拟光谱相一致。
2021-02-16 cond-mat.mes-hall
Floquet spectroscopy of a strongly driven quantum dot charge qubit with a microwave resonator
实验研究了强驱动GaAs双量子点电荷量子比特与超导微波谐振腔的弱耦合。通过跟踪量子比特-共振器共振条件，研究了强驱动产生的Floquet态.通过这种方式，我们探测了以绝热、非绝热或中间速率驱动的量子比特的共振，显示了多光子过程和Landau-Zener-Stückelberg干涉图案的独特量子特征。我们的谐振检测方案，使调查的新功能时，驱动频率是可比的谐振器频率。基于绝热近似，旋转波近似和Floquet理论的模型解释了我们的实验观察。
2018-02-11 cond-mat.mes-hall
Quantum Photovoltaic Effect in Double Quantum Dots
我们分析了通过耦合到高质量驱动微波谐振器的双量子点系统的光伏电流。即使在双量子点系统的引线上的零偏压下，谐振器中的光子到电子激发的转换也产生电流。我们证明，由于谐振器中的电磁场的量子性质，光伏电流表现出双峰依赖于外部微波源的频率$ω$。峰之间的距离由共振器中的光子与双量子点中的电子之间的相互作用的强度确定。随着弛豫过程强度的增加，双峰结构消失，当微波频率等于谐振器频率时，恢复了最大电流的简单经典条件。
2013-01-16 cond-mat.mes-hall
Combining multiplexed gate-based readout and isolated CMOS quantum dot arrays
本文提出结合隔离阵列与多路复用门基反射测量，在代工CMOS量子点阵列中实现每个点的单自旋占据，为可扩展自旋量子计算提供可行方案。
2024-10-03 cond-mat.mes-hall
Microwave cavity detected spin blockade in a few electron double quantum dot
通过将双量子点中的少量电子与具有磁场弹性的NbTiN微波谐振腔进行弱耦合，研究了量子点中电子的自旋态。我们观察到一个减少的共振器传输，如果共振器光子和自旋单重态相互作用。一旦量子点基态从自旋单线态变为自旋三线态，这种响应在磁场中消失。在此基础上，我们利用共振光谱绘制了双电子单重态-三重态跃迁。仅通过测量谐振器，我们观察到泡利自旋封锁已知的传输实验在有限的源漏偏置和检测非常规的自旋封锁谐振器光子的吸收触发。
2018-11-09 cond-mat.mes-hall
Theory of valley-resolved spectroscopy of a Si triple quantum dot coupled to a microwave resonator
本文从理论上研究了硅三重量子点（TQD）系统与超导微波谐振腔的耦合。注入的探测信号的响应信号可以用于通过测量输出场的传输和相移来提取关于能级结构的信息。该信息可以进一步用于获得关于各个点中的谷分裂和谷相位的知识。由于相关的谷态通常被几个$μ\text{eV}$分裂，因此需要有限的温度或施加的外部偏置电压来充满能量地填充激发态。本文的理论方法包括电容模型拟合实验充电能量，扩展的哈伯德模型描述隧穿动力学，速率方程模型求解占据概率，输入输出模型确定谐振器的响应信号。
2019-07-18 cond-mat.mes-hall
Coupling two distant double quantum dots to a microwave resonator
随着电路量子电动力学（cQED）架构的最新进展，将纳米器件耦合到微波谐振器的混合系统得到了迅速发展。在这里，我们报告的实验演示两个石墨烯双量子点（DQD）耦合超过60 μm的距离，通过微波谐振器。我们联合测量两个DQD到谐振腔的耦合，这导致谐振腔反射振幅在两个DQD的简并点附近的非线性响应。这一现象可以用Tavis-Cummings（T-C）模型来解释。我们通过测量两个DQD中的DC电流之间的相关性来进一步表征这种非局部耦合。观察到这种相关性强烈依赖于谐振器中的平均光子数。我们的研究结果探索了电子输运中的T-C物理，也有助于研究非局域输运和远程电子纠缠的未来实现。
2014-09-17 cond-mat.mes-hall
RF Reflectometry for Readout of Charge Transition in a Physically Defined PMOS Silicon Quantum Dot
我们将物理定义的p沟道硅MOS量子点（QD）器件嵌入到阻抗Transformer RC电路中。为了减小寄生电容并超过器件的截止频率，我们制作了一种新的器件，将器件的顶栅面积从400 $\mbox{$ μ $m}^2$减小到0.09 $\mbox{$ μ $m}^2$。具有较小的顶栅消除了阻止RF信号到达QD的截止频率问题。我们成功地制作了单量子点，这对射频单电子晶体管技术是至关重要的。我们还分析和改进了阻抗匹配条件，并表明，它是可能的，在4.2 K的电荷跃迁的读出RF反射计，这将使我们快速读出的电荷和自旋状态。
2021-02-25 cond-mat.mes-hall
Dispersive readout of Majorana qubits
我们分析了基于色散耦合到谐振器的Majorana量子比特的读出方案。我们考虑两种变体的马约拉纳量子比特：马约拉纳transmon和马约拉纳盒量子比特。在这两种情况下，量子位-谐振器相互作用可以在合理的系统参数下在MHz范围内产生相当大的色散位移，从而允许高保真度的亚微秒读出。对于Majorana transmons，用于读出的光-物质相互作用明显地保持了Majorana宇称，这导致了量子非破坏（QND）读出的概念比传统的电荷量子比特更强。相比之下，马约拉纳盒量子比特仅在谐振器失谐较大的色散极限下恢复近似QND读出机制。我们还比较了色散读出纵向读出的马约拉纳盒量子比特。我们表明，后者提供了更快，更高保真度的读出合理的参数，同时具有明显的QND的额外优势，因此可能被证明是一个更好的读出机制，这些系统。
2020-11-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Near-Unity Charge Readout in a Nonlinear Resonator without Matching
Lund University（隆德大学）；Université Lyon 1（里昂第一大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；Indian Institute of Technology Kanpur（坎普尔印度理工学院）
该研究提出无匹配的非线性谐振器，通过在非线性区域驱动实现双量子点电荷态的近 unity 读出，解除阻抗匹配限制，为超快电荷探测器开辟新途径。
2026-09-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.ins-det
Circuit QED using a semiconductor double quantum dot
在由GaAs双量子点和共面波导谐振腔组成的耦合量子比特谐振腔系统中观察到真空拉比分裂。导出的量子位-谐振腔耦合强度和退相干率的值表明强耦合，这保证了系统中的明显真空拉比振荡。退相干的幅度是合理的解释在GaAs中的压电声学声子的电子耦合。
2012-06-04 cond-mat.mes-hall
Magnetic Quantum Dot: A Magnetic Transmission Barrier and Resonator
研究了含磁性量子点的量子线中的弹道边沟输运。磁性量子点由点内外两个不同的磁场B^* 和B_0形成。我们发现，位于点附近的电子态和点对边缘通道的散射强烈地依赖于B^* 是否平行于B_0。对于平行场，除了共振外，两端电导作为通道能量的函数是量子化的，而对于反平行场，它不是量子化的，并且所有通道都可以在某些能量范围内完全反映出来。所有这些特征都归因于由非均匀场引起的特征性磁约束。
2001-09-07 cond-mat.mes-hall
High-contrast dispersive readout of a superconducting flux qubit using a nonlinear resonator
我们展示了超导磁通量子比特的高对比度状态检测。基于SQUID，通过探测非线性谐振器的微波传输来实现检测。根据谐振器的驱动强度，检测器可以工作在单稳态或双稳态模式。双稳态操作结合了高灵敏度和固有锁存。拉比振荡的测量对比度高达87%;在丢失的13%中，只有3%无法解释。涉及两个连续检测脉冲的实验与通过第一测量制备量子比特状态一致。
2006-01-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Improved qubit bifurcation readout in the straddling regime of circuit QED
我们研究了利用非线性谐振器测量多能级超导量子比特的分叉，谐振器的频率位于两个量子比特跃迁频率之间。我们发现，高保真度的分叉测量是可能的，因为增强的量子比特状态依赖的拉的谐振器频率，量子比特诱导的非线性的行为和减少的Purcell衰减率的量子比特，可以在这个制度中实现。数值模拟发现，当在跨越机制中操作时，量子比特读出保真度提高了三倍，而不是在跨越机制之外。高保真度测量可以在比当前典型实验实现小得多的量子位-谐振器耦合下获得，从而减少光谱拥挤并潜在地简化多量子位器件的实现。
2012-06-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dispersive readout of reconfigurable ambipolar quantum dots in a silicon-on-insulator nanowire
我们报告了双极栅极定义的量子点在绝缘体上硅（SOI）纳米线制造使用定制的互补金属氧化物半导体（CMOS）工艺。双极性是通过在本征硅沟道上将栅极延伸到高度掺杂的n型和p型端子来实现的。我们利用的能力，提供双极载流子水库的硅通道，以证明能够重新配置定义，与相同的电极，双量子点与空穴或电子。我们使用基于栅极的反射计来感测电子和空穴双量子点的点间电荷跃迁（IDT），实现了电子（空穴）的最小积分时间为160（100）$μ$ s。我们的研究结果提出了一个机会，结合在一个单一的设备，电子自旋的长相干时间与电可控的孔自旋在硅。
2020-09-29 cond-mat.mes-hall
Readout of a dopant spin in the anisotropic quantum dot with a single magnetic ion
由于激子和磁性离子之间的交换作用，嵌入单个磁性离子的量子点为光学控制单个自旋提供了一个很好的平台。特别是，量子点提供了强而尖锐的光学跃迁，这使得实验可以获得单个磁性离子的自旋状态。然而，我们表明，物理学的量子点激子也复杂的自旋读出和光学自旋操纵在这样的系统。这是由于各向异性量子点中的电子-空穴交换相互作用，其影响发射线的偏振。结果之一是单个谱线中谱线的强度并不简单地与磁性离子的各种自旋态的布居数成正比。为了解决上述问题，我们提出了一种在外部磁场中提取半导体量子点内中性激子和磁性掺杂剂的自旋极化度的方法。我们的方法在含有单个Fe $^{2+}$离子的CdSe/ZnSe量子点系统上得到了实验验证。共振和非共振激发制度进行了探讨，导致在前一种情况下，掺杂剂自旋的高光学取向效率的记录。所提出的解决方案可以很容易地扩展到任何其他含有磁性掺杂剂的量子点系统。
2019-03-07 cond-mat.mes-hall
Simultaneous High-Fidelity Readout and Strong Coupling for a Donor-Based Spin Qubit
Nanyang Technological University（南洋理工大学）；National University of Singapore（新加坡国立大学）；Agency for Science, Technology and Research (A*STAR)（科学技术研究局）
本文研究了供体自旋量子比特在超导谐振腔中的高保真读取与强耦合的实现，通过优化隧道耦合平衡强相互作用与长寿命，提出利用 squeezed 输入场缓解实验限制，为可扩展架构提供新路径。
2026-04-23 cond-mat.mes-hall
Resonant plasmon-assisted tunneling in a double quantum dot coupled to a quantum-Hall plasmon resonator
该研究实现了量子霍尔等离激元谐振腔的单等离激元模式与双量子点的耦合，观测到共振等离激元辅助隧穿，测得可通过静电环境调控的等离激元能量与耦合强度，为等离激元腔量子电动力学强耦合研究奠定基础。
2024-07-16 cond-mat.mes-hall
Single-shot readout of electron spin states in a quantum dot using spin-dependent tunnel rates
我们提出了一种方法，用于读出电子的自旋状态的量子点，是强大的对电荷噪声，即使当电子温度超过的状态之间的能量分裂。首先使用隧道速率的自旋依赖性将自旋状态与不同的电荷状态相关联。随后对点上电荷的快速测量揭示了原始的自旋状态。我们实验证明了该方法通过执行读出的两个电子的自旋状态，实现了超过80%的单发可见性。我们发现很长的三重态到单重态的弛豫时间（长达几毫秒），具有很强的依赖于面内磁场。
2005-05-18 cond-mat.mes-hall
Multiplexed dispersive readout of superconducting phase qubits
介绍了一种超导相位量子比特的频率复用读出方案。使用具有四个相位量子比特的量子线路，我们将每个量子比特耦合到单独的集总元件超导读出谐振器，读出谐振器并联连接到单个测量线。读出谐振器和控制电子器件的设计使得所有四个量子位可以在一条测量线上使用频率复用同时读出。这项技术提供了一种高效、紧凑的方法来读出多个量子位，这对于扩展到更大数量的量子位是一个显著的优势。
2012-09-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Quantum efficiency of a microwave photon detector based on a double quantum dot
基于半导体量子点实现电路量子电动力学的兴趣，我们考虑了双量子点（DQD）电容耦合到超导谐振器，超导谐振器由超导传输线的微波场驱动.我们用输入输出理论分析了DQD的电流响应，表明谐振耦合DQD是一种灵敏的微波单光子探测器。利用目前可用的实验参数的DQD谐振腔耦合和耗散，包括$1/f$电荷噪声和声子噪声的影响，我们确定的参数制度，入射光子被完全吸收和近单位$\gtrsim$ 98\ %的效率可以实现。我们表明，这种制度可以通过使用非常高品质的谐振器与品质因数$Q\simeq 10^5$。
2016-06-15 cond-mat.mes-hall
Cooling a mechanical resonator by quantum interference in a triple quantum dot
提出了一种通过三重量子点（TQD）电容耦合的方法来冷却机械谐振器（MR）。TQD连接到三个电极，是$Λ$组态中三能级原子的电子模拟。电子可以从左电极隧穿进入两个能量较低的点之一，但只能从第三个点的较高能量状态隧穿到右电极。当两个较低能量的状态被调谐为简并时，TQD中的电子可以被捕获在称为暗态的简并态的叠加中。这种效应是由从两个较低能量状态到较高能量状态的隧穿之间的破坏性量子干涉引起的。在这种条件下，处于暗态的电子容易从MR吸收能量量子。重复该过程，MR可以被冷却到其基态。此外，我们还提出了一种通过测量与MR耦合的双量子点附近的电荷探测器的电流谱来验证冷却结果的方案。
2010-01-08 cond-mat.mes-hall
Dispersive readout of a flux qubit at the single photon level
超导通量量子位感应耦合到超导量子干涉装置（SQUID）磁力计，电容分流以形成1.294 GHz谐振器。量子位态依赖的谐振器频率用微波信号弱探测，并用微带SQUID放大器检测。在平均谐振器占用$\bar{n}$ = 1.5个光子时，读出可见度比使用低温半导体放大器的读出可见度增加4.5倍。随着$\bar{n}$从0.008增加到0.1，没有观察到$T_1$的减少，这可能能够连续监测量子位状态。
2012-03-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Charge-sensing of a Ge/Si core/shell nanowire double quantum dot using a high-impedance superconducting resonator
本文提出用基于NbTiN的高阻抗耐磁场超导谐振器耦合Ge/Si纳米线双量子点，实现无直流电流条件下的色散电荷读出，并利用第二量子点作为电荷传感器探测最后一个空穴的耗尽，为色散读出和自旋-光子耦合奠定基础。
2022-12-03 cond-mat.mes-hall
Spin digitizer for high-fidelity readout of a cavity-coupled silicon triple quantum dot
基于自旋的量子信息处理的一个重要要求是可靠和快速地读出电子自旋状态，允许反馈和纠错。然而，常见的读出技术通常需要额外的栅极结构，阻碍器件缩放或对感测量子点的调谐配置施加严格的约束。在这里，我们在三重量子点内操作一个在线电荷传感器，其中一个量子点耦合到微波腔，并用于读出其他两个量子点的电荷状态。由于电荷传感器的接近，我们观察到在$t_{\rm int}$ = 1 $μ$ s的积分时间处具有>450的功率信噪比的近数字传感器响应。尽管小的单重态-三重态分裂$\approx$ 40 $μ$ eV，我们进一步利用传感器测量单重态-三重态量子位的自旋弛豫时间，实现了平均单次自旋读出保真度> 99%。我们的方法能够实现高保真度的自旋读出，将最小的设备开销与半导体量子器件中的灵活量子位操作相结合。
2021-04-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Broadband parametric amplification for multiplexed SiMOS quantum dot signals
本研究利用JTWPA实现了SiMOS量子点信号的宽带参量放大，在3GHz下完成多路复用读出，SNR提升超10dB且在1.2T磁场下稳定运行，兼容标准自旋量子比特实验。
2023-08-02 cond-mat.mes-hall
Fast and high-fidelity dispersive readout of a spin qubit via squeezing and resonator nonlinearity
本研究探讨了与非线性微波共振器耦合的半导体双量子点中单个自旋的色散测量，通过利用平移压缩真空态，实现了亚微秒级的高保真读出，在约0.9μs内达到99.99%的保真度。
2024-01-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Latched readout for the quantum dot hybrid qubit
读出量子点混合量子位的主要方法涉及将逻辑基投影到容易被集成电荷感测点检测到的不同电荷状态上。然而，在最简单的配置中，激发的电荷状态迅速衰减，使得单次读出具有挑战性。在这里，我们展示了一个读出过程，其中量子位激发态被锁存到亚稳态电荷配置，其寿命是隧道速率限制的，在这里持续长达2.5 ms。此外，我们表明，在（4，1）-（3，2）电荷配置中工作能够实现比典型电荷配置更大且更可调谐的锁存读出窗口，因为读出窗口的尺寸由轨道分裂而不是谷分裂确定。
2022-10-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
