Quantitative modeling of superconducting planar resonators with improved field homogeneity for electron spin resonance
本文介绍了三种用于电子自旋共振（ESR）实验的平面超导微波谐振腔的设计。我们实施有限元模拟来计算谐振器的谐振频率和品质因数以及三维微波磁场分布。一种特定的谐振器设计提供了微波磁场的增加的均匀性，而其他两个示出了更好的模式体积的限制。我们扩展我们的模型模拟计算的自旋系综和微波谐振器之间的集体耦合率的存在下，一个非均匀的磁共振场。在$^\mathrm{nat}$ Si中磷施主的连续波ESR实验证明了我们的谐振器用于磁共振实验的可行性。我们提取的集体耦合率，并找到一个很好的协议与我们的模拟结果，证实了我们的模型方法。最后，我们讨论了不同的谐振器设计的具体应用情况。
2019-08-07 cond-mat.mes-hall
Characterization of helical Luttinger liquids in microwave stepped-impedance edge resonators
库仑相互作用对量子自旋霍尔边缘态的物理性质有重要影响，通过两粒子散射削弱了拓扑保护，并使集体等离子体模式的速度和电荷与自由电子的速度和电荷重正化。尽管有这些影响，相互作用仍然难以量化。在这里，我们提出了简单而强大的边缘谐振器的几何形状，通过高频测量来表征库仑相互作用。它们依赖于传输线方法，并利用边缘状态与其微波环境之间的阻抗失配。
2020-11-16 cond-mat.mes-hall
Low-impedance superconducting microwave resonators for strong coupling to small magnetic mode volumes
最近强耦合微波和铁磁共振模式的实验集中在大体积块状晶体，如钇铁石榴石，通常毫米级的尺寸。我们利用低阻抗集总元件微波谐振器扩展这些实验到较低体积的磁性材料。低阻抗相当于更小的磁模体积，这允许我们耦合到铁磁体中更少数量的自旋。与以前的实验相比，我们减少了两个数量级的参与自旋的数量，同时保持耦合率的强度。具有小体积磁性材料的强耦合装置可允许使用自旋轨道转矩，这需要与现有结构不兼容的高电流密度。
2019-01-29 cond-mat.mes-hall
Electrodynamics of a split-ring Josephson resonator in a microwave line
本文研究了电磁波与开口环约瑟夫森振荡器或射频超导量子干涉器在滞回区的耦合。这种装置类似于原子系统，因为它有许多稳定状态。我们表明，一个可以在这些之间切换一个合适的短的外部微波脉冲。稳定状态的特征在于它们的谐振线是Fano型的。使用静态磁场，我们可以移动这些谱线并提升它们的简并度。
2012-01-05 cond-mat.mes-hall
Combined Brillouin light scattering and microwave absorption study of magnon-photon coupling in a split-ring resonator/YIG film system
利用微聚焦布里渊光散射和微波吸收研究了开口环微波谐振腔与钇铁石榴石（YIG）薄膜组成的系统中磁振子-光子耦合。开口环谐振器由光刻限定，并装载有通过液相外延生长的1 $μ$ m厚的YIG膜。混合系统的BLS和MA光谱同时记录为所施加的磁场大小和微波激发频率的函数。强耦合的磁振子和光子模式被发现与$g_\text{eff}/2 π= 63$ MHz的耦合强度。结合BLS和MA数据允许研究的混合模式从一个纯粹的磁振子到一个纯粹的光子模式的连续过渡，通过改变所施加的磁场和微波频率。此外，BLS数据表示微波频率耦合到光学频率的上转换。
2016-05-27 cond-mat.mes-hall
Optomechanical coupling between a multilayer graphene mechanical resonator and a superconducting microwave cavity
由诸如石墨烯的二维晶体制成的机械谐振器的低质量密度、高频率和高品质因数的组合使得它们对于力感测/质量感测中的应用以及探索机械运动的量子机制具有吸引力。具有超导腔的微波光力学提供了精确的位置灵敏度，并且能够在量子基态中制备和检测机械系统。在这里，我们展示了一个多层石墨烯谐振器与高$\textit{Q}$超导腔之间的耦合，其品质因数高达220，000。利用热机械噪声作为校准，我们实现了17 fm/ $\sqrt{\text{Hz}}$的位移灵敏度。光机械耦合表现为光机械诱导反射（OMIR）和吸收（OMIA）的微波光子。我们观察到17分贝的机械微波放大和强大的光机械反作用的签名。我们提取的协同$C$，耦合强度的表征，定量地从测量没有自由参数，并找到$C=8$，有希望的石墨烯运动的量子制度。
2015-03-30 cond-mat.mes-hall
Temperature dependence of microwave losses in lumped-element resonators made from superconducting nanowires with high kinetic inductance
本文通过反射测量分析不同拓扑的高动电感 NbTiN 纳米线微波谐振器在 1.7–6 K 的响应，发现其内部品质因数主要受额外的温度相关损耗而非热平衡准粒子限制。
2024-06-15 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
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
Microwave dual-mode resonators for coherent spin-photon coupling
我们实现了具有两个基模的超导YBCO平面谐振器，用于电路量子电动力学实验。我们首先展示了良好的可调谐性，在谐振微波频率和它们的相互作用，因为它出现从依赖的传输光谱上的设备的几何形状。然后，我们调查的DPPH有机自由基自旋的大块样品的共振模式的磁耦合。在低温下进行的透射光谱表明，相干自旋光子耦合制度与自旋系综可以实现由每个谐振腔模式。结果的分析框架内的输入-输出形式主义和熵的措施表明相干混合的自由度对应于两个远程自旋合奏，并与一个合适的选择的几何形状，接近一个政权与自旋诱导混合的两个光子模式。
2018-09-24 cond-mat.mes-hall
Microwave cavity-enhanced transduction for plug and play nanomechanics at room temperature
具有越来越高的品质因数的纳米机械谐振器在纳米机电系统（NEMS）中的能量存储和损耗机制的最新见解之后被启用。因此，需要有效的、非耗散的换能方案来避免耦合损耗的主要影响。我们提出了一种集成NEMS传感器的基础上，微波腔介电耦合到一个阵列的双箝位预应力氮化硅梁谐振器。这种腔增强检测方案允许在室温下解析谐振器的布朗运动，同时在6.6 MHz下保持其290，000的高机械品质因数。此外，我们的方法构成了一个“光”的机械系统，其中微波场的反作用效应被用来改变谐振器的有效阻尼。特别是，腔泵浦自振荡产生的线宽只有5赫兹。由此，实现了由仅两个微波连接器连接的免调节、全集成和自驱动的纳米机电谐振器阵列，这对于传感和信号处理中的应用可能是有用的。
2011-12-27 cond-mat.mes-hall
Dispersive Readout of a SiMOS Quantum Dot Using a Flip-Chip Integrated Microwave Resonator
University of New South Wales（新南威尔士大学）；Diraq
研究利用倒装芯片集成平台对SiMOS量子点器件进行色散读出，通过铟凸点互连实现微波耦合，展示了该工艺与低温操作的兼容性，基于谐振器检测电荷跃迁，信噪比与积分时间呈$\sqrt{t}$依赖关系，为相关技术应用奠定基础。
2026-08-26 cond-mat.mes-hall
Prospects for cooling nanomechanical motion by coupling to a superconducting microwave resonator
最近的理论工作表明，辐射压力效应原则上可以将机械自由度冷却到其基态。在本文中，我们应用这一理论，我们实现了一个光机系统中的机械振荡器的运动调制的超导微波电路的谐振频率。我们目前的实验数据表明，大的机械品质因数可能与金属，纳米机械梁在20 mK。进一步的测量还显示了由于微波辐射场对机械振荡器的阻尼和冷却效应。这些数据激发了采用这种动态反作用技术将机械模式完全冷却到其量子基态的前景。
2008-11-06 cond-mat.mes-hall
Molybdenum-Rhenium alloy based high-$Q$ superconducting microwave resonators
具有高品质因数的超导微波谐振器（SMR）已成为一种具有广泛应用前景的重要技术。钼铼（MoRe）是一种无序的超导合金，具有高贵的表面化学和相对较高的转变温度。这些特性使其对SMR应用具有吸引力，但MoRe SMR的表征尚未报道。在这里，我们提出的制造和表征的SMR制造的MoRe 60-40合金。在低驱动功率下，我们观察到内部质量因数高达700，000。温度和功率依赖的内部品质因素表明存在的两个层次的系统，从介电基板主导的内部损耗在低温下。我们进一步测试这些谐振器与高温工艺的兼容性，如碳纳米管CVD生长，以及它们在磁场中的性能，这是混合系统的一个重要特征。
2014-11-18 cond-mat.mes-hall
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
Entangling a nanomechanical resonator and a superconducting microwave cavity
我们提出了一个方案，能够纠缠在稳态的纳米机械谐振器与驱动超导共面波导的微波腔模式。纳米机械谐振器与波导的中心导体电容耦合，并且可以在高达数十毫开尔文的温度下实现静态纠缠。
2007-10-31 cond-mat.mes-hall quant-ph
Epitaxial rhenium microwave resonators
我们用外延薄膜制作了微波谐振器。我们已经根据它们的生长条件使用了不同结构质量的薄膜。谐振器耦合到微波传输线，这允许测量它们的谐振频率和内部品质因数。从低温下的共振频率，提取了薄膜的有效穿透深度和伦敦穿透深度。
2016-05-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A microwave transducer for a nano mechnical resonator
给出了基于共面微波腔电容耦合纳米机械谐振器测量方案的量子主方程描述。该系统具有丰富的分岔结构，类似于非线性光学中的次/二次谐波产生。我们展示了它是如何被配置为一个分叉放大器传感器弱力检测。
2007-02-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
On-chip microwave filters for high-impedance resonators with gate-defined quantum dots
电路量子电动力学（QED）采用超导微波谐振器作为量子总线。在具有基于半导体量子点的量子比特的电路QED中，增加谐振器阻抗是期望的，因为它增强了与这些量子比特的通常小的电荷偶极矩的耦合。然而，在谐振器附近形成量子点所需的栅电极无意中导致微波光子可以通过其泄漏的寄生端口，从而降低谐振器的品质因数。对于高阻抗谐振器尤其如此，因为它们的总电容与寄生端口电容的比率较小，导致比50- $Ω$谐振器更大的微波泄漏。在这里，我们介绍了一种实现的片上滤波器，以抑制微波泄漏。该滤波器包括高动态电感纳米线电感器和薄膜电容器。该滤波器占地面积小，可以放置在谐振器附近，将微波限制在芯片的一个小区域内。滤波器元件的电感和电容可以在比其典型的螺旋电感器和叉指电容器对应物更宽的值范围内变化。我们证明，总线宽的6.4 GHz和约3-k $Ω$谐振器可以提高到540 kHz，使用这些滤波器。
2020-10-02 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Loop-gap Microwave Resonator for Hybrid Quantum Systems
我们设计了一种适用于自旋混合量子系统的环隙微波谐振腔，并利用金刚石中的杂质自旋对其进行了测试。观察到氮空位（NV）中心和取代氮（P1）中心的强烈耦合。这些结果表明，环隙谐振器在基于自旋的混合量子系统中是可行的，特别是用于系综量子存储器或量子换能器。
2018-05-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Template nanowires for spintronics applications: nanomagnet microwave resonators functioning in zero applied magnetic field
为了将自旋电子学的概念应用到实际的工业应用中，需要在零外加磁场下工作的低成本自旋电子器件。在这里，我们提出了第一个微波测量纳米磁体设备内的多孔膜电沉积制造。本文详细讨论了一种由三块纳米磁体组成的微波谐振腔，该谐振腔工作在零外磁场中。通过施加特定频率的微波信号，中间纳米磁体的磁化经历铁磁共振（FMR），并且该器件输出可测量的直流电流（自旋扭矩二极管效应）。或者，纳米器件可以用作在零场中起作用的微波振荡器。为了在微波频率下测试谐振器，我们开发了一种简单的测量装置。
2008-11-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Microwave-induced excess quasiparticles in superconducting resonators measured through correlated conductivity fluctuations
我们测量了铝超导微波谐振腔中的准粒子数和寿命。当微波功率降低6 dB时，160 mK以下的过剩准粒子数从72减少到17 $μ$ m $^{-3}$.准粒子的寿命相应地增加从1.4到3.5毫秒。这些属性的超导体的测量通过光谱的相关波动的准粒子系统和冷凝物的超导体，这显示在谐振器的振幅和相位分别。由于不相关的噪声源消失了，超导体中的涨落可以用接近真空噪声的灵敏度来研究。
2012-03-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Quantum dynamics of a microwave resonator strongly coupled to a tunnel junction
我们考虑单模微波谐振器与隧道结的耦合，隧道结的接触处于热平衡。我们推导出描述强耦合区中谐振腔场演化的量子主方程，其中谐振腔的特性阻抗大于电阻的量子。我们首先研究了正常绝缘体正常结的情况下，可以得到直流驱动的单光子源。然后我们考虑超导体-绝缘体-正常和超导体-绝缘体-超导体结的情况。在那里，我们表明，兰姆位移引起的结引起的谐振器的非线性频谱，即使当结引起的损失可以忽略不计。我们讨论了由此产生的动力学，并考虑可能的应用，包括量子芝诺动力学和量子比特的实现。
2018-07-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
High-Impedance Microwave Resonators with Two-Photon Nonlinear Effects
本文实验研究了仅由一个约瑟夫森结构成的极限高阻抗谐振器，实现了双光子级强非线性及光子间、光子与外部量子系统间的强相互作用，并提出能量图技术以分析多光子光学过程。
2024-03-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Superconducting atomic contacts inductively coupled to a microwave resonator
我们描述和表征的微波装置探测超导原子接触的Andreev水平。接触件是感应耦合到超导共面谐振器的超导回路的一部分。通过监测接近其谐振频率的谐振器反射系数作为通过回路的通量和第二音调的频率的函数，我们执行接触的高透射通道的两个Andreev水平之间的过渡的光谱学。结果表明，如何执行这些状态的相干操纵。
2014-09-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Resonant and off-resonant microwave signal manipulation in coupled superconducting resonators
我们提出了一个实验演示，以及一个理论模型的集成电路设计的微波场的操作下降到单光子水平。所述装置由经由第二频率可调谐谐振器耦合到传输线的超导谐振器制成。可调谐谐振器可以用作固定谐振器和传输线之间的可调谐耦合器。此外，两个谐振器之间的微波场的操纵是可能的。特别是，我们证明了交换的字段从一个谐振器到另一个通过脉冲的两个谐振器之间的频率失谐。系统的行为，这决定了如何可以操作的设备，分析作为一个功能的一个关键参数的系统，耦合谐振器的阻尼比。我们表现出良好的协议之间的实验和模拟，实现了通过求解一组耦合微分方程。
2019-03-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Storage and on-demand release of microwaves using superconducting resonators with tunable coupling
我们提出了一个系统，它允许调谐超导谐振器和传输线之间的耦合。该存储谐振器通过第二耦合谐振器寻址，该第二耦合谐振器是频率可调谐的并且由施加到超导量子干涉器件（SQUID）的磁通量控制。我们的实验表明，存储谐振器的寿命可以调谐超过三个数量级。当耦合谐振器处于非谐振状态时，场的存储时间为18 μs，而当耦合谐振器处于谐振状态时，场的释放时间为14 ns。该设备允许以可调速率捕获、存储和按需释放微波。
2014-06-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Quantum entanglement between a nonlinear nanomechanical resonator and a microwave field
我们考虑一个理论模型的非线性纳米机械谐振器耦合到超导微波谐振器。纳米机械谐振器以其谐振频率的两倍被参数化地驱动，而超导微波谐振器以频率相差等于参数化驱动频率的量的两个音调被驱动。我们证明了该系统的半经典近似具有一个有趣的不动点分支结构。在半经典动力学中，从稳定的不动点到极限环的过渡被观察到，从正到负的失谐。我们发现，这种分叉结构的签名也存在于全耗散量子系统，并进一步表明，它导致的纳米机械谐振器和微波腔之间的混合态纠缠的耗散量子系统，是一个最大的接近半经典分岔。给出了半经典极限环的量子签名。
2010-11-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Accessing nanomechanical resonators via a fast microwave circuit
由于高频和小机械位移的组合抑制了机电耦合，因此用电学技术测量微米尺寸的机械谐振器是困难的。唯一被证明的电磁技术达到几百MHz的范围需要使用强磁场和低温条件。在这里，我们展示了如何，而不需要他们中的任何一个，完全电检测到的振动的导电纳米机械谐振器的微波制度。我们使用电致振动调制的LC谐振电路，阻止杂散电容，并检测所产生的边带电压的微波分析仪。我们展示了高达200 MHz的机械频率的新技术。最后，我们估计如何才能接近力学系统的量子极限。
2008-10-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Proposal for detection of a single electron spin in a microwave resonator
我们提出了一种通过将晶体耦合到高品质因数超导平面谐振器来检测晶体中单自旋存在的方法。通过将微波场限制在纳米尺寸的收缩中，耦合常数可以高达$5-10$ 1，kHz。这种耦合影响由谐振器发射的场的幅度，并且积分的零差信号允许在几毫秒内以单位信噪比检测单个自旋。我们进一步表明，一个随机主方程的方法和贝叶斯分析的全时相关的零差信号提高了这个数字的典型参数的$\sim 30\%$。
2017-01-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
High cooperativity in coupled microwave resonator ferrimagnetic insulator hybrids
本文报道了掺镓钇铁石榴石中的交换耦合自旋与铌超导共面微波谐振腔之间的强耦合。测量的450 MHz的耦合率与交换耦合自旋数的平方根成比例，并且远远超过自旋系统的50 MHz的损耗率。这表明交换耦合系统适合于腔量子电动力学实验，同时由于其非常高的自旋密度而允许高集成密度。我们的研究结果还表明，多个交换耦合自旋系统通过一个单一的谐振器相互作用的实验是触手可及的。
2013-08-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Nonlinear microwave photon-occupancy of a driven resonator strongly coupled to a transmon qubit
我们在20 $\,$ mK下测量了薄膜超导集总元件谐振器中与transmon量子位耦合的光子占有率，并发现了对所施加的微波功率的非线性依赖性。transmon谐振器系统在强色散区中操作，其中由于谐振器中存在的单个微波光子引起的交流斯塔克位移（$2χ$）大于量子位跃迁的线宽（$Γ$）。当谐振器在$5.474325\,$ GHz相干驱动时，transmon在$4.982\,$ GHz的跃迁光谱显示出分辨良好的峰，每个峰对应于谐振器的单个光子数状态。由相对峰高，我们得到光子态的占有率和谐振腔的平均光子占有率$\bar{n}$。我们观察到的非线性变化的$\bar{n}$与所施加的驱动功率$P_{rf}$为$\bar{n} < 5$和比较我们的结果的数值模拟的系统浴主方程在稳态下，以及一个半经典模型的谐振器，其中包括Jaynes-Cummings之间的transmon和谐振器。我们发现使用这两个模型和分析表明，非线性行为主要是由于量子比特诱导的Jaynes-Cummings非线性引起的谐振频率的变化，良好的定量协议。
2015-10-31 cond-mat.mes-hall quant-ph
Coupling a single electron spin to a microwave resonator: Controlling transverse and longitudinal couplings
微波频率超导谐振器非常适合执行色散量子比特读出，调解两个量子比特门，并在遥远的量子系统之间穿梭状态。这些应用的先决条件是强量子位-谐振器耦合。电子自旋量子比特和微波谐振器之间的强耦合可以通过关联自旋和轨道自由度来实现。这种关联可以通过双量子点中的单个电子与附近纳米磁体产生的空间不均匀磁场的塞曼耦合来实现。在本文中，我们考虑这样的设备和估计自旋共振器耦合的顺序~ 1 MHz的现实参数。此外，通过现实的模拟，我们表明，相对于纳米磁体的双点的精确位置允许在纯纵向耦合（与裸自旋哈密顿量交换）和纯横向（自旋非守恒）耦合之间进行选择。此外，我们建议的方法，以减轻在此耦合方案中引入的失相和弛豫通道。这一分析为实现微波谐振腔与GaAs双量子点中自旋单电子之间的相干态转移提供了一条清晰的途径，其保真度可达90%以上。改进的动态去耦序列、低噪声环境和更长寿命的微波腔模式可能会在不久的将来导致更高的结晶度。
2016-10-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
Full counting statistics of the photocurrent through a double quantum dot embedded in a driven microwave resonator
单个巡回微波光子的检测是新兴量子技术应用的重要功能，也是热传输量子热力学实验的基本兴趣。在最近的一次实验中，[W。Khan等人，国家通信12，5130（2021）]，证明了耦合到微波谐振器的双量子点（DQD）可以通过将入射光子流转换为光电流而充当有效且连续的光电检测器。在实验中，平均光子和电子流进行了分析。在这里，我们从理论上研究，在同一系统中，通过DQD的谐振腔的相干微波驱动的光电流的波动。我们考虑了低频全计数统计以及有限频率噪声（FFN）的光电流。在极限情况下的数值结果和解析表达式的补充，忽略点谐振器的相关性的平均场的方法，提供了一个引人注目的和物理透明的图片的光电流统计。我们发现，对于理想的，单位效率的检测，充电电流的波动再现泊松统计的入射光子，而非理想检测的统计是次泊松。此外，FFN提供了探测器短时特性的系统参数依赖性的信息。我们的研究结果提供了新的洞察微波光子-电子相互作用的混合点谐振器系统，并提供指导，为进一步的实验上连续检测单个微波光子。
2022-11-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Microwave transmissions through superconducting coplanar waveguide resonators with different coupling configurations
在高纯硅衬底上设计并制作了两种不同耦合电容的超导铌共面波导微波谐振器。在20 mK的温度下测量它们的微波传输。结果表明，这两种谐振器具有明显不同的加载品质因数，一种是$5.6\times{10}^{3}$，另一种是$4.0\times{10}^{4}$。用经典的ABCD矩阵法对实测数据进行了拟合。我们发现，透射峰偏离标准洛仑兹的频率加宽。
2013-04-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Microwave power harvesting using resonator-coupled double quantum dot photodiode
本文提出一种谐振腔耦合双量子点光电二极管，在1飞瓦输入功率下实现单微波光子到电子的转换，最大功率收集效率达2%，并揭示热力学在单光子能量转换中的关键作用。
2024-02-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Wigner-function formalism for the detection of single microwave pulses in a resonator-coupled double quantum dot
针对单微波脉冲检测需求，提出基于Wigner函数形式体系的理论分析方法，揭示了双量子点-谐振腔混合系统中光子检测的时频权衡关系及强度影响，为相关实验提供指导。
2025-02-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Loss mechanisms in superconducting thin film microwave resonators
本文系统地分析了硅基铌薄膜超导共面波导微波谐振器的内部损耗。特别是，我们调查的Nb/Al界面的中心导体，这是重要的实验中，铝基约瑟夫森结集成到Nb基电路中引入的损耗。我们发现，这些接口可以是一个强大的源两级状态（TLS）的损失，当接口不位于当前节点的谐振器。除了TLS损耗之外，对于包括Al的谐振器，准粒子损耗在200 mK以上变得相关。最后，我们研究如何通过使用足够厚的基板或基板背面上具有高导电性的金属来最小化基板背面上的导电材料中的涡电流所产生的损耗。
2016-01-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Synthetic-lattice Bloch wave dynamics in a single-mode microwave resonator
本研究提出在相干单色驱动下周期性调制单模谐振器实现倾斜合成晶格，理论分析其布洛赫波动力学及腔场光谱特征，并通过超导微波谐振器实验验证，为光子系统维度拓展提供新途径。
2025-07-28 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Dipole coupling of a double quantum dot to a microwave resonator
固态系统中的量子相干性已经在超导电路和半导体量子点中得到证实。这为研究用于量子信息处理的固态系统铺平了道路，与基于原子、离子和光子的其他系统相比，固态系统具有可扩展性的潜在好处。超导电路与微波光子的相干耦合，即电路量子电动力学（QED），开辟了新的研究方向，使量子比特的长距离耦合成为可能。在这里，我们演示了如何超导微波谐振器的电磁场可以耦合到半导体双量子点。双点的电荷稳定性图，通常由直流（DC）传输技术测量，通过色散的耦合谐振器的频移进行了研究。这种混合全固态方法提供了在一个芯片上相干耦合多个量子点和超导量子比特的可能性，并提供了一种用于半导体量子结构的高分辨率光谱学的方法。
2011-08-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Microwave probing of bulk dielectrics using superconducting coplanar resonators in distant-flip-chip geometry
在低温下对绝缘材料进行介电测量可能具有挑战性，具体取决于所关注的频率和温度范围。我们提出了一种技术来研究在GHz频率的体介电常数。超导共面Nb谐振器直接沉积在感兴趣的材料上，然后用微波馈线在单独的芯片上以远距离倒装芯片几何形状探测该谐振器。评估谐振器的几个谐波可以获得各种探测频率，在本研究中高达20 GHz。我们展示了三种不同的材料（MgO，LaAlO3和TiO 2），在1.4 K和7 K之间的温度下的技术。
2019-11-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Dipole coupling of a tunable hole double quantum dot in germanium hut wire to a microwave resonator
锗（Ge）hut wire系统具有强的自旋-轨道耦合、由于非常大的重-轻空穴分裂而具有长的相干时间以及位置控制的大规模hut wire定位的优点。这些性质使得Ge hut线成为实现自旋与超导共振器强耦合和多量子比特耦合的一个有希望的候选者。我们将一个反射线谐振腔耦合到在Ge hut线中形成的空穴双量子点（DQD）。微波谐振腔的振幅和相位响应表明，DQD的电荷稳定性图与从输运测量得到的结果吻合得很好。DQD点间隧穿率在6.2 GHz到8.5 GHz之间是可调的，这表明了调节量子比特和谐振器之间的频率失谐的能力。此外，我们实现了高达15 MHz的空穴谐振器耦合强度，与电荷量子比特的退相干率为0.28 GHz。同时估算了空穴自旋-共振器耦合速率为3MHz。这些结果表明，在Ge hut线中的DQD的空穴偶极耦合到微波光子，潜在地使Ge中的可调谐空穴自旋-光子相互作用与固有的自旋-轨道耦合成为可能。
2020-09-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Magnetic field robust high quality factor NbTiN superconducting microwave resonators
我们系统地研究了紧凑型集总元件平面微波$\mathrm{Nb_{70}Ti_{30}N}$（NbTiN）谐振器的性能，工作在5 GHz的外部面内磁场高达440 mT，从2.2 K到13 K，以及mK的温度范围宽。为了比较，谐振器已被制作在热氧化和原始的，（001）取向的硅基板。当操作的谐振器在多光子制度在$T=2.2$ K，我们发现内部质量因子$Q_{\mathrm{int}}\simeq$ $2\cdot10^5$为NbTiN谐振器生长在原始的Si衬底上，而生长在热氧化基板上的谐振器显示出降低的值$Q_{\mathrm{int}}\simeq$ $1\cdot10^4$，后者基板的额外的损失通道提供证据。此外，我们调查的$Q$ -因素的原始硅衬底上的毫开尔文温度，以评估其适用性的量子应用。我们发现$Q_{\mathrm{int}}\simeq$ $2\cdot10^5$在单光子区和$Q_{\mathrm{int}}\simeq$ $5\cdot10^5$在高功率区在$T=7$ mK。
2021-12-15 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Towards carbon nanotube growth into superconducting microwave resonator geometries
悬浮碳纳米管的原位生长有利于未扰动的电子输运谱和高Q振动模式的观察。对于复杂的结构集成，例如，对于片上超导RF元件，选择经受住化学气相沉积（CVD）工艺的化学和物理抗性材料提供了挑战。我们演示了实现的双折射共面波导谐振器，表现出明确的谐振行为，在低温下，即使在已暴露于纳米管生长条件。将CVD之前和之后的MoRe装置的性质与参考铌装置进行比较。
2016-06-10 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
Coupling microwave photons to a mechanical resonator using quantum interference
近年来，微波光力学领域已经成为实现宏观力学对象量子控制的领先平台。迄今为止，微波光学机械的实现已经使用移动电容将微波光子耦合到机械谐振器。虽然简单且有效，但电容性方案在最大可实现耦合强度上受到固有和实际限制。在这里，我们实验性地实现了一种根本不同的方法：通量介导的光机械耦合。在该方案中，机械位移调制超导量子干涉器件（SQUID）中的磁通量，该器件形成微波谐振电路的电感器。我们证明，这种磁通介导的耦合可以在原位调谐的磁通量的SQUID，使纳秒通量调谐的光机耦合。调谐外部面内磁转导场，我们观察到的单光子耦合强度的线性缩放，达到目前最先进的速率相媲美。最后，这种线性缩放预测克服单光子耦合率的限制在电容光力学，打开了新一代的开创性的光力学实验在单光子强耦合制度的大门。
2019-07-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Microwave photon generation in a doubly tunable superconducting resonator
我们已经开发并测试了一个双调谐谐振器，目的是模拟快速运动的谐振器边界在真实空间中。我们的器件是一个超导共面波导半波长微波谐振器，具有基本谐振频率~5 GHz。其两端由dc-SQUID端接，用作磁通控制电感。向任一SQUID施加通量允许将谐振频率调谐约700 MHz。通过使用两个单独的片上磁通线，我们调制的SQUID与两个音调的相等频率，接近两倍的谐振器的基本模式。我们观察到光子产生，在基频，高于一定的泵振幅阈值。通过改变两个泵浦的相对相位，我们能够控制光子产生阈值，与边界条件调制的理论模型非常一致。与此同时，我们的一些观测结果偏离了理论预测，我们将其归因于寄生耦合，导致SQUID的电流驱动。
2017-06-21 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
A near-field scanning microwave microscope based on a superconducting resonator for low power measurements
我们报告的低温（300 mK）近场扫描微波显微镜的设计和性能。它使用微波谐振器作为近场传感器，工作频率为6 GHz，微波探测幅度低至100 uV，接近足够低的光子数（N~1000）的谐振器，使相干量子操纵变得可行。该谐振器是由一个小型化的分布式分形超导电路，是集成的探针，微加工到足够紧凑，使它可以直接安装在石英音叉，并用于并行操作的原子力显微镜（AFM）。谐振器磁耦合到传输线读出，并实现增强的灵敏度，我们采用了庞德-德雷弗-霍尔测量方案锁定到谐振频率。我们在针尖周围实现了良好的局部近场，使得微波分辨率与AFM分辨率相当，并且电容灵敏度低至6.4x10^-20 F/rtHz，受到机械噪声的限制。我们相信，这里提出的结果是在纳米尺度上使用近场扫描微波显微镜探测量子系统的重要一步。
2014-04-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.ins-det
Volume dependence of microwave induced excess quasiparticles in superconducting resonators
本研究通过测量不同温度、读出功率和体积下超导谐振器的准粒子密度，发现微波功率在较小体积中产生更多准粒子，并指出未知间接机制主导该效应，为优化超导器件性能提供了方向。
2025-07-14 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Design and Analysis on a Cryogenic Current Amplifier with a Superconducting Microwave Resonator
提出了一种新型的低温电流放大器，它通过测量由约瑟夫森结串联并联的超导谐振电路的微波响应来测量电流的低频功率谱。通过对等效电路的数值分析，发现该放大器的输入参考电流噪声的数值比基于高电子迁移率晶体管或超导量子干涉器件的常规低温电流放大器的噪声本底低两个数量级。我们的建议可以打开新的途径，研究低温固态器件，需要更低的噪声和更宽的带宽的功率谱测量电流。
2015-08-13 cond-mat.mes-hall physics.ins-det
Distinct Berry Phases in a Single Triangular Möbius Microwave Resonator
University of Western Australia（西澳大学）
研究通过实验观测到单个三角莫比乌斯微波谐振腔中产生两种不同伯瑞相位，通过比较对称性不同的谐振腔模式频率偏移确定相位差异。
2026-01-11 cond-mat.mes-hall physics.class-ph physics.optics
Deterministic entanglement of photons in two superconducting microwave resonators
量子纠缠是量子力学的重要特征之一，它已经在许多非线性类自旋系统中得到了证实。线性系统中的量子纠缠已被证明更具挑战性，因为与线性相关的固有能级简并性使得量子控制更加困难。在这里，我们演示了在两个独立的线性微波谐振腔中的光子态的量子纠缠，创建N光子NOON态作为基准演示。我们使用一个超导量子线路，其中包括约瑟夫森量子比特来控制和测量两个谐振器，我们完全表征纠缠态的二分维格纳层析。这些结果表明，在超导电路中的线性谐振器的量子控制的显着进步。
2010-11-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Efficient quantum microwave-to-optical conversion using electro-optic nanophotonic coupled-resonators
我们提出了一种低噪声、三倍频谐振、电光（EO）的量子微波-光转换方案，该方案基于与超导量子比特集成的耦合纳米光子谐振器。我们的光学系统具有分裂共振-双重-具有可调频率分裂，与超导量子比特的微波共振频率相匹配。这与传统方法形成对比，传统方法使用具有与量子比特微波频率相当的自由光谱范围的大型光学谐振器。在我们的系统中，耦合到低频偶极子模式的光泵和谐振微波光子之间的EO混合导致与高频偶极子模式谐振的上转换光子。重要的是，下变频过程，这是噪声源，在我们的方案中被抑制，因为耦合谐振器系统不支持该频率的模式。我们的器件具有比常规器件小至少一个数量级的覆盖区，导致光场和微波场之间的大重叠以及在$\sim$ 5-15 kHz范围内的大光子转换率（$g/2π$）。由于大的$g$因子和我们的设备的双谐振性质，微波-光频率转换可以实现与几十微瓦的范围内的光泵浦功率，即使与中等值的光学$\it{Q}$（$\sim 10^6$）和微波$Q$（$ \sim10^4$）。我们的设备的性能指标，与以前的EO为基础的方法有很大的改进，承诺可扩展的量子微波到光学转换和超导处理器通过光纤通信联网。
2017-11-01 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
