Digital Quantum Simulation of Spin Systems in Superconducting Circuits
我们提出了一个数字量子模拟器的原型自旋模型的电路量子电动力学架构的实现。讨论了在共面波导微波谐振器中对传输子量子比特的海森堡模型和受抑伊辛模型进行量子模拟的可行性。此外，我们分析了这些模型的时间演化，并比较理想的自旋动力学与现实版本的量子模拟器。最后，我们讨论了开发超导电路数字量子模拟器工具箱的关键步骤。
2014-05-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Maxwell's demon in superconducting circuits
本文概述了基于超导电路的量子力学麦克斯韦恶魔的第一个实验实现。这些实验的主要结果被召回，并放入上下文。我们强调超导电路研究量子热力学的多功能性。
2019-04-11 cond-mat.mes-hall quant-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
A Superconducting 180° Hybrid Ring Coupler for circuit Quantum Electrodynamics
超导电路量子电动力学实验与传播微波需要设备作为分束器。采用硅衬底和蓝宝石衬底上的铌薄膜制作了中心频率为6 GHz的超导180°微带混合环形耦合器。对于耦合和隔离的幅度，我们发现在2GHz的带宽中分别为-3.5+/-0.5dB和至少-15dB。我们还研究了反射的效果在超导体正常导体接触的低温激光扫描显微镜。我们的测量结果表明，我们的混合环非常适合在电路量子电动力学实验芯片上的应用。
2010-09-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Circuit simulation of readout process toward large-scale superconducting quantum circuits
针对器件参数波动影响大规模超导量子电路保真度的问题，提出基于传统 SPICE 的经典电路仿真方法，可在普通笔记本上评估万量子比特电路性能。
2025-07-27 cond-mat.supr-con quant-ph
A controllable two-qubit swapping gate using superconducting circuits
在本文中，我们研究了一个线性的量子比特链，并确定它可以被配置成一个有条件的双量子比特交换门，其中链的第一个和最后一个量子比特是交换的量子比特，其余的中间辅助量子比特控制门的状态。交换门根据初始状态在最终状态上引入不同的相位。特别是，我们专注于四个量子位的链，并显示它实现的交换门。我们模拟的链与现实的参数，和退相干噪声和泄漏到更高的激发态，并找到一个平均保真度约为0.99。我们提出了一个超导电路，实现这个链的量子位，并提出了电路的电路设计。我们还讨论了如何操作超导电路，使门的状态可以控制。最后，我们讨论了如何电路可以直接改变，并可用于模拟具有非平凡拓扑性质的哈密顿算子。
2019-04-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Quantum chemistry and charge transport in biomolecules with superconducting circuits
我们提出了一个有效的协议，数字量子模拟的量子化学问题和增强的数字-模拟量子模拟的生物分子与超导电路的传输现象。沿着这些思路，我们通过Trotter-Suzuki分解和Jordan-Wigner变换，对具有单量子比特和双量子比特门的分子结构的费米子模型进行了最佳数字化。此外，我们解决了涉及玻色子自由度与数字模拟方法的生物分子的系统-环境相互作用的建模。最后，我们考虑门截断的量子算法，以允许环境影响的研究。
2016-06-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Digital-analog quantum simulation of generalized Dicke models with superconducting circuits
我们提出了一个数字模拟的量子模拟的广义Dicke模型与超导电路，包括费米玻色凝聚，偏置和脉冲Dicke模型，所有制度的轻物质耦合。我们编码这些类的问题，在一组超导量子比特耦合玻色子模式实现的传输线谐振器。通过数字模拟技术，可以在最先进的电路量子电动力学平台中通过数字步骤适当地分解成模拟量子比特玻色子块和集体单量子比特脉冲来执行有效的量子模拟。此外，在大多数情况下，在整个协议期间只需要一个全局模拟块，叠加快速周期性脉冲来旋转和失谐量子位。因此，利用这种方法可以获得大量的数字步长，从而提供减少的数字误差。此外，每个数字步骤的门的数量不会随着量子位的数量而增长，从而使模拟高效。这一策略铺平了道路，可扩展的数字模拟量子模拟的多体动力学，包括玻色子模式和自旋自由度与超导电路。
2017-03-03 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
Persistent single-photon production by tunable on-chip micromaser with a superconducting quantum circuit
提出了一种基于超导量子线路的可调谐片上微激射器。通过利用外部可控制的状态跃迁，可以实现状态布居反转，并且对于SQC的两个工作能级保持状态布居反转，并且当需要时，SQC可以生成单个光子。当先前在腔中产生的光子衰减时，我们可以在每个周期中定期重复这些过程，从而可以持续产生周期性的单光子序列。这为在微电子芯片上实现持久性单光子源提供了一种可控的方式。
2007-01-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Two-resonator circuit QED: A superconducting quantum switch
我们介绍了一个系统的形式化的双谐振器电路QED，其中两个片上微波谐振器同时耦合到一个超导量子比特。在这个框架内，我们证明了量子比特可以作为两个谐振器之间的量子开关，这两个谐振器被假设为最初是独立的。在这个三电路网络中，量子位介导了原本解耦的谐振器之间的几何二阶电路相互作用。在色散区，它还产生了动态的二阶微扰相互作用。几何和动态耦合强度可以被调谐为相等，从而允许经由量子位粒子数反转或量子位操作点的移位来接通和断开两个谐振器之间的相互作用。我们还表明，我们的量子开关代表了一个灵活的架构，用于操纵和产生非经典微波场态，以及在电路QED中创建受控的多体纠缠。此外，我们阐明了几何相互作用所起的作用，这构成了超导量子线路的基本属性特征，没有对应的量子光学系统。我们发展了一个详细的理论的几何二阶耦合超导电荷和磁通量子比特的电路变换的装置。此外，我们展示了量子开关操作的鲁棒性与退相干机制。最后，我们提出了一个基于磁通量子比特的双谐振腔电路QED装置的实际设计，并估计了所有相关参数。以这种方式，我们表明，这种设置可以用来实现超导量子开关与现有的技术。
2008-09-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Non-equilibrium quasiparticles in superconducting circuits: photons vs. phonons
我们研究了非平衡准粒子对超导器件（量子比特或谐振器）运行的影响，包括器件运行对准粒子的加热。聚焦于通过低频光子吸收加热和通过光子和声子发射冷却之间的竞争，我们得到了一个非常简单的准粒子分布函数的动力学方程的非热稳态解。我们估计准粒子的弛豫和激发速率的transmon量子比特的影响，并与我们的研究结果，最近的实验。
2019-01-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Circuit-level-configurable Zero-field Superconducting Diodes: A Universal Platform Beyond Intrinsic Symmetry Breaking
本文提出一种基于外部电路线电阻引起化学势移动的零场超导二极管效应，该效应电路级可配置，可通过栅极电压和电路重构精确调控极性与效率，为可扩展超导电子学提供通用平台。
2025-05-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
The superconducting circuit companion -- an introduction with worked examples
本教程面向物理背景入门者，系统讲解超导量子比特电路分析方法，从电路图到量子化哈密顿量，附单/多量子比特实例，还补充高阶电路设计技术。
2023-11-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Multi-photon dressing of an anharmonic superconducting many-level quantum circuit
我们报告的超导非谐波多能级电路，耦合到谐波读出谐振器的调查。我们观察到多光子跃迁通过虚拟能级我们的系统的第五个激发态。定量地分析了这些高阶激发对读出器件的反作用，结果与理论预期相符。通过施加强微波驱动，我们实现了多光子敷料在我们的非谐电路，这是动态耦合的弱探测音。新兴的高阶拉比边带和相关的Autler-Townes分裂涉及到五个级别的调查非谐波电路观察。实验结果与主方程模拟吻合良好。
2015-03-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Basic protocols in quantum reinforcement learning with superconducting circuits
University of the Basque Country UPV/EHU（巴斯克大学）
超导电路技术最近实现了涉及闭环反馈回路的量子协议。量子人工智能和量子机器学习是量子技术中的新兴领域，可以使量子设备从外部世界获取信息并通过学习过程进行自我改进。在这里，我们提出了量子强化学习中基本协议的实现，超导电路采用反馈回路控制。我们介绍了不同的情况下，与国家的最先进的超导电路技术的原理验证实验，并分析其存在的缺陷的可行性。用超导电路实现的量子人工智能领域为增强的量子控制和量子计算协议铺平了道路。
2017-05-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con cs.AI
Superluminal Physics with Superconducting Circuit Technology
我们介绍了一个工具箱的量子模拟的超光速运动与超导电路。我们表明，它是可能的，以超过光速的电磁介质中的恒定速度和随后的金斯堡辐射的发射模拟超导量子比特的运动。我们认为，以及可能的设置模拟超光速运动的镜子，发现一个链接与超辐射相变的迪克模型。
2017-09-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con hep-th
Rabi oscillations in a superconducting nanowire circuit
研究了非简谐超导纳米线振荡器的电路量子电动力学。样品电路由一个电容并联纳米线的宽度约为20 nm和一个变化的长度高达350 nm，电容耦合到一个片上谐振器。通过施加微波脉冲，我们观察拉比振荡，测量相干时间和电路的非谐性。尽管非常紧凑的设计，简单的自上而下的制造和高度的无序的氧化（颗粒状）铝材料中使用，我们观察到的寿命在微秒范围内。
2020-03-16 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Circuit QED and sudden phase switching in a superconducting qubit array
超导量子比特连接成一个阵列可以形成量子多体系统，如量子伊辛模型。通过将量子比特耦合到超导谐振器，组合系统形成电路QED系统。在这里，我们使用半经典方法研究量子比特阵列的多体态的非线性行为。我们表明，突然切换以及铁磁相和顺磁相之间的磁制度可以观察到的量子位阵列。实现该系统的超导电路与现实的参数。
2010-03-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Measurement of Many-Body Quantum Correlations in Superconducting Circuits
提出一种基于Josephson结非线性的探针电路，用于读取超导电路模拟量子模拟器中的多体量子关联，并验证其在LC梯形网络中测量压缩等量子关联的能力。
2025-03-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.supr-con
Flux-charge symmetric theory of superconducting circuits
本文提出一种磁通-电荷对称的超导电路量子化理论，结合拓扑图论与辛几何方法，使电荷和磁通在相空间上对称处理，并探讨电路对偶性从平面到非平面电路的推广。
2024-01-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Superadiabatic population transfer in a three-level superconducting circuit
量子态的绝热操纵是现代量子信息处理的重要手段。在这里，我们证明了在三能级超导传输子电路的绝热布居转移的加速，抑制寄生的非绝热激发与额外的双光子微波脉冲。我们将这种超绝热方法应用到受激拉曼绝热过程中，实现了量子线路从基态到第二激发态的快速而稳健的布居转移。
2019-11-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Superconducting Circuits for Quantum Simulation of Dynamical Gauge Fields
我们描述了一个超导电路晶格设计的动态格点规范理论的实施和模拟。我们通过分析一个一维U（1）量子链模型来说明我们的建议，其中超导量子比特在晶格位置上扮演物质场的角色，而规范场由相邻位置之间的每个链接上的两个耦合微波谐振器表示。一个最小的实验协议，用于探测与字符串断裂效应相关的物理学的详细分析表明，尽管在这些系统中存在退相干，从凝聚态物质和高能物理学的独特现象可以可视化与国家的最先进的技术在小型超导电路阵列。
2013-09-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Superconducting circuit protected by two-Cooper-pair tunneling
我们提出了一种基于有效电路元件的受保护超导量子比特，它只允许库珀对隧穿。这些动力学产生了一个几乎退化的基态流形索引的奇偶性隧道库珀对。我们表明，当电路元件被一个大的电容分流，这个流形可以被用作一个逻辑量子比特，我们希望是不敏感的多重弛豫和退相机制。
2020-01-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Ultrastrong coupling in a scalable design for circuit QED with superconducting flux qubits
本文从理论上研究了一种含有超导磁通量子比特的电路量子电动力学（QED）结构。量子位通过源自谐振器的电流模式的ac电流耦合到传输线谐振器。通过改变量子比特和谐振器之间的电容可以获得超强耦合。我们提出了一个可扩展的设计，其中两个量子位耦合可以实现。
2015-10-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Superconducting qubits can be coupled and addressed as trapped ions
利用超导约瑟夫森结的固有非线性，我们提出了一个可扩展的电路与超导量子位（SCQ），这是非常相似的，现在被用于捕获离子的成功。SCQ耦合到由超导LC电路或其等效物（例如，SQUID）。单量子比特旋转和量子比特-LC-电路耦合/耦合都可以通过时间相关的磁通量的频率来控制。该电路是可扩展的，因为由LC电路介导的量子比特-量子比特相互作用可以选择性地执行，并且信息传输可以以可控的方式实现。
2007-11-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Finite sizes and smooth cutoffs in superconducting circuits
我们研究了超导电路建模中两个常见假设的有效性：第一，超导量子比特是点状的，第二，传输线的UV行为与量子比特动力学无关。我们表明，在实验上可访问的超强耦合制度和短（但可达到）的时间，使用不准确的截止模型（如尖锐，或根本没有）可能会引入非常显着的不准确性模型的预测。
2017-09-27 cond-mat.supr-con quant-ph
Non-Abelian $SU(2)$ Lattice Gauge Theories in Superconducting Circuits
我们提出了一个数字量子模拟器的非阿贝尔纯规范模型与超导电路设置。在量子链模型的框架内，我们建立了一个纯$SU(2)$规范理论的最小实例，使用三角形的格子涉及几何挫折。就非阿贝尔规范动力学的量子模拟资源而言，这种实现是要求最低的。我们提出了两个超导体系结构，可以主机的量子模拟，估计需要运行可能的实验。该提案为使用固态量子平台进行非阿贝尔物理的实验模拟奠定了基础。
2015-12-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con hep-lat
Two-dimensional Lattice Gauge Theories with Superconducting Quantum Circuits
U（1）格点规范理论的量子模拟器可以用超导电路实现。这使得调查的限制和解除限制相的量子链接模型，和价键固体和自旋液相的量子二聚体模型。分数限制弦和量子相变的实时动力学也是可以访问的。在这里，我们将展示最先进的超导技术如何使我们能够在相对较小的电路晶格中模拟这些现象。通过利用超导量子比特耦合时出现的量子化激发之间的强非线性耦合，我们展示了如何设计规范不变的哈密顿量，包括环交换和四体伊辛相互作用。我们表明，尽管退相干和无序效应，最小的电路实例使我们能够调查的性质，如电通量字符串的动态，规范不变场论中的信号约束。这些模型在更大的超导电路中的实验实现可以解决超出当前计算能力的悬而未决的问题。
2014-10-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Electromagnetically-induced transparency with amplification in superconducting circuits
我们表明，电磁感应透明和激光无反转同时实现微波场通过使用磁通鎓超导电路。由于这种人工三能级原子的$Δ$能级结构，我们发现了令人惊讶的现象，即在频域中的电磁感应透明窗口夹在一边的吸收和另一边的放大之间。
2010-04-11 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
Parametrically induced strong coupling between a superconducting quantum circuit and a solid-state spin ensemble
The Grainger College of Engineering, University of Illinois at Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校格雷格工程学院）；Materials Research Laboratory, The Grainger College of Engineering, University of Illinois at Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校格雷格工程学院材料研究实验室）；Holonyak Micro and Nanotechnology Lab, The Grainger College of Engineering, University of Illinois at Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校格雷格工程学院霍洛尼亚克微纳技术实验室）；National Center for Supercomputing Applications, University of Illinois at Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校国家超级计算应用中心）
本文通过参数泵浦实现约瑟夫森电路与稀土自旋系综之间的动态可控强耦合，为超导量子处理器提供高相干量子存储器。
2026-06-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Superconducting Circuit Architecture for Digital-Analog Quantum Computing
提出了一种适用于数模量子计算（DAQC）的超导电路结构，该结构基于增强的最近邻相互作用NISQ族。DAQC巧妙地使用了数字步骤（单量子比特旋转）和模拟块（参数化多量子比特操作），以超越数字量子计算算法。我们的设计包括超导量子干涉器件（SQUID）耦合的超导电荷量子比特链。使用磁通量控制，我们可以激活/去激活交换相互作用、双激励/去激励等。作为一个典型的例子，我们提出了一个有效的模拟的$\ell\times h$费米子晶格（与$2<\ell \leq h$），只使用$2(2\ell+1)^2+24$模拟块。所提出的架构设计在当前使用超导电路进行量子计算的实验装置中是可行的，从而以更少的资源为有用的量子优势打开了大门。
2022-05-14 cond-mat.supr-con quant-ph
Realizing a Circuit Analog of an Optomechanical System with Longitudinally Coupled Superconducting Resonators
通过纵向耦合两个频率相差一个数量级的超导谐振器，实现了通用腔光力学哈密顿量的超导电路模拟。我们通过在高频谐振腔中嵌入超导量子干涉器件（SQUID），使其谐振频率依赖于附近低频LC谐振腔的零点电流波动，从而实现纵向耦合。通过采用边带驱动场，我们通过控制驱动场的幅度来增强约15 kHz至280 kHz的固有耦合强度。我们的研究结果为在完全超导平台上探索光机械效应铺平了道路，并可以在尚未探索的射频波段进行光子量子光学实验。
2017-12-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Electromagnetic Simulation and Microwave Circuit Approach of Heat Transport in Superconducting Qubits
超导电路中量子热输运的研究对于进一步理解量子力学与热力学之间的联系以及量子信息的可能应用具有重要意义。已经设计并测量了第一批实验实现的设备，这些设备展示了由量子比特介导的光子热传输。出于对这些实验结果的分析，以及未来的实验设计，我们使用Sonnet软件通过电磁模拟来数值评估量子比特谐振器器件在线性电路区域中的光子热输运，并与微波电路理论进行比较。我们表明，该方法是一个强大的工具来计算热传输和预测不必要的寄生共振和背景。
2022-07-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Coupling carbon nanotube mechanics to a superconducting circuit
机械谐振器的量子行为是一个新的和新兴的领域，最近的实验达到量子基态。碳纳米管谐振器的高频率、小质量和大品质因数使其在量子纳米力学应用中具有吸引力。实现谐振器基态的实验中的常见元件是耦合到谐振器运动的第二量子系统，例如相干光子或超导装置。然而，对于纳米管来说，由于其尺寸小，这是一个挑战。在这里，我们将碳纳米机电（NEMS）设备耦合到超导电路。悬浮的碳纳米管在超导量子干涉仪（SQUID）中既是超导结又是运动元件。我们观察到一个强大的调制通过SQUID从位移的纳米管的通量。将这种SQUID扩展到超导谐振器和量子位应该能够在单声子水平上检测和操纵纳米管机械量子态。
2012-09-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.ins-det
Encoding a qubit with Majorana modes in superconducting circuits
马约拉纳费米子是人们长期寻找的奇异粒子，它们是自己的反粒子。在这里，我们建议利用超导电路来构建两个超导量子比特阵列，其中Majorana模式可以发生。一个所谓的马约拉纳量子比特是通过使用不成对的马约拉纳模式来编码的，这种模式出现在马约拉纳费米子表示中链的左右两端。我们还显示了这个马约拉纳量子比特的自旋表示和它的优势，在一个单一的超导量子比特，关于量子相干性。此外，我们建议使用四个超导量子比特作为最小的系统来演示编织的马约拉纳模式，并显示如何编织马约拉纳之前和之后的状态可以区分。
2014-09-20 cond-mat.supr-con quant-ph
Higgs gap modes in superconducting circuit quantisation
The University of Queensland（昆士兰大学）；ARC Centre of Excellence for Engineered Quantum Systems（工程量子系统卓越研究中心）
本文提出了一种基于电路量化的框架，用于研究超导体中与间隙动力学相关的Higgs模式，推导了Higgs质量、弹簧常数和振荡频率的解析表达式，并通过数值验证和与长波长计算的对比验证了非谐振修正。
2026-03-07 cond-mat.supr-con quant-ph
Exact quantization of superconducting circuits
我们提出了一个理论描述的电路组成的弱非谐量子比特耦合到腔多模。我们得到了一个酉变换，对角化电路的谐波扇区。弱非谐性不改变简正模基，但它可以改变能级。我们研究了两个例子的一个transmon和两个transmon耦合到总线谐振器，我们确定了封闭形式的公式的缀饰频率和克尔非线性。我们的结果适用于任意频率的失谐和色散区内外的耦合。
2018-07-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Acceptor-induced bulk dielectric loss in superconducting circuits on silicon
本文揭示硅中硼受主是限制超导电路性能的强耦合两能级系统来源，通过扫描硼浓度和施加磁场展示了体介电损耗极限及其抑制方法，证明下一代超导量子处理器需要超高纯度衬底。
2024-02-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Black-box superconducting circuit quantization
本文提出了一种半经典的方法来确定弱非谐超导电路的有效低能量子哈密顿量，该电路包含与电磁环境耦合的介观约瑟夫森结，该电磁环境由分布和集总元件的任意组合组成。一个方便的基础，捕获多模物理，给出了量化的本征模的线性化电路，并完全由一个经典的线性响应函数。用该方法数值计算了三维transmon系统的低能能谱，并与测量结果定量吻合。
2012-04-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Superconducting quantum many-body circuits for quantum simulation and computing
量子模拟器作为研究多体量子系统的一种手段是很有吸引力的，这些系统不适合于经典的数值处理。超导电路为量子模拟提供了一个通用的框架。在这个角度来看，我们讨论了超导电路如何允许各种各样的相互作用的工程，这反过来又允许各种各样的模型哈密顿的模拟。特别是，我们专注于强光子介导的非线性元件的光子相互作用。这包括在现场，最近邻和四体相互作用的晶格模型，允许实施扩展玻色-哈伯德模型和复曲面代码。我们不仅讨论了模拟量子模拟的现状，而且还讨论了在新兴的量子计算平台上连接量子门时，超导量子模拟的未来前景。
2020-06-10 cond-mat.mes-hall 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
Hybrid quantum circuit with a superconducting qubit coupled to a spin ensemble
我们报道了一个超导量子比特和电子自旋系综的混合量子线路的实验实现。transmon类型的量子位通过充当量子总线的频率可调谐超导谐振器相干耦合到由金刚石晶体中的氮空位（NV）中心组成的自旋系综。使用这个电路，我们准备了量子位态的任意叠加，我们将其存储到自旋系综的集体激发中，并在稍后将其取回到量子位中。这些结果首次证明了基于自旋系综的超导量子比特量子存储器的概念。
2011-10-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Simulating moving cavities in superconducting circuits
我们从理论上研究了超导电路中移动腔的模拟。特别是，我们考虑最近提出的实验方案中的腔场的相位被用作一个移动的时钟。通过计算SQUID模拟腔轨迹时产生的误差，我们确定了参数制度的对应关系，并在时间膨胀，以及由于时钟大小和粒子创建系数的校正，是可观察的。这些发现可以作为指导时，进行实验模拟超导电路中的移动腔。
2019-06-19 cond-mat.mes-hall gr-qc quant-ph
Can the dynamical Lamb effect be observed in a superconducting circuit?
当超导量子比特与谐振器的耦合周期性地非周期性地“开”和“关”时，超导电路中将出现动态兰姆效应。我们表明，通过使用超导电路，它允许切换之间的纵向和横向耦合的量子比特的谐振器，它是可能的，以观察动态兰姆效应。{The纵向和横向耦合之间的切换可以通过调制通过电路回路的磁通量来实现。通过求解耦合到谐振腔中的量子比特的薛定谔方程，我们计算了量子比特的激发几率以及兰姆动力学效应在谐振腔中产生$n$光子的几率随时间的演化.当使用频率等于平均量子比特和光子跃迁频率之和的方波或正弦调制磁通量在纵向和横向之间周期性地切换耦合时，概率最大。
2019-03-25 cond-mat.supr-con quant-ph
Low-Loss Superconducting Nanowire Circuits Using a Neon Focused Ion Beam
我们提出了低温测量低损耗超导嵌线谐振器在低功耗限制相关的量子线路。超导谐振器嵌入超导纳米线的宽度下降到20纳米，使用氖聚焦离子束。在低功率极限下，我们证明了在300 mK时内部品质因数高达3.9 × 10^5 [意味着在10 mK时两级系统限制的品质因数高达2 × 10^5]，不仅显著高于类似器件，而且与传统约瑟夫森结嵌入式谐振器的最新技术水平相匹配。我们还显示了高灵敏度的纳米线的杂散红外光子，这是可控的适当的预防措施，以尽量减少杂散光子在样品环境中。我们的研究结果表明，基于超导纳米线的量子线路具有良好的应用前景。
2017-08-08 cond-mat.supr-con quant-ph
Improving the accuracy of circuit quantization using the electromagnetic properties of superconductors
Seoul National University（首尔大学）；Korea Research Institute of Standards and Science（韩国标准科学研究院）；Quantum Devices Labs, Korea Advanced Nano Fab Center（韩国先进纳米制造中心量子器件实验室）；Quantum Design Korea（量子设计韩国公司）；SKKU Adavanced Institute of Nanotechnology, Sungkyunkwan University（成均馆大学SKKU纳米技术高级研究所）
本文提出一种改进的超导电路量化方法，结合材料和几何依赖的动能电感，提升哈密顿量预测精度，实验显示模式频率误差从5.4%降至1.1%。
2024-12-16 cond-mat.supr-con quant-ph
Realization of microwave quantum circuits using hybrid superconducting-semiconducting nanowire Josephson elements
我们报告的实现量子微波电路使用混合超导半导体约瑟夫森元件组成的InAs纳米线接触NbTiN。电容分流的单个元件表现为具有电可调跃迁频率的transmon量子比特。双元件电路在零外加通量附近也表现出类似transmon的行为，但在通量量子的一半处表现为通量量子位，其中元件中的非正弦电流-相位关系产生双阱约瑟夫森势。这些混合约瑟夫森元件在需要工作在磁场中的微波超导电路中具有很好的应用前景。
2015-03-29 cond-mat.mes-hall 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
Controllable microwave three-wave mixing via a single three-level superconducting quantum circuit
二阶非线性光学过程中的三波混频由于电偶极选择定则而不能在原子系统中发生。相反，我们证明了二阶非线性过程可以发生在超导量子线路中（即，超导人造原子）时，通过简单地改变所施加的磁通量来破坏势能的反转对称性。特别是，我们表明，差频和和频（和二次谐波）可以产生在微波政权在一个可控的方式，通过使用一个单一的三能级超导磁通量子线路（SFQC）。对于我们提出的参数，该电路的频率可调谐性可以实现在约17 GHz的范围内的和频产生，和约42 GHz（或26 GHz）的差频产生。我们的建议提供了一个简单的方法来产生二阶非线性过程SFQC在当前的实验参数。
2014-12-21 cond-mat.supr-con quant-ph
Lamb shift enhancement and detection in strongly driven superconducting circuits
结果表明，强驱动的量子系统大大提高了兰姆位移引起的宽带水库，这是典型的固态设备。通过改变驱动参数，可以以独特的方式调谐具有连续光谱分布的环境真空波动对系统可观测量的影响。这为基于库珀对盒的超导电路中的兰姆位移提供了实验上可行的测量方案，其中兰姆位移可以在移位的修饰跃迁频率或泵浦电荷电流中被检测到。
2014-05-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Using Superconducting Qubit Circuits to Engineer Exotic Lattice Systems
我们提出了一种基于超导量子比特和谐振器的架构，用于实现各种奇异的晶格系统，如自旋和哈伯德模型在更高或分形维数和更高的属拓扑结构。自旋系统自然地使用量子比特来实现，而超导谐振器可以用于实现玻色-哈伯德模型。这些设计的基本要求，例如任意量子位对之间的可控相互作用，最近已经在实验室中实现，使我们的建议在当前技术下可行。
2010-11-25 cond-mat.supr-con quant-ph
Hardware-Encoding Grid States in a Non-Reciprocal Superconducting Circuit
提出了一种由非互易器件和约瑟夫森结组成的电路设计，该结的基态空间是双简并的，其基态是Gottesman-Kitaev-Preskill（GKP）码的近似码字。我们确定的电路的低能量动力学的等价性，这个系统的问题，一个单一的电子限制在一个二维平面和强磁场的影响下，一个周期性的潜在的。我们发现，电路是自然保护免受常见的噪声通道超导电路，如电荷和磁通噪声，这意味着它可以用于被动量子纠错。我们还提出了现实的设计参数的实验实现，我们描述了可能的协议来执行逻辑一个和两个量子位门，状态准备和读出。
2020-02-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
