Microwave response of a chiral Majorana interferometer
我们考虑一个基于人工诱导拓扑超导性和手征1D马约拉纳费米子的干涉仪。在拓扑衬底中诱导超导关联的（非拓扑）超导岛被假定为浮置的。这允许通过微波响应探测干扰马约拉纳模式的物理学，即，岛与地之间的频率相关阻抗。也就是说，充电和放电的岛是由正常和Andreev通道中的手征马约拉纳激发的时间延迟干扰控制。我们认为，微波测量提供了一个直接的方式来观察一维手征马约拉纳模式的物理。
2021-07-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Microwave signatures of Majorana states in a topological Josephson junction
我们发现的拓扑约瑟夫森结$Y(ω,φ_0, T)$的导纳作为一个函数的频率$ω$，静态相位偏置$φ_0$施加到超导引线，和温度$T$。$Y$的耗散部分允许结中的子带隙态的光谱。涉及Majorana（$\mathcal{M}$）双峰的跃迁的共振频率$ω_{\mathcal{M}, n} (φ_0)$在$φ_0=π$处表现出$φ_0$依赖性的特征扭结。与去耦的马约拉纳态相关的扭结在任何温度下都保持尖锐，相应的光谱线都是明亮的，只要引线是超导的。所发展的理论可能有助于从微波光谱中提取有关Majorana态的定量信息。
2015-04-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Microwave readout of Majorana qubits
马约拉纳量子比特提供了一种很有前途的方式来存储和操纵量子信息，通过编码到马约拉纳零模式的状态。由于信息存储在系统的拓扑性质中，局部噪声不会导致退相干。通过编织零模式来实现信息的操纵。然而，由于信息隐藏得很好，因此本质上很难获得，因此测量是具有挑战性的。在这里，我们讨论了一个设置测量状态的马约拉纳量子比特采用微波工程的标准工具。我们采用的基本物理效应是这样一个事实，即电压偏置的约瑟夫森结托管马约拉纳费米子允许光子发射和吸收的约瑟夫森频率的一半。我们表明，在色散制度，我们的设置允许我们进行量子非爆破测量，并达到量子极限。我们的设置的一个吸引人的特点是，马约拉纳量子位与测量设备的相互作用可以通过改变结的直流偏置来随意打开和关闭。
2015-02-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Landau-Zener-Stuckelberg-Majorana interference in a 3D transmon driven by a chirped microwave
通过用微波场驱动3D transmon，我们产生了有效避免的能级交叉。然后我们啁啾微波频率，这相当于通过扫描避免的交叉驱动系统通过避免的能级交叉。双通道啁啾产生的Landau-Zener-Stückelberg-Majorana干涉与数值结果吻合得很好。我们的方法完全适用于其他不含本征可避免能级交叉的量子系统，为量子控制和量子模拟提供了一种可供选择的方法。
2016-02-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Resonantly Tunable Majorana Polariton in a Microwave Cavity
本文研究了微波谐振腔中一维Kitaev链的频谱。在非共振区，腔的频率偏移可以用来识别耦合系统的拓扑相变。在谐振状态下，系统的拓扑结构可以通过微波腔的占用来控制，而且，对于大量的光子（经典极限），物理学变得类似于磁驱动系统（Floquet绝缘体）。我们还数值分析了有限链，并显示存在的退化子空间的存在下，可以解释为一个\textit{Majorana polariton}的腔。
2012-02-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Gate controlled Majorana Zero Modes on 2D heterostructures
半整数电导，签名的马约拉纳边缘模式，最近已被观察到的量子反常霍尔绝缘体/超导体异质结构。本文分析了薄膜拓扑超导体中Majorana零模简并基态的门控可调控制方案。选通薄膜磁性拓扑绝缘体的顶表面控制栅极下方区域中的拓扑相位。转换的电压取决于栅极宽度，较窄的栅极需要较大的电压。需要微米量级的相对长的栅极，以防止末端模式的混合，并允许在低栅极电压下产生MZM。向T形和I形栅极施加电压将马约拉纳定位在它们的末端。该方案为实现拓扑量子计算中的量子门提供了一种简便的方法。
2018-07-08 cond-mat.mes-hall
Dynamics of a Majorana trijunction in a microwave cavity
由三条拓扑半导体线组成的三结，每条线在其两端支持一个马约拉纳束缚态，似乎是最简单的几何形状之一，以执行马约拉纳费米子的编织。通过将三结嵌入微波腔中，可以研究编织操作下耦合到腔电场的低能Majorana束缚态的复杂动力学。扩展以前的工作（物理修订快报。2019，122，236803），在绝热状态下以及在周期性驱动的情况下在Floquet形式主义内计算低能态的密度矩阵的全时间演化，包括各种弛豫通道。结果表明，在定态下，系统的观测量既依赖于基态的宇称，又依赖于编织过程中获得的非阿贝尔Berry相位。计算了平均光子数和二阶光子相干函数$g^{(2)}(0)$，揭示了编织过程中累积的非阿贝尔Berry相位。
2019-09-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Universal Quantum Computation With Majorana Fermion Edge Modes Through Microwave Spectroscopy Of Quasi-1D Cold Gases In Optical Lattices
我们描述了如何微波光谱的冷费米子在准一维陷阱可以用来检测，操纵和纠缠与“马约拉纳”边缘模式相关的外来非本地量子比特。我们提出了不同的方法来产生p波超流性，这是负责这些拓扑零能量边缘模式。我们发现，边缘模式在微波频谱中具有清晰的签名，并且线形状区分在这些边缘模式中编码的qbit的简并状态。此外，微波使系统在其简并基态流形中旋转。我们使用这些旋转来实现一组通用的量子门，允许系统被用作通用量子计算机。
2013-12-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Probing Majorana localization of a phase-controlled three-site Kitaev chain with an additional quantum dot
该研究在半导体量子点中实现两站点和三站点Kitaev链，调谐至零能马约拉纳模式出现的甜点，通过磁场和甜点选择控制超导相位并表征激发谱，耦合额外量子点证实马约拉纳模式高质量，为研究其局域化提供平台。
2025-04-18 cond-mat.mes-hall
Direct cavity detection of Majorana pairs
到目前为止，还没有实验可以直接测试马约拉纳费米子的粒子/反粒子二象性。然而，这个属性是实现拓扑量子计算方案的必要因素。在这里，我们将展示如何使用微波技术来完成这项任务。由于Majorana费米子的自伴特性，使得它不能与腔体进行直接的能量交换，因此很难探测到一对重叠的Majorana束缚态与微波腔体的电场之间的直接耦合。我们从理论上展示了如何通过使用光辅助隧穿到费米子库来规避这个问题。尽管存在光-马约拉纳耦合，但马约拉纳对内部没有直接的微波跃迁，这将代表马约拉纳自伴特征的确凿证据。
2017-02-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Tunability of microwave transitions as a signature of coherent parity mixing effects in the Majorana-Transmon qubit
将马约拉纳费米子激发耦合到相干外场是操纵和探测费米子的重要步骤。我们分析的电荷和transmon制度的拓扑纳米线嵌入在一个库珀对盒，超导相位差耦合到零能量宇称状态，产生的马约拉纳准粒子。我们表明，在特殊的栅极偏置点，光子量子比特耦合可以通过量子干涉关闭，并在其他点，它是指数依赖于控制参数$E_J/E_C$。以及探针的拓扑超导体激发，我们建议，这种类型的设备可以用来实现一个可调的高相干四能级系统的超导电路架构。
2013-12-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Strain-controlled crossover between Majorana and Andreev bound states in disordered superconductor-semiconductor heterostructures
Indian Institute of Technology Mandi（印度技术学院曼迪分校）；Indian Institute of Technology Delhi（印度技术学院德里分校）
研究通过应变调控超导-半导体异质结构中低能态，实现Majorana束缚态与Andreev束缚态的交叉转换，提出基于位置依赖拓扑质量的分析框架。
2026-05-11 cond-mat.mes-hall
Flux-controlled quantum computation with Majorana fermions
马约拉纳费米子为量子计算带来了希望，因为它们的非阿贝尔编织统计允许对量子信息进行拓扑保护操作。拓扑量子比特可以从纳米线网络中分离良好的马约拉纳对中构造出来。在传输线谐振器（transmon）中耦合到超导电荷量子比特允许通过磁通量的外部变化编织Majoranas。我们表明，读出操作也可以完全通量控制，而不需要微观控制隧道耦合。我们确定的最小电路，可以执行初始化-编织-测量步骤，证明非阿贝尔统计。我们介绍了随机存取马约拉纳内存，一个可扩展的电路，可以执行一个联合奇偶校验测量属于拓扑量子位的选择马约拉纳。这种多量子比特测量允许高效地创建高度纠缠态，并通过避免对辅助量子比特的需要来简化量子纠错协议。
2013-07-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Minimal circuit for a flux-controlled Majorana qubit in a quantum spin-Hall insulator
我们构造了一个最小的电路，基于顶部transmon设计，在二维拓扑绝缘体的边缘旋转由四个Majorana零模形成的量子比特。与编织操作不同，一般旋转没有拓扑保护，但它们确实允许完整表征马约拉纳量子比特的相干时间。旋转由通过库珀对盒中的一对分裂的约瑟夫森结的通量的变化来控制，而不需要调节栅极电压。马约拉纳量子比特的拉比振荡可以通过包围库珀对盒的微波腔的谐振频率的振荡来监测。
2014-07-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Controlled length-dependent interaction of Majorana modes in Yu-Shiba-Rusinov chains
超导体上的磁性原子诱导局域Yu-Shiba-Rusinov（YSR）束缚态。拓扑超导性和马约拉纳模式可以在杂交YSR状态阵列中进行工程设计的建议导致了他们的深入研究。在这里，我们研究出现的Majorana模式从人工构建的锰（Mn）链超导铌（Nb）的杂化YSR状态的频带。通过在单原子水平上控制链的几何形状，我们可以测量到随着链长的增加，相互作用引起的Majorana模从链两端的能量分裂。我们发现周期性的长度，它们的相互作用被调谐到零内的实验能量分辨率。我们的工作揭示了操纵和最小化有限大小系统中马约拉纳模式之间的相互作用的方法，这是基于马约拉纳的量子信息存储和处理所需的。
2021-04-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Time scales for Majorana manipulation using Coulomb blockade in gate-controlled superconducting nanowires
我们数值计算的低能谱的门控超导拓扑纳米线分割成两个岛，每个约瑟夫森耦合到一个大块超导体。该装置可以容纳两对Majorana束缚态，为Majorana融合规则的检验提供了一个平台。我们分析之间的交叉（i）一个电荷占主导地位的制度，可用于初始化和读出的马约拉纳束缚态，（ii）一个单岛制度占主导地位的岛间马约拉纳耦合，（iii）约瑟夫森等离子体激元制度的大耦合到散装超导体，和（iv）一个制度的四个马约拉纳束缚态允许拓扑保护马约拉纳操纵。从能量谱中，我们得到了最近提出的融合规则测试协议的时间尺度的保守估计[arXiv：1511.05153]。我们还分析了分支纳米线结构的基本马约拉纳编织操作所需的步骤。
2016-06-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Revealing universal Majorana fractionalization using differential shot noise and conductance in nonequilibrium states controlled by tunneling phases
对于分离良好的Majorana束缚态，有望出现Majorana量子点器件中量子输运特性的普适分形。我们发现，在低偏置电压$V$的差分散粒噪声$\partial S^>/\partial V$和电导$\partial I/\partial V$的Majorana普适性只出现在理想的设置只有一个Majorana模式纠缠的量子点。在实际器件中，两个马约拉纳模式都与量子点纠缠，$\partial S^>/\partial V$和$\partial I/\partial V$对隧穿相位变得非常敏感，即使对于分离良好的马约拉纳束缚态，也难以观察到它们的普适分数值。相反，如这里所揭示的，比率$(\partial S^>/\partial V)/(\partial I/\partial V)$弱地依赖于隧穿相位，并且当马约拉纳束缚态被很好地分离时是分数，或者当它们显著重叠时是整数。重要的是，对于非常大的$V$，我们证明，这个比例变得完全独立的隧道相位和其通用的分数马约拉纳值可以观察到在国家的最先进的实验。
2022-05-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Measurement based Controlled Not gate for topological qubits in a Majorana fermion quantum-dot hybrid system
提出了一种在量子点-马约拉纳-费米子混合系统中实现拓扑量子比特的受控非门的方案。量子信息被编码在马约拉纳费米子对上，马约拉纳费米子存在于沉积在s波超导体上的量子纳米线的拓扑平凡和非平凡部分之间的界面上。一个基于测量的双量子位受控非门是在量子点辅助的奇偶测量的帮助下产生的，然后是指定的单量子位门。通过Aharonov-Casher效应实现了对量子点和拓扑量子比特的奇偶性测量。
2013-03-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Josephson effect in topological superconducting rings coupled to a microwave cavity
理论研究了被弱连接中断的一维p波超导介观环与微波谐振腔的电感耦合。我们建立了一个输入-输出的腔场的描述中存在的环，并确定的电子贡献的腔响应和依赖于各种参数，如磁通量，化学势，和腔频率。我们发现，腔响应是$4π$周期性的磁通量的函数在拓扑区域，源于所谓的分数约瑟夫森电流进行的马约拉纳费米子，而它是$2π$周期性的非拓扑阶段，符合正常的约瑟夫森效应。我们发现一个强烈的依赖性的信号上的腔频率，以及对奇偶性的基态。我们的模型充分考虑了低能量马约拉纳模式之间的相互作用和gaped bulks状态，这是至关重要的可视化的约瑟夫森效应的演变过程中从拓扑到平凡的阶段。
2016-04-26 cond-mat.mes-hall
Phase-controlled quantum transport signatures in a quantum dot-Majorana hybrid ring system
研究量子点与拓扑超导纳米线中两个马约拉纳束缚态耦合的混合环系统，利用耗散子运动方程方法发现微分电导呈周期性，零偏压峰源于正常与反常隧穿平衡，散粒噪声出现电压依赖转变及平衡点处巨大法诺因子，可作为马约拉纳束缚态检测的补充信号。
2025-10-09 cond-mat.mes-hall
Role of additional microwave voltage on phase locking in voltage-controlled parametric oscillator
本文通过解析与数值求解Landau-Lifshitz-Gilbert方程，研究附加微波电压对压控参量振荡器相位锁定的作用，发现其可打破两相位简并并实现相位操控。
2024-08-10 cond-mat.mes-hall
Four-Majorana qubit with charge readout: dynamics and decoherence
我们提出了一个基于马约拉纳的量子比特的理论分析，由两个拓扑超导岛通过约瑟夫森结连接。量子比特由静电门操作，静电门控制四个马约拉纳零模式中的两个的耦合。在操作结束时，以电荷为基础执行读出。即使这些操作没有拓扑保护，所提出的实验也可能揭示马约拉纳设备中奇偶自由度的相干性，并作为迈向拓扑马约拉纳量子比特的第一步。我们详细讨论了电荷稳定性图及其用于表征器件参数的用途，包括马约拉纳边缘状态的重叠。我们描述了系统的多层次的光谱特性，并提出了一个详细的研究其控制的相干振荡，以及退相干耦合到一个非马尔可夫环境。特别是，我们研究了一个门控协议，库仑阻塞和transmon制度之间的转换产生相干振荡的量子比特状态由于重叠的马约拉纳模式。我们表明，除了波动的马约拉纳耦合，相当大的测量误差可能会积累在转换间隔时，在超导岛的静电波动。这些结果也是相关的几个建议的实现拓扑量子位依赖于读出基于电荷检测。
2018-07-16 cond-mat.mes-hall
Phase-controlled quasi-bound states in the continuum and thermoelectric enhancement in Majorana-quantum-dot nanostructures
Universidad Técnica Federico Santa María（费德里科·圣玛丽亚技术大学）；Universidad Andres Bello（安德烈斯·贝略大学）；Universidad Tecnológica Metropolitana（大都会理工大学）；Pontificia Universidad Católica de Valparaíso（瓦尔帕莱索天主教大学）；Universidad de Antofagasta（安托法加斯塔大学）
研究马约拉纳零模与连续统中束缚态相互作用对交叉条形量子点热电响应的影响，用格林函数等方法分析，发现对称性破缺等可调控热电响应，超导相位控制效果显著，确定其为调控拓扑混合纳米结构电子响应的有效手段。
2026-07-20 cond-mat.mes-hall
Ultrasensitive Detection of Majorana Fermions via Spin-based Optomechanics with Carbon Nanotubes
我们提出了一种新的光学方法来检测Majorana费米子在半导体纳米线的两端通过耦合到一个电子自旋捕获在碳纳米管谐振器的控制下的强泵浦场和弱探测场。通过控制悬浮碳纳米管中的自旋-机械耦合，可以很容易地从探针吸收光谱中测量出Majorana费米子与碳纳米管中自旋的耦合强度以及Majorana费米子的衰减速率.该方案在全光控马约拉纳费米子量子计算和量子信息处理中具有良好的应用前景。
2013-06-18 cond-mat.mes-hall
Differentiating Majorana from Andreev Bound States in a Superconducting Circuit
我们研究了一维有限电容拓扑约瑟夫森结的低能理论。跨结的电荷波动耦合到谐振微波场，并可用于探测微观激发，如Majorana和Andreev束缚态。这种婚姻之间的本地化微观自由度和宏观动力学的超导相，导致独特的光谱模式，使我们能够揭示存在的马约拉纳费米子之间的低洼激发。
2019-12-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
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
Ultra-High-Precision Detection of Single Microwave Photons based on a Hybrid System between Majorana Zero Mode and a Quantum Dot
由于基于光子的量子计算的兴起，探测单个光子的能力变得越来越重要。在这项理论工作中，我们提出了一个系统组成的量子点（QD）的侧面耦合到超导纳米线。这种耦合在纳米线边缘的QD模式和马约拉纳零模式（MZM）中打开了一个间隙，使系统中的光子吸收成为可能。我们发现，吸收的光电子通过快速（亚纳秒至纳秒）的非辐射热传递到纳米线声子模式，而不是通过自发发射衰减。此外，对于给定的适当的材料和环境参数集，我们计算了由光子吸收引起的温度增加和相关的电阻增加，产生了在毫开尔文范围内的温度增加和在千欧姆范围内的电阻增加，大大超过了竞争的2D-3D混合系统的光子吸收引起的温度和电阻增加5和9个数量级，分别最后，我们确定了探测器的效率，并讨论了确定性的光子数测量所需的系统密度，证明了超过99.9%的光子吸收概率可以实现的集成系统，包括一个阵列的单晶-QD复合物芯片内的腔。因此，我们的研究结果提供了一个确定性的微波光子数探测器与前所未有的光子数探测分辨率的基础。
2023-01-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.ins-det
Squeezing light with Majorana fermions
将半导体纳米线耦合到微波腔提供了一种强有力的手段来评估纳米线中是否存在孤立的马约拉纳费米子。这些奇异的束缚态可以引起显著的腔频移，但也会引起强的腔非线性，例如导致光压缩。这些效应对纳米线栅极电压的依赖性给出了马约拉纳费米子的独特性质的直接签名，例如它们的自伴特性和指数约束。
2013-11-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Magnetic $2π$ domain walls for tunable Majorana devices
本文提出利用超导基底上磁性带中的 $2π$ 畴壁生成拓扑准一维超导线并产生局域 Majorana 束缚态，为 Majorana 操控提供易控且多功能的平台。
2025-05-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Designing XY and Dzyaloshinskii--Moriya couplings in Majorana Cooper pair boxes
Nagoya University（名古屋大学）；Chiba University（千叶大学）
通过调控Majorana Cooper对箱网络中的自旋耦合，实现XY和Dzyaloshinskii--Moriya相互作用，为量子自旋系统提供新的工程平台。
2026-03-03 cond-mat.mes-hall
Microwave controlled phase coherent transport in mesoscopic S-N-S structures
我们表明，通过超导量子点接触偏置在亚带隙电压的输运是强烈的微波场的影响。子隙电流增加了几个数量级。在I-V曲线中，涉及光子吸收的共振散射事件之间的量子干涉反映为振荡结构。我们还讨论了如何相同的干扰效果可以应用于检测弱的电磁信号的间隙频率，以及它是如何影响的移相和弛豫。
1999-05-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Photon assisted braiding of Majorana fermions in a cavity
研究了微波腔中存在光子耦合时编织Majorana束缚态的动力学过程。我们从理论上证明了与Majoranas编织相关的$π/4$相位以及基态的宇称被压印到腔的光子场中，这可以通过色散读出技术来检测。这些表现是纯粹动态的，它们发生在没有任何分裂的MBS交换，他们消失在静态设置之前研究。相反，腔可以影响编织阶段，这反过来应该允许腔控制的编织。
2018-10-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Intrinsic Non-linearity of Josephson Junctions as an Alternative Origin of the Missing First Shapiro Step
本研究证明约瑟夫森结的内在非线性可导致第一Shapiro台阶缺失，并伴随锯齿边界特征，为区分马约拉纳物理提供关键诊断工具。
2025-10-23 cond-mat.mes-hall
Phase-Controlled Majorana Zero Modes in Altermagnetic Topological-Insulator Josephson Junctions
Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学）；Tsung-Dao Lee Institute（李政道研究所）；School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学物理与天文学院）；High Magnetic Field Laboratory, HFIPS, Chinese Academy of Sciences（中国科学院合肥物质科学研究院高磁场实验室）；College of Physics and Optoelectronic Engineering, Department of Physics, Jinan University（暨南大学物理与光电工程学院）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）；Shanghai Research Center for Quantum Sciences（上海量子科学研究中心）
本文提出在交错磁拓扑绝缘体约瑟夫森结中，利用相位偏置控制拓扑超导性，实现马约拉纳零模的空间调控，无需精细调节化学势。
2026-09-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Robustness of Majorana bound states in the short junction limit
研究了当准粒子在纳米线正常部分的停留时间远短于反向超导能隙时，超导体与半导体纳米线之间的强耦合对Majorana束缚态产生的影响.这种“短结”限制与最近使用外延生长铝的实验有关，该实验的特征在于与半导体的透明界面和小的超导能隙。我们发现，小的超导能隙对Majorana性质没有很强的不利影响。具体地说，创建拓扑相所需的临界磁场和马约拉纳束缚态的大小都与超导能隙无关。临界磁场与导线横截面成比例，而磁场的轨道效应和塞曼效应的相对重要性仅由材料参数控制：$g$因子，有效电子质量和超导体-超导体界面透明度。
2017-03-24 cond-mat.mes-hall
Dipolar phase transitions in the cavity with Majorana populated Josephson junctions
我们发现，在微波腔的最低本征态的QED，电容耦合与Majorana填充约瑟夫森结阵列，是一个有效的$ϕ^{4}$模型出现在系统参数的有限域描述。由于单电子零模和超导岛之间的库珀对隧穿促进了电偶极相变，腔模产生了强的非谐性。在有限温度下的电磁场位的瞬时曲折的预测。
2017-10-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Cryogenic microwave source based on nanoscale tunnel junctions
我们实验上实现了一个非相干微波源驱动的电压控制的量子隧穿电子通过纳米正常的金属-绝缘体-超导体结耦合到一个谐振器。我们观察到的电子能量直接转换成微波光子通过测量从谐振器发射的微波辐射的功率谱。演示的总输出功率超过2.5 K的热辐射，虽然光子和电子水库是在亚开尔文温度。输出功率的测量在很宽的偏置电压范围内定量地与理论模型一致，提供了关于电控光子产生的信息。所开发的光子源与低温电子器件完全兼容，并提供了方便的原位电子控制的光子发射率与预定的频率，而不依赖于加热正常金属组件的固有电压波动，也不遭受不必要的耗散在室温电缆。除了在微波光子学中的潜在应用外，我们的研究结果还为最近发现的量子电路制冷机的工作原理提供了补充验证。
2016-12-20 cond-mat.mes-hall
Cavity quantum electrodynamics with mesoscopic topological superconductors
研究了一维$p$波超导体与微波带线腔的电容耦合。通过探测从腔中出射的光，可以揭示$p$波超导体的电子磁化率。我们分析了两个超导系统：原型Kitaev链，和拓扑半导体线。对于这两个系统，我们表明，光子测量，通过电子的磁化率，使我们能够确定的拓扑相变点，出现的马约拉纳费米子，和他们的基态的奇偶性。我们表明，所有这些影响，这是缺乏有效的理论，考虑到光耦合到马约拉纳费米子只，是由于马约拉纳费米子和体状态的超导体之间的相互作用。
2015-11-19 cond-mat.mes-hall
Microwave-Activated Controlled-Z Gate for Fixed-Frequency Fluxonium Qubits
超导磁通鎓电路是一个具有强非谐谱的人造原子：当偏置在半通量量子时，最低量子比特跃迁的频率比高能级跃迁的频率小一个数量级。类似于传统的原子系统，计算和非计算子空间之间的这种频率分离允许量子比特相干性和两量子比特相互作用的独立优化。在这里，我们描述了一个控制Z门的两个磁通连接电容或电感，与量子位跃迁固定在500 MHz附近。在涉及第二激发态的谐振下通过微波驱动来激活栅极。我们估计本征门的栅时间低于100 ns的结晶度超过99.9%。
2018-09-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Detection of Majorana zero modes bound to Josephson vortices in planar superconductor-topological insulator-superconductor junctions
该研究探讨S-TI-S约瑟夫森结中约瑟夫森涡旋束缚的马约拉纳零模探测，通过计算超导电流密度指出Fraunhofer特征不足以可靠探测MZMs，并提出结合扫描隧道显微镜和微波谱分析两种补充方法以进一步验证MZMs的存在。
2025-06-25 cond-mat.mes-hall
Control and detection of Majorana bound states in quantum dot arrays
我们研究了超导量子点的一维阵列的低能物理实现的邻近耦合半导体纳米线的多个超导岛分离的狭窄的未覆盖的区域。量子点和未覆盖区域内的有效静电势可以使用电势门来控制。通过基于有效紧束缚模型进行详细的数值计算，我们发现，多个低能子隙态组成的部分重叠的马约拉纳束缚态一般出现在附近的未覆盖区域。显式微分电导计算表明，一个强大的零偏置电导峰是不一致的存在下，这样的状态本地化整个系统，因此，这样的峰的观察并没有表现出良好分离的马约拉纳零模式的实现。然而，我们发现，在未覆盖的区域中创建有效的势阱会捕获附近部分重叠的马约拉纳束缚态对，这些束缚态变得不那么分离，并获得有限的间隙，以保护位于系统末端的马约拉纳零模对。这种行为在一个重要的参数范围内持续存在，这表明邻近化的量子点阵列可以为高度可控的马约拉纳器件提供一个平台。
2018-08-20 cond-mat.mes-hall
Proposal for Coherent Coupling of Majorana Zero Modes and Superconducting Qubits Using the 4 pi-Josephson Effect
我们建议使用辅助通量量子比特与拓扑一维线托管的Majorana量子比特相互作用。耦合是使用马约拉纳量子比特控制的4 π约瑟夫森效应来通量偏置磁通鎓量子比特而获得的。我们演示了如何使用这种耦合来灵敏地识别拓扑超导性，测量Majorana量子比特的状态，构建2-量子比特操作，并实现具有拓扑保护的量子存储器。
2013-10-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Majorana oscillations and parity crossings in semiconductor-nanowire-based transmon qubits
我们表明，微波（MW）光谱在超导纳米线为基础的transmon量子比特提供了一个强有力的签名的存在下，在结中的马约拉纳束缚态。这是由于外部磁场将导线调谐到拓扑状态，并且由于它们在有限长度导线中的波函数空间重叠，出现的马约拉纳模式的能量分裂在零能量附近振荡。特别是，我们讨论了如何这些马约拉纳振荡，以及伴随的费米子宇称开关的基态的交界处，导致不同的光谱特征-在一个间歇的可见性的吸收线的形式-强烈偏离标准transmon行为。相比之下，非振荡零模式，如拓扑平凡的Andreev束缚态产生足够光滑的潜力，表现出整体标准transmon响应。MW响应中的这些差异可以帮助确定连接是否包含拓扑马约拉纳。
2020-10-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Microwave spectroscopy of spinful Andreev bound states in ballistic semiconductor Josephson junctions
半导体纳米线中的超导邻近效应最近使新的超导结构的研究成为可能，例如门可调谐超导量子比特和多端约瑟夫森结。与它们的金属对应物相反，半导体纳米系统中的电子密度可以通过外部静电门来调节，从而提供器件特性的高度可扩展和原位变化。此外，具有大的$g$因子和自旋轨道耦合的半导体已经被证明会引起超导性中的奇异现象，例如$φ_0$约瑟夫森结和马约拉纳束缚态的出现。在这里，我们报告微波光谱测量，直接揭示了弹道半导体通道中存在的Andreev束缚态（ABS）。我们表明，测量的ABS光谱的结果，传输通道与门可调，高传输概率高达$0.9$，这是所需的门可调Andreev量子比特和有益的编织方案的马约拉纳状态。这是第一次，我们检测到激发的自旋分裂对ABS和观察到的自旋-轨道耦合在半导体中的直接后果，破断ABS。
2017-10-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Landau-Zener-Stückelberg Interferometry for Majorana Qubit
受最近实验的刺激，成功观察到纳米线拓扑超导体中具有偶数和奇数电子的两个超导态，正如从两个末端马约拉纳准粒子（MQ）的存在所预期的那样[Albrecht \textit{et al.}，Nature \textbf{531}，206（2016）]，我们提出了一种利用量子隧穿效应操纵马约拉纳量子位的方法。原型装置由两个一维（1D）拓扑超导体耦合的隧道结，可以通过栅极电压控制。我们表明，在电流注入，超导相位差的时间演化在结诱导振荡的能级的马约拉纳宇称态，而水平交叉是避免了一个小的耦合能量的MQ在个别的一维超导体。这导致了马约拉纳宇称态之间的朗道-齐纳-施蒂克尔伯格（LZS）干涉。调整电流脉冲和栅极电压，可以建立LZS干涉测量法，其提供对马约拉纳量子比特的任意操纵。利用结辐射的微波可以监测Majorana量子比特的LZS旋转。
2016-07-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Superconducting quantum node for entanglement and storage of microwave radiation
超导电路和微波信号是实现量子网络的良好候选者，量子网络是量子计算机的骨干。我们实现了一个基于三维微波超导腔的量子节点，该腔通过约瑟夫森环调制器与传输线参数耦合。我们首先展示了时间控制的捕获，存储和检索的最佳形状的传播微波场，效率高达80%。然后，我们展示了第二个基本的能力，这是一个纠缠态分布在节点和微波通道之间的定时控制的产生。
2015-02-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
Fermion parity measurement and control in Majorana circuit quantum electrodynamics
我们研究了基于嵌入微波谐振器中的拓扑超导电路的器件的量子电动力学。该装置将其量子信息存储在源自马约拉纳费米子杂化的费米子宇称态的相干叠加中。这产生了一个高度隔离的量子比特，其相干时间可以大大增强。我们扩展了传统的半经典方法，得到了强transmon-photon耦合的解析推导。使用这种形式主义，我们开发的协议来初始化，控制和测量的奇偶校验状态。我们表明，值得注意的是，奇偶本征值可以检测到通过色散位移的光腔在强耦合制度和它的状态可以通过二阶边带跃迁相干操纵。
2015-09-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Demonstration of an All-Microwave Controlled-Phase Gate between Far Detuned Qubits
构建大规模超导量子处理器的一个挑战是在相干性、量子位可寻址性、量子位-量子位耦合强度、电路复杂性和所需控制线数量之间找到正确的平衡。用于耦合两个量子比特的领先的全微波方法需要相对较少的控制线，并且受益于高相干性，但在多量子比特设置中遭受频率拥挤和有限的可寻址性。在这里，我们通过在两个横向耦合的transmon量子比特之间实现全微波受控相位门来克服这些限制，与量子比特非谐性相比，transmon量子比特远失谐。通过向其中一个量子位施加单个强微波音来激活门，从而诱导双量子位$|f,g\rangle$和$|g,e\rangle$状态之间的耦合，其中$|g\rangle$、$|e\rangle$和$|f\rangle$表示transmon量子位的最低能量状态。交错随机基准测试在门控持续时间为$126\,\rm{ns}$时产生门控保真度为$97.5\pm 0.3 \%$，主要误差源为去相干。我们使用Floquet理论在强驱动场的存在下对栅极进行建模，并与我们的数据吻合得很好。我们的门构成了目前两个量子位门的一个有前途的替代方案，并且可以在大规模量子处理器中具有硬件缩放优势，因为它既不需要额外的驱动线，也不需要可调谐耦合器。
2020-06-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Controlling Majorana states in topologically inhomogeneous superconductors
最近在一维拓扑超导体的边界上观察到了Majorana束缚态。然而，控制马约拉纳态的局域化是一个持续的挑战，这对实现任何拓扑量子器件都是必不可少的。为此，我们引入了一种机制，它可以打破一个拓扑均匀的状态，通过形成拓扑域，并可以利用它来控制马约拉纳状态的位置。我们发现，事实上，在调幅场的存在下，连续的磁畴可以成为拓扑不等价的，因此，马约拉纳状态可以被钉扎到磁结构的畴壁。拓扑域的形成和马约拉纳态的位置可以通过调谐施加的场（例如，磁或门）。
2017-04-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Thermoelectric signatures of a Majorana bound state coupled to a quantum dot
我们从理论上探讨的可能性，使用热分子测量检测马约拉纳束缚态，并调查其耦合到耗散环境。马约拉纳态的粒子-空穴对称性通常会导致塞贝克系数消失，即，由温度梯度引起的开路电压消失。我们讨论了如何耦合到一个量子点与门控能级打破粒子-空穴对称性的可调方式。由此产生的门依赖的塞贝克系数提供了一种新的方式来证明马约拉纳状态的存在，它可以与传统的隧道光谱在相同的设置相结合。此外，热电性能依赖于量子点-马约拉纳系统的能力，以感测的块体超导体的温度，并可以用于提取有关的耗散衰减的马约拉纳状态，这是至关重要的量子信息应用的信息。
2014-02-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Quantum simulation of topological Majorana bound states and their universal quantum operations using charge-qubit arrays
Majorana束缚态由于其在拓扑量子计算中的潜在应用而成为凝聚态研究的热点。在这里，我们利用两个电荷量子比特阵列显式地模拟DIII类一维超导体模型中的马约拉纳端态可以出现。结合一个编织操作，基于马约拉纳的量子位上的通用单量子位操作可以通过阵列末端的两个电荷量子位之间的可控电感耦合来实现。我们进一步表明，以类似的方式，一个受控的非门的两个拓扑量子位可以模拟在四个电荷量子位阵列。虽然目前的方案可能无法真正实现拓扑量子操作，我们阐述了在电荷量子比特阵列的操作确实是强大的某些局部扰动。
2015-03-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Fast logic with slow qubits: microwave-activated controlled-Z gate on low-frequency fluxoniums
我们证明了一个可控Z门之间的电容耦合磁通鎓量子比特与过渡频率$72.3~\textrm{MHz}$和$136.3~\textrm{MHz}$。该门由$61.6~\textrm{ns}$长脉冲以非计算跃迁$|10\rangle - |20\rangle$和$|11\rangle - |21\rangle$之间的频率激活，在此期间，量子位分别仅完成$4$和$8$拉莫尔周期。$(8\pm1)\times 10^{-3}$的测量门误差受到非计算子空间中的去相干的限制，这将可能在下一代器件中得到改善。虽然我们的量子比特比transmons慢大约50倍，但双量子比特门比transmons上的微波激活门更快，并且门误差与报道的最低误差相当。低频磁通量的结构优势包括长量子比特相干时间、计算子空间中的弱杂化、抑制的残余$ZZ$耦合率（这里是$46~\mathrm{kHz}$）以及不存在过多的参数匹配或复杂的脉冲整形要求。
2020-11-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Majorana Fermions in spin up and down electronic complexes in spin-orbit coupled array of semiconductor quantum dots in proximity to $s$-type superconductor and in magnetic field
University of Ottawa（渥太华大学）；Memorial University of Newfoundland and Labrador（纽芬兰与拉布拉多纪念大学）
研究通过自旋轨道耦合量子点阵列中接近s型超导体和磁场的系统，分析了Majorana费米子的局域化和稳定性。
2026-01-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional platform for networks of Majorana bound states
我们从理论上模拟了一个二维电子气（2DEG）覆盖的超导体，并证明了拓扑超导通道时，超导层的条纹被删除。因此，马约拉纳束缚态（MBS）在条纹的末端被创建。我们计算的拓扑不变量和能隙的一个单一的条纹，使用现实的值为InAs的2DEG proximitized由外延Al层。我们发现，拓扑间隙增强时，结构是不对称的。这可以通过在带材上施加相位差（通过驱动超导电流或使用磁通量回路）或用金属栅极取代一个超导体来实现。这两种策略还使得能够控制MBS分裂，从而促进基于MBS的受控融合的编织和读出方案。最后，我们概述了马约拉纳条纹网络可以设计。
2016-12-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
