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
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
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
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
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
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
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
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
Superconducting Circuits and Quantum Information
超导电路可以像原子一样在两个能级之间进行跃迁。这样的电路可以在宏观尺度上测试量子力学，并用于在硅芯片上进行原子物理实验。
2006-01-18 cond-mat.mes-hall 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
Interacting two-level defects as sources of fluctuating high-frequency noise in superconducting circuits
从第一次实验开始，超导电路就受到环境噪声的强烈耦合，破坏了量子相干性，降低了性能。在最先进的实验中，发现超导量子比特的弛豫时间作为时间的函数波动。我们提出了测量这种波动的3D-介子电路和开发一个定性模型的基础上的背景两级系统（TLS），出现在设备材料中的缺陷的浴内的相互作用。在我们的模型中，作用于量子比特的时间依赖性噪声密度来自其与高频TLS的近共振耦合，高频TLS由于与低频热波动TLS的相互作用而经历能量波动。我们通过提供在相位量子比特电路中的单个TLS中观察到的这种能量波动的实验证据来支持该模型。
2015-08-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum thermal transistor in superconducting circuits
基于电流的逻辑设备在现代社会中无处不在。然而，数字逻辑确实具有一些缺点，诸如相对高的功耗。因此，寻求替代手段来构建可以作为独立设备工作或与更传统的电子电路结合工作的逻辑电路是非常有意义的。一个前景广阔的方向是将热流用于逻辑元件。在本文中，我们讨论了最近的量子热晶体管的抽象建议，并提供了一个具体的设计这样的设备使用超导电路。使用电路量子电动力学Jaynes-Cummings模型，我们提出了一种三端器件，它允许从源极到漏极的热传递，这取决于耦合在栅极调制器的浴槽的温度，并表明它提供了类似于传统半导体晶体管的特性。
2020-05-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Multi-mode superconducting circuits for realizing strongly coupled multi-qubit processor units
处理器中的量子比特间耦合和量子比特连通性对于实现高保真多量子比特门和高效实现量子算法至关重要。典型的超导处理器采用经由频率调谐或微波驱动器激活的相对弱的横向量子位间耦合。在这里，我们提出了一类多模超导电路，实现多个transmon量子比特与所有到所有的纵向耦合。这些“人造分子”直接实现了一个多维希尔伯特空间，由于始终在线的纵向耦合，可以很容易地操纵。我们描述了分析此类电路的基本技术，计算相关属性，并讨论如何优化它们以创建具有通用可编程性的高效小规模量子处理器。
2018-08-31 cond-mat.mes-hall quant-ph
Circuit QED lattices: towards quantum simulation with superconducting circuits
Jaynes-Cummings模型描述了光子与单个二能级原子之间的耦合，简化了光与物质相互作用的表示。在电路QED中，这个模型是通过将微波谐振器和超导量子比特结合在具有前所未有的实验控制的微芯片上来实现的。将量子比特和共振器排列成格子的形式，实现了一种新的哈伯德模型，Jaynes-Cummings-哈伯德模型，其中的元激发是极化激元准粒子。由于光子系统的真正开放性，电路QED晶格提供了研究集体行为、强关联和非平衡物理之间复杂相互作用的可能性。因此，将电路QED转变为用于量子模拟的架构，即，用一个控制良好的系统来模拟另一个系统的复杂量子行为，这对理论家来说太令人生畏了，无法正面解决，这是一个令人兴奋的想法，它曾一度成为理论家的游乐场，现在也开始在实验中流行起来。本文综述了在这方面的最新理论建议和实验工作的总结。
2012-12-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantization of inductively-shunted superconducting circuits
我们提出了一种计算超导电路能级的方法，其中包含高度非谐，电感分流模式与任意强耦合。我们的方法从计算线性化电路的正常模式开始，并在此基础上进行数值对角化。作为一个例子，我们分析了感应耦合到读出谐振器的磁通鎓量子比特的哈密顿量。虽然这个简单的例子是初等的，但它是不平凡的，因为它不能被称为“黑箱量子化”的方法有效地处理，在裸谐振子基础上的数值对角化，或微扰理论。计算光谱与实测光谱数据进行了比较，表明理论与实验之间具有良好的定量一致性。
2016-10-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
Ultrawide-range photon number calibration using a hybrid system combining nano-electromechanics and superconducting circuit quantum electrodynamics
我们提出了一个由超导共面波导谐振器耦合到纳米机械弦和transmon量子比特作为非线性电路元件组成的混合系统。我们进行光谱的transmon量子比特和纳米力学字符串。测量transmon量子比特上的ac-Stark位移以及弦上的机电诱导吸收，使我们能够确定微波谐振器中低功率和高功率状态下的平均光子数。通过这种方式，我们测量的光子数相差高达9个数量级。我们发现使用这两种方法的微波谐振腔中的光子数的校准之间的定量协议。我们的实验证明了超导电路，量子电动力学和纳米电动力学在单个芯片上的成功结合。
2018-08-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Engineering cryogenic setups for 100-qubit scale superconducting circuit systems
一个强大的低温基础设施的形式有线，热优化稀释制冷机是必不可少的，现在和未来的基于固态的量子处理器。在这里，我们设计了一个可扩展的低温设置，可以最大限度地减少被动和主动热负载，同时保证快速的量子位控制和读出。我们回顾了量子位驱动线，磁通线和输出线的设计标准，在典型的超导电路实验中使用，并详细描述了每种类型的线。测量了不锈钢和NbTi同轴电缆的被动热负载以及由于信号耗散引起的主动负载，验证了我们用于衰减器、电缆和其他微波元件的热锚定的稳健且可扩展的概念。我们的研究结果对于管理未来基于超导电路的大规模量子计算机的热预算非常重要。
2018-06-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum Memristors with Superconducting Circuits
忆阻器是保留其过去动态信息的电阻元件。由于它们具有代表电子、信息处理和非传统计算领域范式变化的潜力，因此引起了人们的极大兴趣。鉴于量子技术的出现，可以设想具有超导电路的量子忆阻器的设计。沿着这些路线，我们介绍这样一个量子器件，其忆阻行为产生准粒子诱导隧穿时，超导电流被取消。对于现实的参数，我们发现，相关的滞后行为可以观察到使用当前的相位驱动的隧道电流的最先进的测量。最后，我们开发了合适的方法来量化系统中的内存保留。
2017-02-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Initialization by measurement of a two-qubit superconducting circuit
我们演示了初始化的联合测量的两个transmon量子比特在三维电路量子电动力学。利用约瑟夫森参量放大增强了对腔传输的零差探测，实现了对双量子位基态和单量子位激发态的无损分辨，保真度达98.1%。每个量子位4.7%剩余激发的稳态混合物的测量和后选择可实现对基态98.8%的保真度，从而优于被动初始化。
2012-04-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Blackbox Quantization of Superconducting Circuits using exact Impedance Synthesis
提出了一种新的量子化方法，用于研究线性微波环境下的约瑟夫森结超导电路。该方法是基于一个精确的阻抗合成的微波环境被认为是一个黑盒子的阻抗函数Z（s）。合成的电路捕捉耗散动力学的系统与电阻耦合的电抗部分的电路在一个非平凡的方式。我们的电路和计算弛豫率以下以前的形式主义集总元件电路量化。直到拟合误差，我们的方法给出了系统及其损失的精确描述。
2014-03-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Circuit theory for decoherence in superconducting charge qubits
基于对底层电路的网络图分析，导出了任意超导电荷量子比特的量子理论。用Caldeira-Leggett模型描述电路中的耗散元件，计算了电荷量子比特的退相干和泄漏率。分析包括由于耗散电路元件，如电压源或准粒子电阻的约瑟夫森结在电路中的退相干。本文提出的理论是超导磁通量子比特的量子线路理论的对偶。与自旋玻色子模型相比，考虑了量子比特的完整希尔伯特空间结构及其与耗散环境的耦合。此外，电路的自感和互感都被完全包括在内。
2005-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con 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
Hybrid quantum circuits: Superconducting circuits interacting with other quantum systems
混合量子线路结合了两个或多个物理系统，目的是利用不同系统的优点和优势，以便更好地探索新现象，并可能带来新的量子技术。本文简要介绍了迄今为止在涉及原子、自旋和固态器件（包括超导和纳米机械系统）的混合电路领域所取得的进展。这些电路如何结合元素从原子物理学，量子光学，凝聚态物理，和纳米科学进行了讨论，并提出了不同的可能的方法，将各种系统集成到一个单一的电路。特别是，混合量子线路可以在芯片上制造，促进其未来的可扩展性，这对于构建未来的量子技术至关重要，包括量子探测器，模拟器和计算机。
2013-04-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Advanced superconducting circuits and devices
先进超导电路与器件的简要评述。
2014-04-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Symmetries and collective excitations in large superconducting circuits
电路的吸引力在于它们的模块化和易于制造。基于简单构建块的工具箱，电路提供了一个强大的框架，通过将电路元件组合成更大的网络来实现新的功能。模块化在多大程度上适用于量子线路是一个悬而未决的问题--量子电路是由超导材料制成的，其中电压和电流由量子物理定律控制。如果能够实现，较大电路网络中的量子相干性对于量子信息处理的进步具有巨大的潜力，包括对退相干的拓扑保护。在这里，我们提出的理论适合定量建模这样的大电路，并讨论其应用fluxonium设备。我们的方法利用电路所表现出的近似对称性，并使我们能够获得新的预测fluxonium设备的能谱，可以测试与当前的实验技术。
2012-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Circuit Quantum Electrodynamics with a Superconducting Quantum Point Contact
在电路量子电动力学系统中考虑超导量子点接触。我们研究了三种不同的配置，可与当前的技术，量子点接触电流耦合到共面波导谐振器。此外，我们证明了强和超强耦合制度可以实现与现实的参数，允许超导量子点接触和量子化腔内场之间的相干交换。
2012-05-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Merging diabolical points of a superconducting circuit
我们提出的第一个理论研究的恶魔点的合并的背景下，超导电路。我们首先研究了一个解析可解的四能级模型，它可以作为这种现象的理论模式。然后，我们将其应用到一个电路命名为库珀对泵，其恶魔点是已知的。
2013-09-25 cond-mat.mes-hall
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
Microwave photonics with superconducting quantum circuits
在过去的20年里，超导量子线路在实验和理论上都取得了令人瞩目的进展，它为操纵微波光子提供了一个平台。微波光子学和量子信息处理中的许多新现象推动了超导量子微波电路这一新兴领域的发展。例如，超导量子线路与单个微波光子之间的相互作用可以达到强耦合、超强耦合甚至深强耦合。许多高阶效应，不寻常的和不太熟悉的传统腔量子电动力学与自然原子，已被实验观察到，例如，巨克尔效应、多光子过程和单原子引起的微波光子双稳态。这些发展可能会导致更好地理解量子力学的反直觉性质，并加快从微波光子学到超导量子信息处理的应用。本文综述了超导量子线路在微波光子学中的实验和理论进展。我们希望这次全球审查能够为这个快速发展的领域提供有用的路线图。
2017-10-19 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Influence of low-frequency noise on macroscopic quantum tunneling in superconducting circuits
本文用Im-F方法研究了中低频环境对超导电路中宏观量子隧穿（MQT）的影响。特别注意两个模型环境，即，一个纯粹的呆滞浴和呆滞浴额外的1/f噪声。一般的调查结果适用于齐纳翻转隧穿，最近预测和观察到的超导电路实现量子位的MQT现象。
2004-11-25 cond-mat.mes-hall
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
Multi-purpose quantum laboratories from superconducting circuits
University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；NVIDIA（英伟达）；New York University（纽约大学）；Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）；University of Chicago（芝加哥大学）
本综述阐述超导电路（SCs）作为通用量子实验室的作用，梳理其在多学科的能力与技术演进，形成解决宏观量子态复杂性的工具包。
2026-08-19 cond-mat.mes-hall hep-th 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
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
Circuit QED and engineering charge based superconducting qubits
在过去的二十年里，我们在介观超导电路中产生和操纵量子相干性的能力取得了巨大的进步。这些进展为超导电路中微波光子的量子光学研究开辟了道路，也为量子信息的处理提供了重要的硬件。主要集中在基于电荷的量子比特，我们提供了这些发展的简要概述，并讨论了目前的艺术状态。我们还调查了实现电路量子电动力学（QED），其中超导人造原子强耦合到单个微波光子已取得的显着进展。
2009-12-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
