The high-coherence fluxonium qubit
我们报道了超导磁通鎓量子比特，其相干时间在很大程度上受到能量弛豫的限制，并且可重复地满足T2 > 100微秒（在一个设备中T2 > 300微秒）。此外，给定表面损耗角正切和1/f通量噪声幅度的现有技术值，相干性可以进一步提高超过1毫秒。我们的结果违反了一个普遍的观点，即超导电路中的约瑟夫森结的数量-这里超过100-必须最小化以获得最佳量子比特相干性。我们概述了如何独特的fluxonium组合的长相干时间和大的非谐性可以受益于基于门和绝热量子计算。
2018-10-25 cond-mat.supr-con quant-ph
State preparation of a fluxonium qubit with feedback from a custom FPGA-based platform
基于现场可编程门阵列（FPGA）平台，我们开发了一种用于超导量子比特（qubit）实验的多功能集成控制和读出仪器。使用该平台，我们执行基于测量的闭环反馈操作，具有$428 \, \mathrm{ns}$平台延迟。反馈能力有助于在比其能量弛豫时间$T_1$短得多的时间内实现量子位到基态的主动复位初始化。我们展示了实验结果，演示复位的磁通量子位与$99.4\,\%$保真度，使用读出和驱动脉冲序列约$1.5 \, \mathrm{μs}$长。与通过热化的被动基态初始化相比，使用$T_1 = ~ 80 \, \mathrm{μs}$给出的时间常数，使用基于FPGA的平台使我们能够将量子位初始化的保真度和时间提高一个数量级。
2019-12-14 cond-mat.supr-con quant-ph
Bifluxon: Fluxon-Parity-Protected Superconducting Qubit
我们已经开发并表征了一种受保护的超导量子比特，该量子比特提供了对来自电荷和通量噪声的能量衰减的同时指数抑制，以及来自通量噪声的失相。量子比特由一个库珀对盒（CPB）和一个超电感器组成，从而形成一个超导回路。假设CPB岛上的偏移电荷是奇数个电子，则量子位电位对应于$\cos ϕ/ 2$约瑟夫森元件的量子位电位，从而通过Aharonov-Casher干涉保持回路中磁通子的奇偶性。在这种情况下，逻辑状态波函数位于相空间的不相交区域，从而确保了对能量衰减的保护。通过开启保护，我们观察到衰减时间增加了10倍，达到了$100 μ\mathrm{s}$。虽然量子位对电荷噪声敏感，但与电荷量子位相比，灵敏度大大降低，并且当前器件的电荷噪声诱导的退相时间超过$1 μ\mathrm{s}$。通过将几个$\cos ϕ/ 2$约瑟夫森元件组合在一个小阵列中，可以在下一代器件中实现完全失相保护。
2019-10-09 cond-mat.supr-con quant-ph
Thermal fluctuations of the Josephson current in a ring of superconducting grains
本文研究了磁通量通过$N$超导颗粒环引起的约瑟夫森电流$I$的热涨落。当半磁通子穿过环时，由于热相位滑移，$I$表现出两个简并态之间的非相干跃迁。本文提出了一种新的数值方法来处理约瑟夫森系统的平衡和动力学性质。计算得到的跃迁速率具有$Γ= A(N)\exp[-B(N)/T]$的形式，其中$B(N)$与对与相位滑移有关的能垒的分析结果一致.在非退化情况下（例如，在四分之一通量处），由于谐波激励，$I$的平衡值随着$T$减小，然后被相位滑移破坏。
2016-09-29 cond-mat.supr-con
Tunneling of fluxons via a Josephson resonant level
本研究分析了约瑟夫森结处共振能级介导的通量子耦合机制，发现4π量子相位滑移主导的耦合可在典型通量子比特电路的跃迁谱中直接观测，且电路低能哈密顿量与拓扑超导岛对偶，可为相关实验和新型受保护比特设计提供参考。
2024-08-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Automatic Characterization of Fluxonium Superconducting Qubits Parameters with Deep Transfer Learning
本文提出基于深度迁移学习的 fluxonium 量子比特参数自动表征方法，利用多磁场能谱训练模型预测 EJ、EC、EL，平均准确率达 95.6%，且对噪声和不完整实验数据具有鲁棒性。
2025-03-15 cond-mat.supr-con quant-ph
Quantum Coulomb drag mediated by cotunneling of fluxons and Cooper pairs
本文预测了宏观量子相干约瑟夫森电路中由磁通量子和库珀对共隧穿介导的两种对偶量子库仑拖曳效应，并展示了通过偏置一个结可在电容耦合的另一个结上感应出电压降。
2024-10-17 cond-mat.supr-con
The Floquet Fluxonium Molecule: Driving Down Dephasing in Coupled Superconducting Qubits
本文提出一种受驱动的超导擦除量子比特——Floquet 磁通量子分子，通过分离量子比特态和二阶通量噪声不敏感机制，实现约50毫秒相干时间和约500微秒擦除寿命，并展示高保真单量子比特门操作方案。
2024-11-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
A superconducting qubit with noise-insensitive plasmon levels and decay-protected fluxon states
本文提出并实现了深处于transmon极限下的电感分流transmon量子比特，仅5.1 MHz磁通色散即实现全磁通量子范围内稳定相干时间，并观测到分钟级基态隧穿寿命，为改进量子比特编码和避免态泄漏提供新途径。
2022-02-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Bridging the gap between nanowires and Josephson junctions: a superconducting device based on controlled fluxon transfer across nanowires
超导电子学的基础可以大致分为两种技术：约瑟夫森结和超导纳米线。虽然约瑟夫森结（JJ）由于其高速和低功耗而仍然是主导技术，但最近提出的纳米线器件提供了诸如增益、高扇出和与CMOS电路的兼容性的改进。尽管有这些好处，但基于超导的电子器件在很大程度上限于二进制操作，器件在超导状态和由不受控制的热点动态控制的高阻抗电阻状态之间切换。与JJ不同，它们不能通过连续切换增加输出，并且它们的操作速度受到缓慢的热复位时间的限制。因此，需要一种中间器件，其具有纳米线的接口能力，但具有更快的、适度的响应，允许调制输出。在这里，我们提出了一个纳米线器件的基础上控制通量输运。我们表明，该设备是能够响应成比例的强度，其输入，不像其他纳米线技术。该器件可以被操作以产生具有可区分状态的多电平输出，其可以通过电路参数来调谐。实验结果和MEMS电路模拟之间的协议表明，该设备是经典的，可以很容易地设计的应用程序，包括使用作为一个多级存储器。
2018-10-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.app-ph
Fluxonium: single Cooper pair circuit free of charge offsets
基于隧道结的单库珀对量子线路在计量学和量子信息应用中的前景受到“偏移”电荷-许多固态系统固有的随机、缓慢漂移的微观电荷的影响的严重限制。通过将小结与大电容隧道结串联阵列的约瑟夫森动力学电感分流，从而保证所有超导岛至少通过一个大结与电路相连，我们实现了一种对偏移电荷完全不敏感的新型超导人造原子。然而，它的能级表现出与单库珀对效应相关的非谐结构，这是固态量子计算的有用组成部分。
2009-10-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Fluxon-based generation of graph states in Josephson qubits
图态是一种特殊的多粒子纠缠态，在量子信息技术，特别是基于测量的量子计算机中有着巨大的应用潜力。这些状态导致给定计算所需的量子位数显著减少，从而缩短了执行时间。在这里，我们提出了一个简单的方案，通过使用特殊的门操作，即，控制相位和交换门操作，这是超导量子纳米电路中固有的。
2009-05-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
In-situ tunable interaction with an invertible sign between a fluxonium and a post cavity
本文提出一种由三维柱形腔、读出谐振器和磁通量量子比特辅助比特组成的新型架构，利用磁场原位调节并反转相互作用符号，无需额外耦合器或参量驱动，有望提升玻色量子比特的寿命与可控性。
2025-03-19 cond-mat.supr-con quant-ph
Readout strength dependence of state projection in superconducting qubit
我们已经通过使用约瑟夫森分叉放大器（JBA：交流驱动SQUID）控制量子比特读出过程的测量强度。最佳读出脉冲将叠加态改变为本征态。为了阐明足够强的测量如何导致投影现象，我们研究了JBA读出中的投影条件。我们发现，投影发生在可见度开始出现的脉冲高度以上。此外，随着读出强度的增加，即使可见性消失，投影也会继续发生。这一结果有助于我们理解JBA读出过程。
2010-05-17 cond-mat.supr-con
Josephson vortex interaction mediated by cavity modes: Tunable coupling for superconducting qubits
本文提出了一个描述超导传输线中约瑟夫森涡旋（磁通子）相互作用的量子力学模型。涡流通过线性波的发射和吸收（电磁腔模式）相互作用。我们表明，在一个经典的制度，这种特殊类型的相互作用是由通量子的瞬时速度的产品。在量子体系中，该性质提供了涡旋之间的可调谐耦合，其可用于涡旋量子比特的纠缠。涡旋相互作用的物理机制类似于基于捕获离子的量子比特。不同类型的传输线介导的涡流相互作用的建议。
2003-03-11 cond-mat.supr-con quant-ph
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
Gralmonium: Granular Aluminum Nano-Junction Fluxonium Qubit
本研究提出用光刻定义的颗粒铝纳米结替代传统约瑟夫森结构建fluxonium量子比特，实现了与标准fluxonium无法区分的光谱，并展现出高能量弛豫时间和对微观缺陷的高灵敏度诊断能力。
2022-09-05 cond-mat.supr-con quant-ph
Non-Poissonian Quantum Jumps of a Fluxonium Qubit due to Quasiparticle Excitations
随着超导量子比特的能量弛豫时间的稳步提高，超导能隙上方的非平衡准粒子激发作为量子比特相干性的越来越相关的限制而出现。我们测量波动的准粒子激发的数量通过连续监测的自发量子跃迁的状态之间的fluxonium量子位，在松弛的条件下，主要由准粒子损失。通过在比$T_1$短得多的时间间隔内进行量子非破坏投影测量，使用量子限幅放大器（约瑟夫森参量转换器），获得单个准粒子尺度上的分辨率。量子跳跃统计在预期的泊松分布和非泊松分布之间切换，表明准粒子数量在从秒到小时的时间尺度上存在较大的相对波动。这种动力学可以通过注入准粒子或通过在磁场中冷却准粒子捕获涡旋来可控地修改。
2014-12-09 cond-mat.supr-con quant-ph
Single-Shot Readout of Macroscopic Quantum Superposition State in a Superconducting Flux Qubit
利用三个约瑟夫森结嵌入超导环中的超导量子比特的两个最低能态进行了单次读出实验。我们通过电流偏置的dc-SQUID的开关电流Isw来测量量子比特状态，dc-SQUID是围绕量子比特回路的量子检测器。量子位信号在SQUID的小Isw区域中测量，通常小于100 nA，其中Isw分布特别窄。所获得的单次激发数据表明，通过量子比特持续电流产生的通量，量子比特状态被读出为能量本征态而不是电流本征态。
2004-07-12 cond-mat.supr-con
Boosting fluxons for ballistic-logic power using an Aharonov-Casher ring
本文提出利用Aharonov-Casher环为单磁通量子弹道移位寄存器供电，通过将不同极性的SFQ比特状态分入不同环臂并加速至恒定速度，实现可扩展的高能效弹道逻辑门阵列。
2024-05-02 cond-mat.supr-con
Numerical modelling of a vortex-based superconducting memory cell: dynamics and geometrical optimization of a fluxonic quantum dot
本文通过含时Ginzburg-Landau方程对基于单个阿布里科索夫涡旋的AVRAM超导存储单元进行数值模拟，优化了零磁场下的几何参数，实现了皮秒级超快切换和0.1 aJ的超低操作能耗。
2024-08-27 cond-mat.supr-con math-ph math.MP
Superconducting tunable flux qubit with direct readout scheme
我们描述了一个简单而有效的方案读出的可调通量量子比特，并提出了初步的实验测试的准备，操作和最终读出的量子比特状态，在非相干制度在液氦温度下进行。可调通量量子位通过在大超导回路中插入额外的约瑟夫森结的双SQUID来实现，并且通过向结施加电流斜坡并根据量子位状态记录存在电压响应的值来执行读出。初步工作表明了该方案的可行性和有效性。
2005-06-24 cond-mat.supr-con
Localized quasiparticles in a fluxonium with quasi-two-dimensional amorphous kinetic inductors
University of Colorado Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）；National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院）；Northwestern University（西北大学）；Budapest University of Technology and Economics（布达佩斯技术与经济大学）
研究通过在微波谐振器和通量onium量子比特中嵌入钨硅化物导线，探讨了高动能电感材料在量子电路中的非线性特性及损耗机制。
2025-04-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Fluxonic Cellular Automata
我们制定了一个新的概念计算与量子元胞自动机组成的纳米结构的超导器件阵列。逻辑状态由蚀刻在介观超导正方形上的2x2盲孔矩阵中的两个捕获的通量量子（涡旋）的位置定义。这种小的计算单位单元完全在当前制造技术的范围内。在单胞阵列中，一个单胞的涡旋位形通过屏蔽电流影响相邻单胞的穿透通量线。或者，在连体细胞中，信息传递可以通过相邻细胞中的超电流之间的相互作用来加强。在这里，我们提出了功能逻辑门的基础上，这种磁通元胞自动机（FCA），其中的逻辑操作进行验证，通过理论模拟的框架内的时间依赖的金-朗道理论。输入信号由放置在输入单元的两个对角盲孔顶部的电流回路定义。对于给定的电流极化，外部通量线被环吸引或排斥，形成“0”或“1”配置。读出技术可以从各种现代涡流成像方法、传输和LDOS测量中选择。
2008-09-19 cond-mat.other cond-mat.supr-con
Nonlinear resonant behavior of the dispersive readout scheme for a superconducting flux qubit
研究了一种由SQUID磁强计和并联电容组成的非线性谐振电路作为持续电流（PC）量子比特的读出方案。量子位的通量状态被检测为SQUID磁力计的约瑟夫森电感的变化，这反过来又介导读出电路的谐振频率的偏移。谐振行为中的非线性和所产生的滞后被表征为输入驱动和相关联的谐振峰值响应两者的功率的函数。基于唯象电路模型的数值模拟显示所观察到的非线性的功能。
2006-09-22 cond-mat.supr-con
Floquet-engineered enhancement of coherence times in a driven fluxonium qubit
我们使用准能量结构时出现的磁通鎓超导电路被周期性地驱动编码量子信息与动态诱导磁通不敏感的甜蜜点。Floquet理论的框架提供了对这些位于远离未驱动量子位的半通量对称点的高相干工作点的直观描述。这种方法在选择通量偏置点和逻辑量子比特状态的能量方面提供了灵活性，如[ \textit{Huang et al., 2020} ]所示。我们表征了系统对调制幅度和直流磁通偏置噪声的响应，并通过实验证明了一个最佳工作点，该点同时对两者的波动不敏感。我们观察到一个40倍的增强与拉姆齐型干涉测量的量子比特相干时间在动态甜蜜点相比，静态操作在相同的偏置点。
2020-07-27 cond-mat.supr-con quant-ph
Millisecond coherence in a superconducting qubit
增加对物理量子比特的控制程度是量子计算研究的关键组成部分。我们报道了一个磁通鎓类型的超导量子比特，其Ramsey相干时间达到了$T_2^*= 1.48 \pm 0.13 \mathrm{~ms}$，超过了现有技术水平一个数量级。结果，平均单量子比特门保真度超过了$0.9999$，据我们所知，超过了任何其他固态量子系统。此外，通过测量宇称禁戒跃迁到第二激发态的能量弛豫，我们排除了非平衡准粒子对相干性的影响。结合最近在fluxoniums上演示的双量子比特门，我们的结果为下一代量子处理器铺平了道路。
2021-03-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
FerBo: a noise resilient qubit hybridizing Andreev and fluxonium states
Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）；Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学）
本文提出了一种新型超导量子电路，具有抗弛豫和退相干的特性，通过安德里埃能级与LC电路电磁模式的混合实现，称为FerBo。
2026-04-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Reversible Fluxon Logic with optimized CNOT gate components
可逆逻辑门以前在超导电路中实现为绝热可逆门，其由足够慢的时钟供电。相比之下，我们正在研究弹道可逆门，其中通量子既用于编码信息又为门供电。除了输入磁通子的能量之外，没有功率被施加到门，并且两个可能的磁通极性表示比特状态。无阻尼长约瑟夫森结（LJJ），其中磁通量从惯性以几乎恒定的速度移动，形成门的输入和输出通道。LJJ通过电路接口连接在门中，电路接口被设计为允许使用局部模式的临时激发从输入到输出通量状态的弹道散射。共振散射的持续时间决定了门的操作时间，大约几个约瑟夫森等离子体周期。由于磁通和局域模式之间的相干转换，弹道门可以是非常有效的：在我们的模拟中，只有百分之几的磁通的能量在门操作中耗散。弹道可逆门可以与其他非弹道门电路组合以扩展门功能的范围。在这里，我们描述了如何CNOT可以被构建为一个结构，包括IDSN（身份-否则-相同-给出-不）和存储和启动（SNL）门。IDSN是一个2位弹道门，我们描述和分析的等效1位电路。SNL是一个时钟门，它允许存储一个位，并在一个位状态相关的输出路径上定时发射通量。在CNOT中，SNL门为IDSN门的输入提供必要的路由和通量同步。
2020-10-29 cond-mat.supr-con quant-ph
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
Scalable High-Performance Fluxonium Quantum Processor
硬件技术向通用容错量子计算方向发展，需要高性能的大规模处理单元。虽然通量量子比特具有高相干性和大非谐性，但它们的可扩展性尚未得到系统的探索。在这项工作中，我们提出了一个超导量子信息处理器的基础上，紧凑的高相干磁通抑制串扰，降低设计复杂性，提高运行效率，高保真度的门，并抵抗参数波动。在这种架构中，量子位使用连接到公共总线的单个谐振器分散地读出，并通过组合的片上RF和DC控制线进行操纵，这两者都可以设计为具有低串扰。多径耦合方法使高相干计算态之间的交换相互作用成为可能，同时抑制了虚假的静态ZZ速率，导致快速和高保真的纠缠门。我们数值研究了交叉共振控制的非和差分AC斯塔克控制的Z操作，揭示了高达1 GHz的量子比特-量子比特失谐带宽的低门误差。我们对频率拥挤的研究表明，由数千个量子比特组成的量子处理器的制造产量很高。此外，我们估计低资源开销，以抑制逻辑错误率使用XZZX表面码。这些结果为追求通用量子计算提供了一个可扩展的高性能量子体系结构。
2022-02-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Minimizing the discrimination time for quantum states of an artificial atom
超导人造原子量子态的快速鉴别是量子信息处理的重要组成部分。在电路量子电动力学中，增加与人造原子色散耦合的读出谐振器中的信号场幅度，提高了信噪比并增加了测量强度。在这里，我们采用这种效果超过两个数量级的读出功率，通过独特的二聚体约瑟夫森结阵列放大器与大的动态范围的组合成为可能，和我们的颗粒铝fluxonium人工原子的读出保持量子非破坏（QND）在相对较大的光子数在读出谐振器，高达$\overline{n} = 110$的事实。使用贝叶斯推断，这允许我们比读出谐振器响应时间$2/κ$更快地检测量子跳跃，其中$κ$是读出谐振器的带宽。
2020-11-18 cond-mat.supr-con quant-ph
Dephasing in Fluxonium Qubits from Coherent Quantum Phase Slips
本文通过设计不同阵列结阻抗的Fluxonium量子比特，研究相干量子相位滑移引起的退相干，实验验证了CQPS退相干速率的标度规律，并揭示其低频噪声谱非1/f特征，为JJ阵列超电感设计提供指导。
2024-10-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Arbitrary controlled-phase gate on fluxonium qubits using differential ac-Stark shifts
大规模量子计算促使双量子比特门方案的发明，其不仅最大化门保真度，而且消耗最少的资源。在超导量子比特的情况下，传输子的弱非谐性对门设计施加了深刻的约束，导致设备和控制协议的复杂性增加。在这里，我们展示了一个资源有效的控制强非谐波磁通量子比特的相互作用。也就是说，在一对电容耦合磁通量的非计算跃迁应用非共振驱动诱导$\textrm{ZZ}$ -相互作用，由于计算能级的不相等的ac-斯塔克位移。通过连续选择频率和幅度，驱动器可以消除静态$\textrm{ZZ}$项，也可以将其增加一个数量级，以启用具有任意编程相移的受控相位（CP）门。这些非Clifford操作的交叉熵基准产生子$1\%$误差，仅受不相干过程的限制。我们的结果表明，强非谐电路的优势，在设计下一代量子处理器的transmons。
2021-03-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Loops and Strings in a Superconducting Lattice Gauge Simulator
我们提出了一个架构的模拟量子模拟器的电磁在2+1维，基于超导fluxonium设备的阵列。编码是在紧U（1）格点规范理论的量子链模型公式的整数（自旋-1）表示中。我们展示了如何通过辅助介导的小工具构造来设计高斯定律，以及如何在强耦合和中间耦合制度之间进行调谐。由威尔逊圈的非局域序参量和t Hooft弦的无序参量证明了模型中存在预测的约束相。我们将展示如何在这个模型中构建这样的运营商，以及如何通过磁通岛到微波腔模式的色散耦合来非破坏性地测量它们。数值证据被发现的限制相的存在，在基态的模拟哈密顿量的梯形几何。
2016-12-12 cond-mat.supr-con hep-th 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
Coherent dynamics in long fluxonium qubits
我们分析了磁通鎓装置（Manucharyan等人，2009年科学326 113）形成的超导环的约瑟夫森结，其中强量子相位波动只局限于一个单一的弱元素。在这样的系统中，通过在弱元件处发生的$2π$的量子相位隧穿将环的状态与在相反方向上循环的超电流耦合，而环的其余部分提供量子比特的固有电磁环境。考虑到最近邻之间的电容耦合和对地电容，我们证明了环的均匀部分可以维持耦合到磁通量子比特的两个能级的电动模。特别地，当约瑟夫森结的数量增加时，若干低能模式可以具有低于量子比特频率的频率。这就产生了准周期动力学，它表现为两个反向传播电流状态之间的振荡在短时间内衰减，随后在稍后的时间内出现类似振荡的复苏。我们分析了系统如何接近这样一个动态的环的长度增加，并讨论可能的实验影响，这种非绝热制度。
2015-05-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
High Fidelity Qubit Readout with the Superconducting Low-Inductance Undulatory Galvanometer Microwave Amplifier
描述了基于超导低电感波动电流计（SLUG）的微波放大器对超导量子比特的高保真色散测量。与最先进的HEMT放大器相比，SLUG放大器的增益达到19 dB，信噪比提高9 dB。我们证明了在700 ns的分离保真度为99%相比，59%的HEMT单独。SLUG显示了大的动态范围，输入饱和功率对应于读出腔中的700个光子。
2013-12-29 cond-mat.supr-con quant-ph
Quasiparticle Quality Factors in Superconducting Resonators: Effects of Bath Temperature and Readout Power
School of Integrated Circuits, Tsinghua University（清华大学集成电路学院）；Cavendish Laboratory（卡文迪许实验室）；Clarendon Laboratory（克拉伦登实验室）；James Watt School of Engineering, University of Glasgow（格拉斯哥大学詹姆斯·瓦特工程学院）
研究超导谐振腔在低温下品质因数偏离标准预测的原因，提出基于修改后的Rothwarf-Taylor方程的宏观模型，明确品质因数、浴温与读出功率之间的关系。
2026-05-09 astro-ph.IM cond-mat.supr-con
Frequency-Multiplexed bias and readout of a 16-pixel Superconducting Nanowire Single-Photon Detector Array
我们展示了一个16像素阵列的射频超导纳米线单光子探测器与集成和可扩展的频分复用架构，减少了所需的偏置和读出线到一个单一的微波馈线。讨论了嵌入在谐振电路中的光子敏感纳米线的电学行为，以及单个探测器的光学性能和定时抖动。除了单像素测量，我们还演示了16像素阵列的时间，空间和光子数分辨率的操作。
2017-04-28 cond-mat.supr-con physics.ins-det
Quantum non-demolition dispersive readout of a superconducting artificial atom using large photon numbers
读出超导人造原子的状态通常依赖于与读出谐振器的色散耦合。对于给定的系统噪声温度，增加谐振器中的循环光子数$\bar{n}$使得能够实现更短的测量时间，并且因此预期减少由自发原子跃迁引起的读出误差。然而，通常观察到增加$\bar{n}$也会增加这些转变速率。在这里，我们提出了一个fluxonium人工原子，在其中，我们测量的前两个状态之间的过渡率作为$\bar{n}$的函数的整体平坦的依赖性，高达$\bar{n}\approx200$。尽管我们观察到色散位移随着读出功率的增加而预期减小，但信噪比随着$\bar{n}$的增加而不断提高。即使不使用参量放大器，在$\bar{n}=74$，我们测量的反馈辅助接地和激发态准备，分别为99%和93%的结晶度。
2020-11-20 cond-mat.supr-con quant-ph
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
Universal fast flux control of a coherent, low-frequency qubit
\textit{heavy-fluxonium}电路由于在半通量阻挫点处具有长的弛豫和退相时间而成为超导量子处理器的一个有前途的构建块。然而，抑制的电荷矩阵元素和低跃迁频率使得使用标准协议执行快速单量子位门具有挑战性。我们报告了用于重置、快速相干控制和读出的新协议，该协议允许量子位以14 MHz的过渡频率进行高质量操作，其能量比环境热能尺度低一个数量级。我们利用更高水平的fluxonium来初始化具有$97$ \%保真度的量子位，对应于将其冷却到$190~\mathrm{μK}$。我们实现高保真度控制使用一套通用的单周期通量门，这是由直接合成的快脉冲，而等离子体辅助读出用于测量。在$T_1, T_{2e}\sim$ ~300~ $\mathrm{μs}$的量子位上，我们实现了$20-60$ ~ns的单量子位门，其平均门保真度为$99.8\%$。
2020-02-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Single-shot readout of a superconducting flux qubit with a flux-driven Josephson parametric amplifier
本文报道了利用磁通驱动约瑟夫森参量放大器（JPA）实现超导磁通量子比特的单次读出。在优化读出功率、JPA增益和数据采集时间后，我们观察到了对比度为74%的拉比振荡，这主要受到JPA带宽和量子比特能量弛豫的限制。在连续监测下观察到的量子比特本征态之间的量子跳跃表明读出方案的非破坏性。
2013-09-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Vortex counting and velocimetry for slitted superconducting thin strips
该研究利用带狭缝MoSi超导薄带$I$-$V$曲线的扭折实现涡旋计数，测得磁通量子最大速度约12 km/s，并揭示少磁通子动力学转变。
2023-02-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Flip-chip-based fast inductive parity readout of a planar superconducting island
本文提出一种基于倒装芯片和微波谐振器的超导岛奇偶性快速非破坏性读出方法，实现了SNR≈3、保真度超98%的实时测量，为混合量子比特读出提供新方案。
2023-07-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Nondestructive readout for a superconducting flux qubit
我们提出了一种新的读出方法的超导磁通量子比特，基于测量的约瑟夫森电感的超导量子干涉装置，电感耦合到量子比特。本征通量检测效率和反作用适合于量子位的量子态的快速和非破坏性确定，如在量子计算机中读出多个量子位所需的。我们对通量量子比特进行了光谱分析，并测量了80 $μs$量级的弛豫时间。
2004-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Characterization of an entangled system of two superconducting qubits using a multiplexed capacitance readout
我们描述了一对库珀对盒耦合固定电容使用光谱和测量的基态量子电容。我们使用提取的参数来估计两个量子比特之间的纠缠度或纠缠度。我们还提出了一个多路复用的量子电容测量技术，这是在原则上可扩展到一个大的超导量子位阵列的彻底演示。
2008-12-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Mesoscopic Shelving Readout of Superconducting Qubits in Circuit QED
提出了一种测量片上微波谐振器中超导量子比特内部状态的方法。我们表明，一个量子比特状态可以与越来越大的腔相干场的产生，而另一个仍然与真空。通过用常规设备测量出射谐振器场，可以实现有效的单次QND样量子位读出，从而能够在用于捕获离子的电子搁置技术的精神下实现高保真度测量。我们期望所提出的想法可以适用于不同的超导量子位设计，并有助于进一步提高量子位读出保真度。
2009-04-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
State Readout of a Trapped Ion Qubit Using a Trap-Integrated Superconducting Photon Detector
我们报道了一种利用集成陷阱的光子探测器实现的囚禁离子量子比特的高保真状态读出。我们确定了一个单一的$^9$ Be $^+$离子的超精细量子位态的表面电极射频离子阱的陷阱结构与超导纳米线单光子探测器（SNSPD）制作的状态依赖的离子荧光光子计数。平均读出保真度为0.9991（1），平均读出持续时间为46 $μ$ s，并且受到读出激光束的偏振杂质和非共振光泵浦的限制。由于在离子和探测器之间没有介入光学元件，我们可以使用离子荧光作为自校准光子源来确定探测器量子效率及其对光子入射角和偏振的依赖性。
2020-07-31 cond-mat.supr-con physics.atom-ph quant-ph
Amplitude-Multiplexed readout of single photon detectors based on superconducting nanowires
实现大规模的光子电路用于电信波段的量子光学实验，需要越来越多的集成探测器。超导纳米线单光子探测器（SNSPD）可以方便地集成在芯片上，并且可以有效地探测波导内传播的光。由于读出电子器件的热影响，低温恒温器的热预算限制了可以集成在同一芯片上的元件的最大数量。在本文中，我们提出并实现了一种新的方案，能够有效地读取几个SNSPD只有一个读出端口，使光子电路的实现具有大量的模式。
2018-11-29 cond-mat.supr-con physics.app-ph quant-ph
Readout failures in superconducting qubits due to TLS-defects in tunnel junctions
Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院）
本研究针对transmon量子比特隧道势垒中的强耦合TLS，采用多光子光谱学与TLS应变调谐技术，发现其与读出腔的强共振耦合会引发频率偏移破坏读出信号，揭示了材料缺陷阻碍固态量子处理器实现的新机制。
2026-09-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
