The quantum Rabi model in a superfluid Bose-Einstein condensate
我们提出了一个在原子量子点中的量子Rabi模型的量子模拟，原子量子点是一个紧密的光阱中的单个原子与超流体玻色-爱因斯坦凝聚体的准粒子模耦合。这种广泛可调的设置允许在具有可修改的特征时间尺度的系统中模拟光物质相互作用的超强耦合机制，为使用冷原子系统对Jaynes-Cummings和量子Rabi动力学之间的跃迁进行实验分析铺平了道路。我们的方案可以自然地扩展到模拟多量子比特的量子拉比模型。特别是，我们讨论了由于声子交换等功能，有效的双量子位相互作用的外观。
2017-09-24 cond-mat.quant-gas quant-ph
Superfluid to Mott transition in a Bose-Hubbard ring: Persistent currents and defect formation
在这里，我们重新审视Kibble-Zurek机制的超流玻色子慢慢地驱动整个过渡到莫特绝缘相。利用含时变分原理和树张量网络相结合的方法，我们研究了在32个格点上具有人工经典规范场的一维环形玻色-哈伯德模型中退火过程中的电流.我们发现，超流电流显示，在最初的减少，持续振荡的生存，即使当系统内的莫特绝缘相。我们证明了这种振荡的振幅与剩余能量有关，表征了在跨越量子临界点时产生的缺陷，而它们的频率与莫特绝缘相的谱隙相匹配。我们的预测可以在未来的原子电子学实验中得到验证中性原子在环形陷阱。我们相信，所提出的设置提供了一个有趣的，但简单的平台，研究非平衡量子动力学的持续电流的实验。
2019-12-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Supersolid Stacks in Antidipolar Bose-Einstein Condensates
本文理论研究反偶极 BEC 中由稀薄超流体连接的盘状超固体堆叠，通过相图、Bogoliubov 谱、动力学扫描和涡旋线模拟证明其可在实验参数范围内实现。
2023-04-13 cond-mat.quant-gas quant-ph
Circuit Design for a Star-shaped Spin-Qubit Processor via Algebraic Decomposition and Optimal Control
针对星形拓扑量子设备，提出基于代数分解与最优控制的电路设计算法，并在氮-空位中心平台上数值验证其可行性。
2025-06-20 quant-ph
Single-tone pulse sequences and robust two-tone shaped pulses for three silicon spin qubits with always-on exchange
量子计算需要在可扩展平台上的高保真单量子比特和双量子比特门。硅自旋量子比特是实现这一目标的一个有前途的平台。在本文中，我们展示了如何执行单量子位和CZ门在一个线性链的三个自旋量子位与始终打开的交换耦合，这是相关的某些点和施主为基础的硅器件。我们还展示了如何使CZ门强大的电荷噪声和脉冲长度误差使用双音脉冲整形方法。鲁棒脉冲在交换或脉冲幅度波动为3.5%时保持99.99%的保真度，这是对未校正脉冲的改进，在未校正脉冲中，这种保真度只能在交换幅度波动高达2%或高达0.2%时保持。
2021-06-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
$W$- and Dicke-state engineering using optimal global control in nearest-neighbor coupled ring-shaped qubit arrays
Università di Bologna（博洛尼亚大学）；Technical University of Darmstadt（达姆施塔特工业大学）；Forschungszentrum Jülich GmbH, Peter Grünberg Institute（于利希研究中心有限公司彼得·格林伯格研究所）；Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University（冲绳科学技术大学院大学）；University of Cologne（科隆大学）
本文提出利用最优全局控制在环形量子比特数组中高效制备W态和Dicke态，并展示其鲁棒性和快速性。
2025-12-22 quant-ph
Cold Atom Qubits
讨论了一个激光囚禁的冷原子超流量子比特系统。每个量子比特被提出作为一个宏观的两态系统，基于一组在环中循环的玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）电流，用约瑟夫森势垒切割。我们回顾了单个BEC环的有效低能描述。特别是，它表明，这样的系统有一组亚稳态的电流状态，在一定的参数范围内，形成一个有效的两态系统，或量子比特。我们展示了如何使用当前可用的激光捕获技术来初始化和操纵这个量子位。我们还讨论了耦合几个这样的环量子比特以及测量单个量子比特环系统的机制。
2010-12-20 cond-mat.quant-gas quant-ph
On-demand shaped photon emission based on a parametrically modulated qubit
本研究提出无需额外磁通可调元件的参数调制量子比特-谐振器构型，实现单/双轨时间仓整形光子发射，单轨编码态传输保真度达90.32%，硬件高效可扩展，为量子网络提供可行接口。
2025-02-14 quant-ph
Robust shaped pulses for arrays of superconducting or semiconductor spin qubits with fixed Ising coupling
针对固态量子比特阵列扩展中耦合控制布线复杂的问题，提出基于固定Ising耦合量子比特阵列的鲁棒通用门方案，可适配现有超导与半导体自旋量子比特阵列结构。
2023-10-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Construction of multi-qubit optimal genuine entanglement witnesses
我们解释多方真正的纠缠证人同时积极的各种地图所产生的。我们将这一结果应用到多量子比特{ \sf X}形厄米矩阵，并根据条目描述了它们成为真正纠缠见证的条件。此外，我们找到了其中所有的最佳。它们原来具有跨越性质，因此它们检测到多量子比特真正纠缠的非零体积集。我们还描述了{ \sf X}形纠缠证人的可分解性。
2016-03-20 quant-ph
Mott insulator-superfluid phase transition in a detuned multi-connected Jaynes-Cummings lattice
超导量子器件的连通性和可调谐性为构建量子模拟器和研究新的多体物理提供了丰富的平台。本文研究了失谐多连通Jaynes-Cummings晶格中的量子相变，这种晶格可以用超导电路来构造。该模型由量子比特和腔模交替连接而成。使用数值方法，我们表明，通过改变量子比特和腔之间的失谐，从超流相到莫特绝缘体相的相变发生在一个一维阵列中的相称填充。我们分别研究了具有对称耦合和非对称耦合的晶格中的相变。
2015-05-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Maximal qubit violation of n-local inequalities in quantum network
源无关量子网络被认为是Bell方案的自然推广，在Bell方案中，我们研究了网络中分布和测量的量子态的非定域性质。考虑到最简单的纠缠交换网络，最近吉辛等。和Andreoli et. Al.独立地提供了一组量子态的系统表征，导致违反所谓的“双局域性”不等式。在这项工作中，我们考虑了量子网络中的复杂性，其中任意数量的参与者分布在链状和星形网络中。我们推导出了任意两个量子比特态对这种链式和星形网络的“n-局部”不等式的最大违反。这将进一步为我们提供更深入的理解复杂结构中的量子相关性。
2020-11-06 quant-ph
A $π$-shaped Quantum Device for Implementation of Bell States in Solid State Environment
电子自旋量子比特是固态环境下量子信息处理的关键组成部分。我们设计了一个$π$型双量子比特纠缠器件，可以测量Bell基的纠缠态.在我们的设备中，源自旋（$\uparrow_s$或$\downarrow_s$）是电生成的，并隧穿到通道，在那里它们通过交换相互作用与通道自旋（$\uparrow_c$或$\downarrow_c$）相互作用，这是2量子比特纠缠的原因。对自旋的电控制产生贝尔态。$U_{\sqrt{SWAP}}$和CNOT门操作是通过这些贝尔态实现的，用于通用量子计算。$π$形状的量子器件可以用作集成芯片中电路不同部分之间的固态互连。
2019-08-07 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph quant-ph
Observation of a dynamical sliding phase superfluid with P-band bosons
在耦合XY模型的背景下，滑动相已经被长期寻求，因为它们与各种多体系统如层状超导体、独立式液晶膜和阳离子脂质-DNA复合物有关。在这里，我们报告的动态滑动相超流体出现在一个非平衡设置从量子动力学的三维超冷原子气体加载到一个一维光晶格的P-带的观察。采用一种快捷的加载方法，在很短的时间内使原子以零准动量进入P带。该系统可以被看作是一系列的“煎饼”形状的原子样品。对于这个远离平衡的系统，我们发现了一个寿命约为几十毫秒的中间时间窗口，其中原子系综在煎饼方向上表现出强大的超流相相干性，但在晶格方向上没有相干性，这意味着动态滑动相超流。在我们提出的唯象理论中，滑动相的出现归因于跨维能量转移机制，这与实验测量结果一致。该实验为通过在光晶格中产生高频激发来寻找奇异的动力学相开辟了一个新的途径。
2018-12-31 cond-mat.quant-gas quant-ph
On-demand microwave generator of shaped single photons
我们展示了一个电路的全部功能，产生单微波光子的需求，一个波包，可以调制一个近乎任意的形状。我们通过在半无限传输线的末端附近耦合超导量子比特来实现这种高的可调谐性。直流超导量子干涉装置将传输线分流到地，并用来修改传输线中电磁模式结构的空间依赖性。这种控制允许我们将量子位与线耦合和解耦，在快速时间尺度上塑造其发射速率。我们的解耦方案适用于所有类型的超导量子比特和其他固态系统，并可以推广到多量子比特以及谐振器。
2017-12-11 cond-mat.supr-con quant-ph
Extreme quantum nonlinearity in superfluid thin-film surface waves
我们表明，高度限制的超流膜是非常非线性的机械谐振器，提供了实现机械量子比特的前景。具体来说，我们认为第三声表面波，与非线性引入的范德华相互作用与基板。将这些波限制在一个圆盘上，我们推导出三次和四次非线性的解析表达式，并确定它们引入的共振频率偏移。我们预测的单声子的位移是三个数量级大于目前最先进的非线性谐振器。结合超流氦极低的固有耗散和声子晶体腔中强烈抑制的声辐射损失，我们预测这可能允许声子之间的阻塞相互作用以及两级系统的行为。我们的工作为极端的机械非线性和使用机械谐振器作为量子比特的量子器件提供了一条新的途径。
2020-11-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Generation of Frequency-Tunable Shaped Single Microwave Photons Using a Fixed-Frequency Superconducting Qubit
本文提出将微波谐振器视为带通滤波器，利用固定频率超导量子比特和失谐驱动生成频率可调的整形单微波光子，实现40 MHz调谐范围和约95%的状态与过程保真度。
2025-06-09 quant-ph
On the convex cones arising from classifications of partial entanglement in the three qubit system
为了对多体态的部分纠缠进行分类，很自然地要考虑从部分可分态得到的基本凸锥关于系统划分的凸包、交和差。在本文中，我们考虑凸锥组成的X形的三个量子比特状态，以这种方式产生。X形态的类别包括重要的类别，如Greenberger-Horne-Zeilinger对角态。我们发现这些凸锥的所有极端射线表现出相应的部分可分状态。我们还给出了这些锥的特征，这些锥在一般三量子比特态的对角和反对角项方面产生了必要的准则。
2019-11-14 quant-ph
Band-selective shaped pulse for high fidelity quantum control in diamond
对量子比特的高保真量子控制对于实现量子计算至关重要，当量子比特之间存在不可避免的相互作用时，量子控制变得更具挑战性。利用带选性整形脉冲，我们证明了金刚石中氮空位（NV）中心的高保真翻转电子自旋。与传统的矩形脉冲相比，整形脉冲具有几乎相同的激励效果在一个尖锐的边缘区域（在频域）。因此，宿主$^{14}N$核自旋的三个子能级可以同时精确翻转，而其它子能级（如：G.附近的$^{13}C$核自旋）被很好地抑制。整形脉冲可以应用于大量需要带选择操作的量子系统。
2014-04-10 quant-ph
Diamond-shaped quantum circuit for real-time quantum dynamics in one dimension
该研究提出菱形量子电路近似多量子比特门电路，在横向场伊辛模型淬火动力学中准确表示长时间演化，并遵循纠缠熵体积律，优于双量子比特门电路。
2023-11-10 cond-mat.stat-mech quant-ph
Tunable coupling between three qubits as a building block for a superconducting quantum computer
大规模量子计算机将由许多相互作用的量子比特组成。在本文中，我们扩展了两个通量量子位耦合方案首先在[Phys. Rev. B { \bf 70}，140501（2004）]中提出，并在[Science { \bf 314}，1427（2006）]中实现到三个量子位，两个耦合器的情况。我们研究了L形和线形耦合器的几何结构，并展示了量子比特之间的相互作用强度如何随着耦合器的尺寸而变化。我们探讨两种情况：两个最近的相邻量子位之间的相互作用能量高的“开状态”，以及关闭的“关状态”。在这两种情况下，我们研究了与第三个量子比特的不希望的串扰。最后，我们使用GRAPE算法找到有效的脉冲序列的两个量子比特门受到我们计算的物理约束的耦合强度。
2011-10-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
High-performance gates on trapped ion qubits using counterpropagating pulse-shaped laser beams
Virginia Tech（弗吉尼亚理工大学）；Sandia National Laboratories（桑迪亚国家实验室）；University of New Mexico（新墨西哥大学）
针对囚禁离子超精细量子比特，采用反向传播光束设计脉冲幅度和退相位鲁棒动态校正门，实验显示误差降低超50%，性能优于同向传播门，挑战了传统认知。
2026-06-16 quant-ph
High-fidelity Rydberg-blockade entangling gate using shaped, analytic pulses
我们表明，使用整形脉冲提高了里德堡封锁两个量子比特纠缠门的保真度几个数量级相比，以前的协议的基础上方脉冲或最佳控制脉冲。使用分析导数去除绝热门（DRAG）脉冲，减少激发的主要泄漏状态和分析方法，找到最佳的里德伯封锁，我们产生贝尔态的保真度$F>0.9999$在300 K的环境中的门时间只有$50\;{\rm ns}$，这是一个数量级比以前的协议更快。这些结果建立了可扩展的量子计算与里德堡封锁门的中性原子量子比特的潜力。
2016-09-07 physics.atom-ph quant-ph
Catching Shaped Microwave Photons with 99.4% Absorption Efficiency
我们展示了一个高效率的确定性量子接收器，将飞行量子位转换为逻辑量子位。我们采用了超导谐振器，这是通过一个可调的耦合器与成形脉冲驱动。对于理想的“时间反转”形状，我们测量的吸收和接收器的结晶度在单微波光子水平，分别为99.41%和97.4%。这些性能与门和测量相当，并且超过了确定性量子通信和计算容错阈值。
2013-11-16 cond-mat.supr-con quant-ph
Mesoscopic superfluid to superconductor transition
Ben-Gurion University of the Negev（内盖夫本-古里安大学）
研究通过能谱成像探讨环形玻色-哈伯特电路的能量谱，分析相互作用U和耦合常数α对超流与超导相变的影响，并探讨介观迈斯纳效应和安德森-利格机制。
2026-03-31 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum Computation Using Vortices and Majorana Zero Modes of a $p_x$ + $ip_y$ Superfluid of Fermionic Cold Atoms
我们提出利用最近预测的费米冷原子的二维“弱配对”$p_x + ip_y$超流态作为拓扑量子计算的平台。在一个漩涡的核心，这种状态支持一个零能量马约拉纳模式，移动到有限的能量在相应的拓扑平凡的“强配对”状态。通过在弱对态编织涡旋，幺正量子门可以应用于Majorana零模的希尔伯特空间。对于读出的拓扑量子比特，我们提出了现实的计划，适用于原子超流体。
2006-06-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Bell's inequality and universal quantum gates in a cold atom chiral fermionic p-wave superfluid
我们提出并分析了一个概率方案，利用可移动偶极阱中的原子与超流涡旋核内的未成对原子之间的受控碰撞，使空间分离的两个拓扑量子比特纠缠在$p_{x}+ip_{y}$超流中。我们讨论了如何用产生的纠缠来检验Bell不等式的违反。尽管纠缠态只能概率性地产生，但利用纠缠态可以实现一组通用的量子门\textit{deterministically}.
2007-10-25 cond-mat.str-el quant-ph
Quantum phase transition in a multiconnected Jaynes-Cummings lattice
量子技术的快速发展使得具有相关光子和极化激元的人工多体系统的实现成为可能。多连通Jaynes-Cummings（MCJC）晶格可以通过交替连接量子比特和腔来构造。此类模型可以通过耦合到超导微波谐振器的超导量子位或耦合到光学纳米腔的量子点来实现。利用密度矩阵重整化群方法研究了一维MCJC晶格的物理性质。该模型在左右量子位-腔耦合之间具有内在对称性。这些耦合之间的竞争可以驱动基态要么莫特绝缘或超流相在整数填充。我们计算了单粒子和密度-密度关联函数，Mott绝缘相的关联长度和超流相的Luttinger参数，并精确地确定了分离这两个相的临界点。
2017-02-07 quant-ph
An Atomtronic Flux Qubit: A ring lattice of Bose-Einstein condensates interrupted by three weak links
我们研究了一个由玻色-爱因斯坦凝聚体组成的物理系统，该凝聚体被限制在一个被三个弱连接中断的环形晶格势中。该系统被假定为驱动的有效磁通穿透环晶格。利用路径积分技术，我们在纯量子相动力学机制下研究了系统的有效量子动力学。此外，通过对玻色-哈伯德模型光谱的精确对角化分析，研究了密度量子涨落的影响。我们证明了一个明确的两能级系统出现通过调谐的磁通量在简并。晶格限制，平台的冷凝物，实验上实现采用空间光调制器。
2016-07-15 cond-mat.quant-gas quant-ph
Efficiently catching entangled microwave photons from a quantum transducer with shaped optical pumps
针对量子换能器产生的任意时间波形单微波光子难以高效捕获的问题，本文通过整形光泵浦脉冲并利用 Schmidt 分解设计光子对时间波形，使接收腔近乎完美吸收微波光子。
2024-09-09 quant-ph
Chiral and bond-ordered phases in a triangular-ladder superconducting-qubit quantum simulator
Princeton University（普林斯顿大学）
研究通过超导量子比特实现三阶晶格Bose-Hubbard模型，通过调控耦合强度和符号合成磁通量，发现手性超流、迈斯纳超流和键有序绝缘体特征。
2026-03-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Design and Dynamics of Two-Qubit Gates with Motional States of Electrons on Helium
University of Oslo（奥斯陆大学）；EeroQ Corporation（EeroQ公司）；Michigan State University（密歇根州立大学）
本文研究了利用超流氦气中的电子运动状态实现双量子位门的操作，通过数值模拟展示了如何通过时间依赖的势能调节来实现高保真度的量子门操作，并评估了不同门操作的保真度和执行时间。
2026-03-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
From the Jaynes-Cummings-Hubbard to the Dicke model
讨论了描述极化激元超流-莫特绝缘体跃迁的Jaynes-Cummings-哈伯德模型（JCHM），修饰的光子-量子比特态）在耦合量子比特-腔阵列中从强到弱相关性的交叉中。在强关联区，用从玻色子理论（SBT）解析计算了Mott波瓣附近晶格极化激元的相图和元激发。用弱耦合平均场论（MFT）描述了弱相互作用极化激元超流体的相反区域。结果表明，在大光子带宽和大负失谐量的限制下，两种理论之间存在着显著的联系，即，当极化激元准粒子的性质变得类似量子比特时。在这种情况下，弱耦合理论预言存在一个单一的莫特波瓣，在波瓣的尖端的相变的普适类的变化，在完全符合从玻色子理论。此外，低能量激发，即，Goldstone模式的声速和振幅模式的间隙完全匹配，如从两种理论计算的那样。
2013-07-09 quant-ph
Prototype Superfluid Gravitational Wave Detector
提出基于超流体 ^4He 十字腔的共振质量引力波探测原型，利用光机电换能器实现高灵敏声学模式读取与压力调频，为 1–30 kHz 频段引力波搜索奠定基础。
2021-06-30 astro-ph.IM cond-mat.other gr-qc
Dynamical critical exponent of the Jaynes-Cummings-Hubbard model
耦合到量子比特的高Q电磁谐振器阵列产生描述晶格极化激元的超流体到莫特绝缘体跃迁的Jaynes-Cummings-哈伯德模型。从平均场和强耦合展开出发，该模型的临界性质可望与标量玻色-哈伯德模型相同。最近的蒙特卡罗研究超流体密度的正方形晶格表明，这并不适用于固定密度过渡通过莫特叶尖。我们用大尺度量子蒙特卡罗模拟研究了超流密度和压缩性的临界行为。我们发现z=1在绝缘波瓣的尖端。因此，这种跃迁属于3D XY普适类，类似于玻色-哈伯德模型。
2011-10-18 cond-mat.str-el quant-ph
