Large-Scale Schrödinger-Cat States and Majorana Bound States in Coupled Circuit-QED Systems
我们研究了耦合电路-QED系统链的低激发，并报道了它的两个近简并基态的一些有趣的性质。基态是真正大尺度的薛定谔猫态，涉及谐振器和量子位之间的最大纠缠，并且在数学上等效于马约拉纳束缚态。通过适当的物理量子位设计，它们可以免受局部波动的影响，并构成非局部量子位。此外，通过将空谐振器连接到电路QED链的一端，可以相干地探测和操纵它们。
2012-07-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Micromanipulation transfer of membrane resonators for circuit optomechanics
机械谐振器和微波腔之间的电容耦合使得能够读出和操纵振动。我们提出了一个设置进行这样的实验与铝膜制作的邮票和转移到位与显微操作。膜由范德华力固定，并由三个微观点支撑。我们测量最低的机械模式，并得出结论，膜振动作为一个基本上自由的谐振器。滑动夹紧条件通过软化Duffing非线性识别。该方法将能够减少箝位损耗，同时保持用于强电容耦合的窄真空间隙。
2013-07-05 cond-mat.mes-hall
A Platform for Braiding Majorana Modes with Magnetic Skyrmions
经过十年的理论和实验研究，由于平台的特殊性，证明Majorana模式的编织仍然是凝聚态物理中未解决的问题。在这项工作中，我们提出了拓扑超导-磁性多层异质结构与片上微波腔读出作为一种新的平台初始化，编织和读出马约拉纳模式。来自磁层中skyrmion的杂散场可以在拓扑超导层中形成涡旋。这样的涡旋是已知的主机马约拉纳束缚态在其核心。通过分析计算伦敦和Thiele形式主义，并通过微磁模拟，我们表明，我们的成核和编织计划可以有效地实现与现有的各种选择的磁性和超导层。此外，我们表明，耦合的马约拉纳束缚态的谐振器的电场导致实验上可观察到的宇称依赖的色散位移的谐振器频率。我们的工作为在不久的将来实现马约拉纳编织铺平了道路。
2022-10-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Observation of Majorana Plasmon by Molecular Topological Superconductor and Its Topological SPASER
等离子体激元，电子的量子化集体振荡，已经在金属和半导体中观察到。这种大质量的电子一直是等离子体和光学超材料研究的基本成分。1此外，在石墨烯、二维电子系统和拓扑绝缘体（TI）中也观察到了狄拉克等离子体。体价带的非平凡Z2拓扑结构导致TI中表面上出现无质量的狄拉克费米子。2，3尽管狄拉克等离子体可以通过额外的光栅或图案化形成，但它们的特性预示着在太赫兹和中红外频率范围内可调谐的新型等离子体超材料。4最近，马约拉纳费米子已通过各种拓扑超导体（TSC）得到验证。特别是在多环芳烃（PAHs）中发现了量子化和成对的自旋波，在多环芳烃的有机晶体中发现了Majorana铰链和角模。有趣的是，规律性和周期性可以在晶体的xy平面中用作TSC谐振器的图案化。在这里，首先，我们报告的实验证据马约拉纳等离子体激元激发的分子拓扑超导体（MTSC）。它是由MTSC谐振器与不同堆叠数的HYLION-12。将载流子分布到多个MTSC谐振器中增强了等离子体共振频率和幅度，这与传统半导体超晶格中的效果不同。6，7无质量马约拉纳费米子共振的独特载流子密度标度律的直接结果被证明。此外，拓扑表面等离子体激元放大受激发射的辐射（SPASER）也首次从MTSC谐振器创建。它有两个相互时间反转的手性表面等离子体模式携带相反的拓扑电荷。
2021-01-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Frequency control and coherent excitation transfer in a nanostring resonator network
谐振器模式的耦合、同步和非线性动力学在本质上是无所不在的，并且与从激光器到约瑟夫森阵列和自旋扭矩振荡器的多种应用高度相关。纳米机械谐振器是在基础水平上研究这些效应并实现用于信息处理和存储的全机械平台的理想候选者。然而，对于较大的谐振器网络，这需要选择性地调谐模式频率并且在强耦合机制中操作谐振器的能力。在这里，我们提出了一个由两个高质量的纳米线谐振器组成的谐振器网络的原理验证实现，通过共享的支持机械耦合。首先，我们证明，我们可以控制的基本模式频率的两个nanostrings独立的一个强大的驱动音共振与网络的高次谐波之一，使本地控制门冗余。调谐机制依赖于高激发纳米弦中预应力的有效增加，称为几何非线性。使用这种选择性的频率控制的个人nanomechanical谐振器，我们调查的谐振器网络，这是一个经典的模型系统，显示几个强耦合量子系统的特性的相干动力学。特别是，我们证明了模式分裂，经典拉比振荡，以及绝热和非绝热过渡之间的耦合状态代表的经典模拟朗道-齐纳隧道。因此，这种耦合和调谐概念打开了两个空间分离的机械谐振器之间的选择性声子转移的路径。
2016-12-22 cond-mat.mes-hall
Power Transfer in Magnetoelectric Resonators: a Combined Analytical and Finite Element Study
本文提出磁电薄膜体声波谐振器功率传输的解析模型，量化压电-磁致伸缩双层结构的换能效率，并结合COMSOL有限元仿真验证模型并研究其动态行为与谐振频率。
2025-05-08 cond-mat.mes-hall
Experimental Milestones Towards Majorana Braiding with Acoustic Metamaterials
本研究利用无源多层声学谐振器首次实验实现含复序参量和格点变化化学势的通用Kitaev链，验证了类马约拉纳边缘模式的特性与稳定性，为拓扑编织和非阿贝尔物理研究奠定实验基础。
2025-10-30 cond-mat.mes-hall
Nonequilibrium Andreev bound states population in short superconducting junctions coupled to a resonator
受最近实验的启发，我们研究了一个长度为$L\ll ξ$（相干长度）的短超导结插入到含有辅助约瑟夫森隧道结的直流SQUID中。我们评估的Andreev束缚态（ABS）的非平衡占领的情况下，一个传统的结和拓扑结，与ABS对应的马约拉纳模式的后一种情况。我们考虑到小相位波动的约瑟夫森隧道结，作为一个阻尼LC谐振器，并分析的准粒子的连续分布的作用，假设这些准粒子是在热分布的有效温度不同的环境温度。我们还讨论了强光子照射在结中导致ABS的非平衡占据的效果。我们系统地比较了传统和拓扑结的束缚态和超导态所携带的超导电流的占用。
2017-09-21 cond-mat.mes-hall
Simulating quantum dynamical phenomena using classical oscillators: Landau-Zener-Stuckelberg-Majorana interferometry, latching modulation, and motional averaging
量子系统可以由正弦信号、矩形信号或噪声信号驱动。在文献中，这些制度被称为朗道-齐纳-Stuckelberg-Majorana（LZSM）干涉，闭锁调制，和运动平均，分别。我们证明，这些明显的和有趣的效果也是固有的经典两态系统的动态。我们讨论如何实现这样的经典系统使用机械，电气或光学谐振器。除了这种动力学现象的根本利益连接经典和量子物理，我们相信，这些是有吸引力的经典模拟量子系统。
2018-07-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
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
Spin-transfer-driven nano-oscillators are equivalent to parametric resonators
不同物理系统之间的等价性使我们能够在它们之间转移知识，并描述它们动力学的普遍性质。我们证明了由自旋转移矩驱动的纳米柱相当于旋转的磁性板，这使我们能够将纳米柱视为时间调制能量注入下的宏观系统，即简单的参数谐振器。这种等价性使我们能够描述相图，并预测磁状态和动力学行为，如孤子，固定纹理，振荡局域态，等等。数值模拟证实了这些预测。
2015-01-12 cond-mat.mes-hall nlin.PS
Detection and Manipulation of Majorana Fermions in Circuit QED
出于最近的实验进展的测量和操纵的马约拉纳费米子与超导电路，我们提出了一种设备接口马约拉纳费米子与电路量子电动力学。建议的电路作为一个电荷奇偶性检测器改变超导$λ/4$谐振器的谐振频率上的附近的栅极上的电荷的奇偶性的条件。该器件在充电和磁通最佳点工作，对环境噪声高度不敏感。它能够高保真单次量子非破坏读出一对马约拉纳费米子编码的拓扑保护量子比特的状态。此外，这种相互作用允许在拓扑量子位上实现任意相位门，从而闭合循环以实现计算完整性。远离电荷最佳点，该器件可用作高灵敏度电荷检测器，其灵敏度优于$10^{-4} \text{e} / \sqrt{\text{Hz}}$，带宽大于$1$ MHz。
2013-12-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Sensing Floquet-Majorana fermions via heat transfer
在封闭的XY自旋-1/2链中的横向场的时间周期调制产生非常丰富的动力学相图，具有以不同数量的Floquet-Majorana模式为特征的拓扑相位的层次结构。我们发现，这个丰富的相图生存时，系统耦合到耗散端水库。避开准备和测量准能量配置特有的Floquet-Majorana检测计划的障碍，我们表明，频闪热输运和自旋密度是强大的可观的检测动态相变和Majorana模式。特别是，我们发现，热流的导数，相对于控制参数，改变符号的边界处分离拓扑相位与不同数量的Floquet马约拉纳模式。我们提出了一个简单的计划，直接计数的Floquet-Majorana模式的数量在一个阶段从傅立叶变换的本地自旋密度分布。我们的结果是有效的，只要各向异性不是很强，并且可以很容易地在量子工程系统中实现。
2017-10-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Nonlinearity and Parametric Amplification of Superconducting Nanowire Resonators in Magnetic Field
通常基于约瑟夫森结（JJ）非线性的非线性超导器件是超导量子电子学的基础，其使得例如，隔离的两级超导量子比特和放大器的形成。虽然新兴的自旋，混合自旋/超导（包括马约拉纳），和纳米磁光量子系统可以极大地受益于超导非线性，在这些系统中的强磁场的存在是不兼容的传统JJ设备，这是高度敏感的应用磁场。一种可能的解决方案是使用动力学电感（KI）非线性。迄今为止，只有线性动力学电感（KI）器件被证明在高磁场中工作，而非线性KI器件在高磁场中的工作几乎没有受到关注。在这里，我们研究了超导纳米线（NW）KI谐振器的非线性和作为面内磁场的参量放大器的性能。我们研究了由10 nm厚的NbTiN薄膜制成的NW KI谐振器的克尔系数，其特性阻抗高达3 k $Ω$，并首次在磁场高达2 T的条件下演示了非简并和简并参量放大。我们发现，窄的KI谐振器的宽度为0.1 $μ$米是强大的，在增益，动态范围和噪声方面，磁场高达$\sim$ 2 T，而更广泛的KI谐振器的宽度为1 $μ$米遭受显着的抑制在周围的增益远低于2 T的领域。在0.1 $μ$ m KI谐振腔中，相干态有约8 dB的去放大，这意味着噪声压缩的能力。这些结果为开发在高磁场中工作或产生高磁场的非线性量子器件（如自旋、自旋/超导混合器件和磁光机械器件）开辟了新的途径。
2022-09-29 cond-mat.mes-hall
Power transfer in magnetoelectric resonators
推导了压电-磁致伸缩双层膜磁电薄膜体声波谐振器中功率传输的解析模型。该模型描述了动态磁致伸缩的弹性动力学的影响，通过一个有效的频率依赖的刚度常数。这允许计算谐振器中的磁性和弹性功率吸收以及当这种谐振器被认为是磁性换能器时的能量效率。然后，该模型被应用到示例系统组成的压电ScAlN和磁致伸缩CoFeB，镍，或Terfenol-D层。
2022-07-12 cond-mat.mes-hall cs.ET physics.app-ph
Signatures of two-level defects in the temperature-dependent damping of nanomechanical silicon nitride resonators
高品质因数纳米机械谐振器的阻尼率远远超出固有极限。在这里，我们探索潜在的微观损耗机制，通过调查的温度依赖性阻尼的基本和第三谐波横向弯曲模式的双夹持氮化硅字符串。它表现出的特征最大值让人想起典型的非晶材料的两级缺陷。耦合到这些缺陷放松动量选择规则，允许能量从离散的长波长谐振器模式转移到高频声子环境。
2013-10-14 cond-mat.mes-hall
Electron Teleportation via Majorana Bound States in a Mesoscopic Superconductor
超导体中的零能马约拉纳束缚态被认为是拓扑量子计算机的潜在构建块，因为量子信息可以编码在一对{ \it空间分离}马约拉纳束缚态的费米子占据中。然而，尽管密集的理论努力，非本地签名的马约拉纳绑定状态尚未发现在电荷输运。在这项工作中，我们预测了一个惊人的非局域相位相干电子转移过程凭借隧道进出一对马约拉纳束缚态。这种隐形传态现象只存在于介观超导体中，因为一个非常重要但以前被忽视的充电能量。我们提出了一个实验装置来检测超导体/量子自旋霍尔绝缘体/磁绝缘体混合系统中的这种现象。
2010-01-20 cond-mat.mes-hall
Simulating electron-vibron energy transfer with quantum dots and resonators
University of Copenhagen（哥本哈根大学）；RWTH Aachen University（亚琛工业大学）
本文研究了利用量子点模拟器扩展至核自由度的前景，通过耦合微波谐振器模拟分子振动模式，并探讨了量子点系统与谐振器间的可调能量转移机制。
2024-07-03 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
Fast and efficient deterministic quantum state transfer between two remote mechanical resonators
在长距离量子通信中，确定性量子态传输的主要挑战是通信信道中的传输损耗。为了克服这一限制，在这里，我们使用绝热定理，并找到一个无损的两个远程机械模式之间的演化路径。通过两个节点之间的有效耦合强度和中间光信道模式的绝热变化，我们设计了一个传输路径的量子态转移是从衰减的光纤模式解耦。利用我们提出的方法，我们表明，一个获得量子态转移与高效率。此外，为了绕过绝热过程的缓慢性质及其对机械阻尼和噪声以及驱动脉冲强度的敏感性，我们为我们提出的量子态转移开发了绝热通过协议的捷径。我们的研究结果表明，绝热性的捷径提供了一个有效的和快速的量子态转移，即使是很小的值的耦合强度。我们表明，我们的协议的长距离量子通信的性能仍然是有效的两个远程机械谐振器之间相距百米的量子态传输。
2020-03-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Shot noise from which-path detection in a chiral Majorana interferometer
该研究计算手性马约拉纳干涉仪中电荷转移的完整计数统计，发现路径信息泄漏导致随机2e电荷转移产生散粒噪声，且法诺因子随探测概率增大而无界增加。
2025-05-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Josephson current via an isolated Majorana zero mode
本文研究了$s$波与拓扑超导体结中的平衡直流约瑟夫森电流。从$s$波超导引线的库珀对可以通过结附近的未成对马约拉纳零模或通过上述间隙连续态转移到拓扑侧。我们发现，马约拉纳贡献的超电流可以打开时，在传统的铅的时间反演对称性被打破，例如，通过外部施加的磁场诱导塞曼分裂。此外，如果磁场有一个分量的方向上的有效自旋轨道场，将有一个马约拉纳诱导的异常超导电流在零相位差。这种行为可以作为马约拉纳零模式的签名特征，并且可以访问仅具有超导接触的设备。
2021-02-08 cond-mat.mes-hall
Energy Transfer into Period-Tripled States in Coupled Electromechanical Modes at Internal Resonance
当谐振器中的振荡模式被调谐到内部谐振时，它们之间经常发生有效的能量传递。我们设计的机电谐振器的两个振动模式的本征频率接近3：1的比例，并证明，提供给上层模式的能量可以可控地转移到较低的模式。随着下模振动的周期是上模的三倍，由周期性驱动所施加的离散时间平移对称性被打破。较低的模式解决到三个稳定的三倍周期的不同阶段的状态之一。用于从上模传输能量的通道可以在不改变系统参数的情况下打开或关闭。当上模本身在强共振或参数驱动下变得多稳态时，下模中会出现额外的共存三倍周期态。在后一种情况下，我们测量了总共6个振幅相同但相位相差$π$ /3的共存振动状态。三种不同相位共存状态的激发可以为基于三值逻辑的机械存储器的设计提供新的机会。具有三倍周期态的耦合谐振器也可以用来模拟自旋等于1的复杂相互作用系统。
2022-09-20 cond-mat.mes-hall
Coherent magnetotransport spectroscopy in an edge-blocked double quantum wire with window and resonator coupling
我们提出了一个电子双量子线系统，它包含一对边缘阻挡势和一个位于两个弹道量子线之间的中间势垒的耦合元件。在适当的磁场中，讨论并比较了平行导线间的窗口耦合控制和谐振器耦合控制对增强导线间传输过程的影响。我们通过对窗口和谐振器耦合双线系统中电子波的电导和概率密度进行计算模拟来说明分析结果。
2006-08-01 cond-mat.mes-hall
Strongly-coupled nanotube electromechanical resonators
将机电谐振器与碳纳米管量子点耦合是控制电子电荷和自旋量子态的重要方法。利用一种新颖的微转移技术，我们首次在单根碳纳米管上制作了两个强耦合的电调谐机械谐振器。两个谐振器的频率可以单独调谐的底部门，和强耦合之间观察到的电子电荷和声子模式的每个谐振器。此外，任一谐振器的电导可以由另一谐振器中的声子模式非局部调制。在两个谐振腔的声子模之间观察到强耦合，这提供了有效的长距离电子-电子相互作用。理论上分析了两个共振器中声子介导的自旋纠缠的产生。这种强耦合的纳米管机电谐振器阵列为今后研究相干电子-声子相互作用、声子介导的长距离电子相互作用以及纠缠态的产生提供了实验平台。
2016-01-30 cond-mat.mes-hall
Extended Majorana zero modes in a topological superconducting-normal T-junction
本文研究了由拓扑超导导线和正常金属区连接而成的三端约瑟夫森T结的亚带隙特性。这个系统自然主机零能量Andreev束缚态的自共轭马约拉纳性质，我们表明，他们是，在普通的马约拉纳零模式相反，在正常的金属区域的空间扩展。如果T-结尊重时间反演对称性，我们表明，零模式只分布在两个三个臂的结和调谐超导相允许转移的结臂之间的模式。我们进一步提供隧道电导计算表明，这些功能可以在实验中检测到。我们的研究结果建议一个实验平台，研究空间扩展的马约拉纳零模式的性质。
2017-02-02 cond-mat.mes-hall
Effects of tilting the magnetic field in 1D Majorana nanowires
我们研究了磁场从平行方向倾斜对一维Majorana纳米线的影响。特别是，我们专注于马约拉纳零模式的存在条件，揭示了一个分析关系（正弦规则）之间的磁场方向相对于导线，其幅度和超导参数的材料。然后将研究扩展到纳米线的结，将其视为由两个均匀臂组成的磁性非均匀直纳米线。结果表明，它们的光谱可以用两个独立臂的光谱来解释。最后，我们研究了当臂长增加时，Majorana模的局域化是如何从结角处的磁界面转移到纳米线的末端的。
2015-07-17 cond-mat.mes-hall
Time scales for charge-transfer based operations on Majorana systems
本文分析了将电荷从一个量子点转移到两个耦合的拓扑超导体上的操作的效率，这种操作可用于对Majorana束缚态进行非交换操作。我们开发了一种方法，使我们能够描述的完整的时间演化系统的量子点能量被操纵。使用一个完整的计数统计分析，我们设置的操作时间尺度的界限。下限取决于超导相位差，由于不同的MBSs奇偶扇区的部分去耦，而上限是由准粒子的隧穿MBSs。使用现实的参数，我们发现存在一个政权的操作可以进行接近统一的保真度。最后，我们建议使用两个操作协议来量化的失相和累积的动态相位的影响，证明他们的情况下，某些超导相位差。
2019-11-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Demonstrating Majorana non-Abelian properties using fast adiabatic charge-transfer
马约拉纳非阿贝尔性质的证明是拓扑超导领域的一个重大挑战。在这项工作中，我们提出了一个最小的设备和协议，用于测试非阿贝尔属性使用之间的电荷转移操作的量子点和两个马约拉纳结合使用第二个点读取奇偶校验状态。我们使用绝热微扰理论来寻找快速绝热路径来执行操作并考虑非绝热误差。我们找到了理想的参数扫描和参数空间中的一个区域，它减少了1-2个数量级的电荷转移操作时间相对于恒速驱动。使用现实的参数，我们估计，时间尺度的下限可以减少到$\sim10$ ns。理想参数的偏差导致不期望的动态阶段的积累，影响所提出的协议的结果。我们还建议使用通量回波来减少来自动力学相位的影响。回声协议是基于拓扑状态的$4π$ -周期性，不存在平凡的束缚态。
2022-02-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Quantum information transfer between topological and spin qubit systems
我们提出了一种在拓扑量子比特和常规自旋量子比特之间相干传输量子信息并产生纠缠的方法。我们的建议是利用门控技术在相邻拓扑超导体中的量子点和边缘Majorana模式之间转移一个电子（自旋量子比特）。由于Majorana模的自旋极化，电子转移将自旋叠加态转化为Majorana系统的叠加态，反之亦然。此外，我们还展示了如何利用拓扑超导体来促进空间分离的自旋量子比特之间的长距离量子信息传输和纠缠。
2011-11-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Strong magnon-photon coupling in ferromagnet-superconducting resonator thin-film devices
我们证明了在共面超导谐振器上制作的薄膜坡莫合金器件的强磁振子-光子耦合。对于30 nm厚的坡莫合金条，耦合强度为0.152 GHz，协同系数为68。耦合强度可通过旋转偏置磁场或改变坡莫合金的体积来调节。我们还观察到增强的磁振子-光子耦合的非线性制度的超导谐振器，这是介导的动态磁通涡旋的成核。我们的研究结果表明，未来的集成混合系统的量子磁和片上相干信息传输的关键一步。
2019-02-26 cond-mat.mes-hall
Strong indirect coupling between graphene-based mechanical resonators via a phonon cavity
机械谐振器是存储和处理信息的有前途的系统。为了在机械模式之间传递信息，需要这些模式之间的直接耦合或接口。在以前的工作中，在一个单一的机械谐振器和相邻的机械谐振器之间的直接相互作用的不同模式之间的强耦合已被证明。然而，远距离的机械谐振器之间的耦合，这是一个至关重要的要求，长距离的经典和量子信息处理使用机械设备，仍然是一个实验的挑战。在这里，我们报告了实验观察到的石墨烯为基础的机电系统中分离的机械谐振器之间的强间接耦合。耦合是由一个远离共振声子腔通过虚拟激发通过拉曼过程介导的。通过控制声子腔的谐振频率，可以在很宽的范围内调谐间接耦合。我们的结果可能会导致门控全机械器件的发展，并开辟了长距离量子力学实验的可能性。
2018-01-26 cond-mat.mes-hall
Accelerated Gaussian quantum state transfer between two remote mechanical resonators
远程机械谐振器之间的确定性量子态传输的主要挑战是局域退相干和通信信道中的传输损耗。在克服这一限制的道路上，在这里，我们采用一种捷径绝热通过协议，设计一个快速和可靠的演化路径之间的两个远程机械模式在单独的光机系统。两个节点之间的量子态转移是通过将它们耦合到中间光纤光信道来构思的。操作耦合脉冲，使得系统的暗本征模与光纤模解耦，并且通过反绝热驱动补偿到亮模的转变。我们证明了对于不同的高斯态，我们可以得到高保真度的量子态转移。的效率相比，绝热通过协议中存在的损失和噪声。我们的研究结果表明，虽然绝热通过协议是非常敏感的退相干，绝热性的捷径提供了一个强大的和快速的量子态转移，即使是很小的值的耦合强度。这两种协议的性能也研究了多模光纤的情况下，通过数值和有效的单模型模型，这是通过消除非谐振光纤模式。我们的研究结果可能为利用光机系统实现连续变量高斯量子态转移铺平道路。
2022-05-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dynamic interaction between chiral currents and surface waves in topological superfluids: a pathway to detect Majorana fermions?
本文提出在拓扑超流体$^3$He中利用表面波与体相手性马约拉纳电流的相互作用来确证马约拉纳费米子的实验方案，为探测这一80年理论预言提供现实可行途径。
2024-03-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.other cond-mat.supr-con
Energy current and its statistics in the nonequilibrium spin-boson model: Majorana fermion representation
研究了非平衡（两浴）自旋玻色子模型中热能转移的统计性质。这个量子多体杂质系统作为量子能量输运的正则模型。我们的方法利用的自旋算子的马约拉纳费米子表示，结合Keldysh非平衡格林函数的方法。在稳态极限下，我们导出了该模型的累积量母函数的解析表达式，并证明了它满足Gallavotti-Cohen涨落对称性。我们获得了热流及其噪声的解析表达式，其有效性超出了顺序和共隧道机制。我们的结果满足相互作用纳米结中热流的量子力学约束。结果与其他近似理论，以及与非相互作用的模型，一个完全谐波热结。
2016-12-03 cond-mat.mes-hall
Diffusion-induced dissipation and mode coupling in nanomechanical resonators
我们研究了一个由吸附在碳纳米管谐振器上的粒子组成的系统。允许颗粒沿着谐振器扩散，以便能够研究例如室温质量感测装置。该系统初始化的状态下，只有基本振动模式被激发，并通过数值和解析求解的随机运动方程的系统的衰荡进行了研究。我们发现两种机制的耗散，引起扩散吸附。首先，粒子和共振器运动之间的短时相关性意味着前者对后者的净效应不会达到平均，而是导致振动能量的耗散。对于振动振幅比热能大得多的情况，这种耗散是线性的;对于小振幅的情况，衰减的形式与非线性阻尼振荡器的衰减形式相同。其次，粒子扩散介导振动模式之间的耦合，使得能量从基本模式转移到激发模式，激发模式快速达到热平衡。
2014-10-16 cond-mat.mes-hall
Single-photon pump by Cooper-pair splitting
混合量子点-振荡器系统已经成为在纳米尺度上检测量子相干性效应的有吸引力的平台。在这里，我们研究了一个库珀对分离器设置由两个量子点，每个线性耦合到本地谐振器。后者可以通过微波腔或纳米机械谐振器来实现。聚焦于亚能隙制度，我们证明了交叉Andreev反射，通过它库珀对分裂成两个点，可以有效地冷却到它们的基态的同时两个谐振器。此外，我们表明，两个谐振器之间的非局部热传递被激活时，适当的共振条件相匹配。该方案可以作为一种热泵装置，在介观量子谐振器的热控制和冷却方面具有潜在的应用前景。
2019-11-13 cond-mat.mes-hall
Unidirectional direct current in coupled nanomechanical resonators by tunable symmetry breaking
我们从理论上研究了耦合纳米机械振荡器的非线性动力学。在弱射频激励下，谐振器可以被参数调谐到自持振荡状态。电子从一个触点到另一个触点的转移然后被机械辅助，产生整流电流。在大多数不稳定区域中，整流电流的方向由机械振荡和信号之间的相移确定。然而，我们找到了有趣的参数区域的单向整流电流，提出了一个实用的方案，在纳米级的自供电设备的实现。在这些区域中，动力学对称性破缺是由机械和电自由度的非线性耦合引起的。当在库仑阻塞极限内工作时，我们定位增强增益的不稳定带。
2014-01-29 cond-mat.mes-hall
Interfacing a topological qubit with a spin qubit in a hybrid quantum system
我们提出并分析了一个混合量子系统，通过磁化扭转悬臂梁接口的马约拉纳托管的半导体纳米线与单个氮空位（NV）中心。我们发现，机械谐振器的扭转模可以同时与Majorana量子比特和自旋量子比特强耦合，这使得它们可以通过暗态协议进行量子态转换。这一工作为拓扑量子比特和常规自旋量子比特之间提供了一个很有前途的接口，并在量子信息和计算中有着重要的应用。
2019-03-31 cond-mat.mes-hall quant-ph
Nonlocality of Majorana bound states revealed by electron waiting times in a topological Andreev interferometer
本研究通过拓扑安德烈夫干涉仪中的电子等待时间分析，揭示了马约拉纳束缚态的非局域性，为检测拓扑超导性提供了新途径。
2024-03-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Ultra-Efficient Cooling of Resonators: Beating Sideband Cooling with Quantum Control
冷却机械谐振器的当前技术水平是“边带”冷却的版本。在这里，我们提出了一种方法，使用相同的配置作为边带冷却--耦合谐振器冷却到第二个微波（或光学）辅助谐振器-但会冷却显着更冷。这是通过在机械谐振器的周期的量级上的时间上改变两个谐振器之间的耦合的强度来实现的。作为我们分析的一部分，我们还获得了一种快速，高保真量子信息传输谐振器之间的方法。
2011-03-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
On the Energy Transfer Performance of Mechanical Nanoresonators Coupled with Electromagnetic Fields
我们研究了电耦合和磁耦合的机械纳米谐振器的能量传递性能。使用谐振散射理论，我们表明，磁耦合谐振器可以实现相同的能量传输性能，为他们的电耦合的同行，甚至超越他们的规模内的利益。磁耦合和电耦合进行了比较，在纳米管无线电，一个现实的例子，纳米级的机械谐振器。能量传递性能也讨论了新提出的生物纳米谐振器组成的磁小体涂有一个网络的蛋白质纤维。
2012-07-19 cond-mat.mes-hall physics.bio-ph
High-speed quantum transducer with a single-photon emitter in a 2D resonator
量子换能器可以在不同的系统之间传递量子信息。微波-光子转换对于未来的量子网络将远程超导量子计算机与光纤互连是重要的。在这里，我们提出了一个高速量子换能器的基础上的单光子发射器在原子薄膜谐振器，可以耦合单个微波光子到单个光学光子。2D谐振器是独立的范德华异质结构（可以由六方氮化硼、石墨烯或其他2D材料组成），其承载量子发射器。2D谐振器的机械振动（声子）通过利用应变或斯塔克效应移动单光子发射器的光学跃迁频率来与光学光子相互作用。机械振动通过偏移包括膜的LC电路的谐振频率而耦合到微波光子。由于2D谐振腔的小质量，单光子光机械耦合强度和机电耦合强度都可以达到强耦合状态。这为微波光子、声子和光子之间的高速量子态转移提供了一种方法。
2020-07-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
Flying microwave qubits with nearly perfect transfer efficiency
我们提出了一个程序，通过传输线从一个谐振器到另一个谐振器的微波量子比特的状态，与理论效率任意接近100%。微波能量的发射和捕获使用可调谐耦合器来执行，其传输系数随时间变化。使用超导相位量子比特技术和最大耦合为100 MHz的可调谐耦合器，具有理论效率$η=0.999$的过程需要约400 ns的持续时间（不包括传播时间）和45的ON/OFF比。该过程也可以用于利用光学光子的量子态转移。
2011-08-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Stabilization and control of Majorana bound states with elongated skyrmions
我们发现，细长的磁性skyrmions可以主机马约拉纳束缚态的邻近耦合的二维电子气夹在一个手征磁体和$s$波超导体。我们的方案需要稳定的具有单位拓扑电荷的skyrmion，这可以在大范围的多层磁体中实现，并允许通过自旋电子学中的标准方法通过skyrmion运动进行量子信息传输。我们还展示了如何编织操作可以实现在我们的建议。
2018-03-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Using dark modes for high-fidelity optomechanical quantum state transfer
在最近的一份出版物[Y.D. Wang和A.A. Clerk，Phys. Rev. Lett. 108，153603（2012）]，我们证明了可以使用干涉来显著增加耦合到公共机械谐振器的两个电磁腔之间的状态转移的保真度，而不是基于两个交换操作的朴素顺序转移方案。这涉及利用与机械谐振器解耦的离域电磁模式，即所谓的“机械暗”模式。在这里，我们证明了存在一个新的“混合”状态转移计划，它结合了最好的元素的暗模式计划（保护机械耗散）和双交换计划（快速操作时间）。重要的是，这种新方案也不需要机械谐振器最初在其基态中制备。我们还提供了额外的细节，在前面描述的干扰增强传输方案，并提供了一个增强的讨论如何在这里的干涉物理是密切相关的光机械模拟的电磁感应透明（EIT）。我们还比较了各种传输方案在广泛的相关实验参数，产生一个“相图”显示的参数空间中的不同点的最佳传输方案。
2012-10-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
A NOT operation on Majorana qubits with mobilizable solitons in an extended Su-Schrieffer-Heeger model
在拓扑量子计算中，Majorana量子比特与其他量子比特的耦合是信息存储、操作和传输的关键。我们从理论上提出了一种将Majorana量子比特与孤子耦合的方法，这是另一种拓扑杂质，首先在无自旋的Su-Schrieffer-Heeger（SSH）模型中进行了研究。我们提出了一种在互补孤子通过异质结构时对Majorana量子比特进行非操作的方法。基于这两个拓扑杂质，该操作对局部无序是鲁棒的。此外，我们还发现，由于超导邻近引起的规范不变性的破坏，孤子可能携带小数电荷而不是分数电荷$1/2$。
2014-06-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Strain manipulation of Majorana fermions in graphene
提出了具有诱导超导性、塞曼耦合和有限Rashba自旋轨道耦合的功能化石墨烯，以显示具有Majorana端模的拓扑超导相。通过计算Chern数、能带结构和波函数，得到了石墨烯和纳米石墨烯的相图。石墨烯中的电子掺杂、外加磁场和应变诱导赝磁场都可以导致拓扑相变。另外，应变对拓扑非平凡相的稳定性（无论是均匀的还是非均匀的）都有负面影响，破坏了Majorana费米子的存在，这为Majorana费米子的转移、产生和融合提供了一种新的途径.同时介绍了一些实验方案来裁剪功能化石墨烯，制备各种应用于拓扑量子计算的器件。
2016-01-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Optical Resonator Analog of a Two-Dimensional Topological Insulator
光学环形谐振器的晶格可以表现出拓扑绝缘体相，其中自旋的作用由每个环内的光的传播方向发挥。与Hafezi等人研究的系统不同，在不微调谐振器间耦合的情况下实现拓扑保护，谐振器间耦合被赋予与基础晶格相同的周期性。当紧束缚方法不适用时，拓扑绝缘体阶段出现在强耦合中。利用转移矩阵方法，我们推导出了该系统的能带结构和相图，并证明了鲁棒边缘态的存在。当引入增益和损耗时，系统用作耦合谐振器模式的二极管。
2013-04-22 cond-mat.mes-hall physics.optics
Coupling high-overtone bulk acoustic wave resonators via superconducting qubits
本文构建两个 transmon 量子比特分别耦合独立 HBAR 的器件，验证多模量子比特相互作用，并实现激发在两个 HBAR 模式间的量子态转移。
2023-07-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum transport in coupled resonators enclosed synthetic magnetic flux
量子输运性质有助于理解量子相干输运过程。量子输运的潜在应用是广泛的，在从量子信息科学到量子工程的范围内，并且不限于量子态转移、控制和操纵。在这里，我们研究光传输的环形阵列的耦合谐振腔封闭的合成磁通量。环形配置，与任意数量的谐振器嵌入，形成一个两臂Aharonov-Bohm干涉仪。研究了磁通量对光输运的影响。在等臂干涉仪中，调节磁通量可以实现谐振传输，而半整数磁通量量子化则会导致完全相消干涉和传输零点。
2016-11-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Coherent phonon dynamics in spatially separated graphene mechanical resonators
机械谐振器中的振动模式为经典信息和量子信息的接口和操纵提供了一个有希望的候选者。远距离机械谐振器之间的相干动力学的观察可以是可扩展的基于声子的应用的关键一步。在这里，我们报告了可调谐相干声子动力学的架构，包括三个石墨烯机械谐振器串联耦合，其中所有的谐振器可以通过控制门上的电信号来操纵。我们演示了空间分离的谐振器之间的相干拉比振荡间接耦合通过中间谐振器作为声子腔。拉比频率与控制门上的微波爆发功率非常吻合。我们还观察到拉姆齐干涉，其中振荡频率对应于这些谐振器之间的间接耦合强度。这种相干过程表明，振动模式中编码的信息可以在空间上分离的谐振器之间传输和存储，这可以打开基于按需声子的信息处理的场所。
2020-03-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Multi-frequency modes in superconducting resonators: Bridging frequency gaps in off-resonant couplings
插入超导波导谐振器中的超导量子干涉器件（SQUID）施加电流和电压边界条件，使其适合作为谐振器模式的调谐元件。如果这样的SQUID元件经受周期性变化的磁通量，则谐振器模式获得频率边带。在这项工作中，我们计算耦合到周期性驱动SQUID谐振器的多频本征模，我们使用拉格朗日形式主义，提出了一个理论，其量化。多频模的基元激发可以共振耦合到具有不同跃迁频率的物理系统，这使得谐振器成为混合量子系统中状态转移和相干量子操作的有效量子总线。作为我们的多频率模式的应用的一个例子，我们确定它们的耦合到具有不同频率的transmon量子比特，我们提出了一个双色方案的纠缠和门操作。
2014-10-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dynamical leakage of Majorana mode into side-attached quantum dot
我们研究了一种由单能级量子点与拓扑超导纳米线构成的混合结构，考察了Majorana准粒子向正常区域的动力学转移。受最近实验上实现的这种异质结构及其在稳态条件下的研究的启发[L。Schneider等人，https：//doi.org/10.1038/s41467-020-18540-3，Nature Communications 11，4707（2020）]，其中量子点能级可以通过栅极电势来调谐，我们检查Majorana模式泄漏到正常区域需要多少时间。我们估计，对于典型的混合结构，这个动态过程大约需要20纳秒。我们提出了一个可行的经验协议，其检测的时间分辨Andreev隧道光谱的装置。
2020-12-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
