Screening of charged impurities with multi-electron singlet-triplet spin qubits in quantum dots
半导体量子点中的带电杂质是实现单重态-三重态自旋量子比特的可扩展制造和操纵的主要障碍之一。我们从理论上表明，使用点，每个包含几个电子，可以帮助克服这个问题，通过筛选的粗糙和嘈杂的杂质电位的多余电子。我们演示了所需的屏蔽特性如何随着电子数量的增加而打开，并且我们表征了双量子点单重态-三重态量子比特的特性，每个量子点的电子数量为小奇数。我们表明，多电子量子比特的电荷噪声的灵敏度可能是一个数量级小于两个电子量子比特。
2011-12-15 cond-mat.mes-hall
Coherent coupled qubits for quantum annealing
量子退火是一种潜在地利用量子隧穿来增强计算性能的优化技术。现有的量子退火器使用具有短相干时间的超导通量量子比特，主要受到大持续电流$I_\mathrm{p}$的使用的限制。在这里，我们研究一种替代方法，使用具有较小$I_\mathrm{p}$和较长相干时间的量子位。我们证明了可调耦合，量子退火的基本构建块，两个通量量子比特之间的小（$\sim 50~\mathrm{nA}$）持续电流。此外，我们描述了量子比特相干性作为耦合器设置的函数，并研究了耦合器回路中的磁通噪声对量子比特相干性的影响。我们的研究结果提供了深入了解下一代量子退火机的可用设计空间，提高了相干性。
2017-06-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Coherence of a driven electron spin qubit actively decoupled from quasi-static noise
半导体量子点中电子自旋量子比特的相干性主要受到低频噪声的影响。在过去的十年中，人们一直致力于通过材料工程来减轻这种噪声，从而大大提高了空闲量子位的自旋退相时间。然而，在尾旋操纵过程中，环境噪声的作用，它决定了控制保真度，是不太了解。我们展示了一个电子自旋量子比特，其在驱动演化中的相干性受到高频电荷噪声的限制，而不是任何半导体器件所固有的准静态噪声。我们采用了反馈控制技术来主动抑制后者，证明了在砷化镓量子点中的$π$ -翻转栅保真度与$99.04\pm 0.23\,\%$一样高。我们表明，驱动演化相干性是有限的拉比频率，其频谱类似于同位素纯化硅量子比特中观察到的$1/f$噪声的纵向噪声。
2020-03-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Unveiling the limits in the coherence of spin qubits against magnetic noise
基于自旋的逻辑门的实现关键取决于磁耦合自旋量子比特。因此，当自旋量子位非常接近时，理解退相干将成为一个需要克服的障碍。在这里，我们提供了一个通用的第一原理模型，直接评估自旋浴对量子位相位记忆时间$T_m$的影响。该方法被施加到地面自旋$J=8$磁性分子1显示原子钟跃迁，显着增加$T_m$在异常高的自旋浓度。除了再现实验$T_m$值计算最近的模型在简单的自旋1/2系统，我们的方法揭示了限制的原因，在更具有挑战性的系统，如1，在这些以前的模型失败的时钟转换。
2018-07-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Multiple-pulse coherence enhancement of solid state spin qubits
我们描述了如何通过应用设计的电子自旋共振脉冲序列来延长固体中的局域电子自旋（即固态自旋量子比特）的自旋相干时间。特别地，由于由核自旋触发器动力学的非马尔可夫时间波动引起的电子自旋共振频率的谱扩散而引起的自旋回波衰减可以使用类似于核磁共振中的Carr-Purcell-Meiboom-Gill脉冲序列的多脉冲序列来强烈抑制。在GaAs量子点和Si：P量子计算机结构中，使用具有偶数个脉冲的复合序列可以将自旋相干时间增强4-10倍。
2007-02-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Preserving qubit coherence by dynamical decoupling
在量子信息处理中，噪声环境下量子比特的相干性是至关重要的。动态去耦（DD），其在量子位上应用一系列翻转并将量子位-环境耦合平均为零，是与诸如量子门的其他期望功能兼容的有前途的策略。本文综述了动力学解耦理论和实验研究的最新进展。我们给出了由于耦合到噪声环境中的量子比特退相干的半经典和量子描述。基于量子图像，给出了DD的几何解释。回顾了周期性的Carr-Purcell-Meiboom-Gill DD和级联DD，然后详细探讨了最近开发的Uhrig DD，它采用最少数量的脉冲在一个不均匀的间隔序列，以抑制量子位环境耦合到给定的演化时间顺序。最后，对一些新的发展和前景进行了讨论。
2010-07-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Extending the Quantum Coherence of a Near-Surface Qubit by Coherently Driving the Paramagnetic Surface Environment
表面为量子系统提供了有用的功能，例如作为感测目标的界面，但通常会导致表面诱导的退相干，其中未配对的电子自旋是常见的罪魁祸首。在这里，我们表明，近表面量子比特的相干时间增加了表面电子自旋的相干射频驱动，其中我们使用金刚石氮空位（NV）中心作为模型量子比特。这种技术与其他抑制退相干的方法是互补的，重要的是，它不需要额外的材料处理或量子位的控制。此外，通过将驱动与双量子基础的增加的磁化率相结合，我们实现了NV磁力测量的总体五倍灵敏度增强。根据我们的研究结果，我们讨论了近表面NV中心的弛豫限制相干时间的路径。本文提出的表面自旋驱动技术广泛适用于各种受表面诱导退相干影响的量子位平台。
2019-05-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Coherence and Decay of Higher Energy Levels of a Superconducting Transmon Qubit
我们测量了超导transmon量子比特的高能级的相干性和连续衰变动力学。通过对每个连续的跃迁频率施加连续的$π$脉冲，我们将量子比特从基态激发到其第四激发能级，并表征每个状态的衰变和相干性。我们发现衰变进行主要顺序，与弛豫时间超过20 $μ$ s的所有过渡。我们还提供了一个直接测量这些水平的电荷分散通过分析拍频模式在拉姆齐条纹。结果证明了在transmon量子比特中使用更高能级来编码量子信息的可行性。
2014-12-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Controlling dephasing of coupled qubits via shared-bath coherence
本文提出利用共享浴的量子相干性来抑制耦合量子比特退相干，通过Trotter分解与累积量展开证明在特定量子点间距下退相干速率降低，并揭示其源于纠缠态间的声子辅助跃迁。
2024-10-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Coherence of a Josephson phase qubit under partial-collapse measurement
我们讨论了量子演化的衰减状态在最近的实验Katz等人。基于精确的分析和数值解的一个简单的模型，我们确定了一个制度，其中量子比特保持在一个有限的时间间隔独立的三个竞争退相干过程的速率的相干性。在这种情况下，量子衰变过程可以通过“弱”测量连续监测，而不会影响量子比特的相干性。
2007-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.other quant-ph
Long coherence time of spin qubits in $^{12}$C enriched polycrystalline CVD diamond
金刚石中的单缺陷，特别是带负电荷的氮空位（NV）中心是一种非常有前途的量子体系，在物理学和生物学中有着广泛的应用。结果表明，通过生长具有低浓度的氮电子自旋和$^{13}$ C碳同位素核自旋的超纯金刚石，可以大大提高它们的相干特性。本文报道了一种高质量的$^{12}$富碳多晶CVD金刚石材料，其性能与单晶相当。我们在这种材料的晶粒中发现了单个的NVs，它显示出极长的电子自旋相干时间$T_2 > 2\,ms$。
2012-06-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
Coherence protection of a silicon hole spin qubit with phase-modulated microwave driving
Institute of Science Tokyo（东京科学大学）；Hitachi, Ltd.（日立有限公司）；University of Tokyo（东京大学）
该研究针对硅空穴自旋量子比特的相干时间受限问题，采用相位调制级联连续驱动技术抑制低频噪声，稳定拉比振荡并实现相干调控与噪声保护，为抗噪空穴自旋量子比特提供了可行方案。
2026-10-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Coherence of a field-gradient-driven singlet-triplet qubit coupled to many-electron spin states in 28Si/SiGe
本研究在28Si/SiGe双量子点中利用微磁体实现了快速单重态-三重态量子比特振荡，品质因子超580，并验证了与相邻量子点自旋态的相干耦合，为基于电荷的双量子比特门奠定基础。
2023-10-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Coherence Limits in Interference-Based cos(2$φ$) Qubits
Univ. Grenoble Alpes, CNRS, Grenoble INP, Institut Néel（格勒诺布尔阿尔卑斯大学、法国国家科学研究中心、格勒诺布尔理工学院、内耳研究所）；Univ. Grenoble Alpes, CEA, Grenoble INP, IRIG, PHELIQS（格勒诺布尔阿尔卑斯大学、法国替代能源和原子能委员会、格勒诺布尔理工学院、研究与技术创新研究所、高场物理与量子技术实验室）
本研究探讨了基于干涉的cos(2φ)量子比特的相干限制，发现电荷与磁通噪声退相干之间的权衡，并通过模拟确定了最大相干性的最佳参数配置。
2026-01-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Qubit coherence decay down to threshold: influence of substrate dimensions
保持单量子比特的量子相干性高于某个阈值，该阈值并不远低于1，这是容错量子纠错（QEC）的先决条件。我们在独立玻色子模型中研究了固态量子比特的初始退相，该模型很好地描述了最近关于体材料和简化几何基底（如纳米管）中量子点（QD）激子的实验。使用明确的表达式的确切的相干动力学，一个最小的QEC率确定的误差阈值，温度和量子位环境耦合强度。这使我们能够系统地研究目前的趋势，以减少基板尺寸的好处。
2008-07-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Coherence properties of shallow donor qubits in ZnO
晶体中的缺陷是基于光子的量子技术的主要候选者，但开发实用设备的进展关键取决于改善缺陷光学和自旋特性。基于这种需要，我们研究了一种新的缺陷量子比特候选者，ZnO中的浅施主。我们展示了施主量子比特的电子自旋态的全光控制，并测量了自旋相干性。我们发现一个纵向弛豫时间T $_1$超过100毫秒，一个不均匀的退相时间T $_2^*$的$17\pm2$ ns，和一个哈恩自旋回波时间T $_2$的$50\pm13$ $μ$ s。T $_2^*$的大小与天然ZnO中核超精细场的不均匀性一致。限制T $_2$的可能机制包括瞬时扩散和核自旋扩散（光谱扩散）。这些结果与天然硅中的磷供体系统相当，表明通过同位素和化学纯化，可以在直接带隙半导体中获得供体自旋的长量子位相干时间。这项工作激励了进一步研究高纯度材料生长，量子器件制造和高保真控制的施主：ZnO系统的量子技术。
2018-05-23 cond-mat.mes-hall 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
Coherence of a hole spin flopping-mode qubit in a circuit quantum electrodynamics environment
Univ. Grenoble Alpes, CEA, Grenoble INP, IRIG-Pheliqs（格勒诺布尔阿尔卑斯大学，法国原子能与替代能源委员会，格勒诺布尔理工学院，IRIG-Pheliqs）；QuTech and Kavli Institude of Nanoscience, Delft University of Technology（QuTech与卡弗里纳米科学研究所，代尔夫特理工大学）；Univ. Grenoble Alpes, CEA, IRIG-MEM-L_Sim（格勒诺布尔阿尔卑斯大学，法国原子能与替代能源委员会，IRIG-MEM-L_Sim）；Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid, Consejo Superior de Investigaciones Cientificas（马德里材料科学研究所，西班牙高等科学研究委员会）；Univ. Grenoble Alpes, CEA, LETI, Minatec Campus（格勒诺布尔阿尔卑斯大学，法国原子能与替代能源委员会，LETI，米纳泰克校区）
本文展示了一种硅纳米线中的翻转模空穴自旋量子比特，通过耦合高阻抗谐振器实现快速、高保真度操作，并揭示光子效应是限制相干性的主要因素。
2026-09-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Spatial Noise Correlations in a Si/SiGe Two-Qubit Device from Bell State Coherences
我们研究了具有集成微磁体的Si/SiGe双量子比特器件中的空间噪声关联。我们的方法依赖于无消相干子空间的概念，据此，我们测量两个不同的Bell状态的相干时间，设计为仅分别对相关或反相关噪声敏感。从这些测量中，我们发现作用在两个量子比特上的低频噪声存在弱相关性，而在高频噪声中没有检测到相关性。理论模型和数值模拟进一步深入了解了多个独立（反）相关噪声源对两个量子比特的非对称效应的加性效应。考虑到数据和我们对该系统物理的理解，这种情况是合理的。这项工作是高度相关的自旋量子位在量子点阵列的优化量子纠错码的设计，以及为优化未来的量子点阵列的设计。
2019-06-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Characterizing and optimizing qubit coherence based on SQUID geometry
当代频率可调谐超导量子比特中退相干的主要来源是1/ $f$磁通噪声。为了了解它的起源，并找到方法，以尽量减少其影响，我们系统地研究了磁通噪声幅度在50多个磁通量子位与不同的SQUID几何参数，并比较我们的结果位于周围的SQUID环接口的磁自旋缺陷的微观模型。我们的数据与以前提出的模型的扩展，在调查SQUID的电流分布的数值模拟的基础上。我们的结果和详细的模型提供了指导，以尽量减少在未来的电路磁通噪声敏感性。
2020-02-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Enhancing the Coherence of a Spin Qubit by Operating it as a Feedback Loop That Controls its Nuclear Spin Bath
在电子自旋量子比特的许多实现中，退相干的主要来源是主体材料的波动核自旋浴。这种浴的缓慢性使其本身成为一种有希望的缓解策略，其中核自旋浴在具有抑制波动的狭窄状态下制备。在这里，这种方法是实现了一个双电子自旋量子位在GaAs双量子点和近十倍的非均匀退相时间$T_2^*$的增加被证明。在随后的测量之间，通过使用量子位作为反馈回路来准备浴，该反馈回路首先通过相干进动测量其核环境，然后根据最终状态将其极化。这个过程导致两个点之间的非零偏振梯度处的稳定固定点，这使得快速通用量子比特控制成为可能。
2010-11-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Qubit architecture with high coherence and fast tunable coupling
我们介绍了一种超导量子位结构，结合了高相干量子位和可调量子位-量子位耦合。随着能够将耦合设置为零，我们证明了这种架构是保护从固定耦合所产生的频率拥挤的问题。更重要的是，耦合可以动态调整纳秒分辨率，使这种架构的应用范围从量子逻辑门到量子模拟的通用平台。我们通过实现一种新型的绝热控制Z门来说明动态耦合的优点，其速度接近单量子位门。集成相干性和可扩展控制，我们的“gmon”架构是一个有前途的大规模量子计算和模拟的道路。
2014-02-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Coherence and Entanglement in Two-Qubit Dynamics: Interplay of the Induced Exchange Interaction and Quantum Noise due to Thermal Bosonic Environment
我们提出了我们最近的结果进行比较评估的诱导交换相互作用和量子噪声介导的玻色子环境中的两个量子比特系统。本文报道了Si-Ge型材料中P施主电子自旋的新计算。挑战和开放的问题进行了讨论。
2007-04-29 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph quant-ph
Qubit lattice coherence induced by electromagnetic pulses in superconducting metamaterials
量子比特（qubit）是量子信息处理方案的核心。目前，固态量子比特，特别是超导量子比特，似乎满足了可行的量子计算机的构建要求，因为它们表现出相对较长的相干时间，极低的耗散和可扩展性。在包括约瑟夫森结的宏观电路中实现量子相干性的可能性，由Legett在20世纪80年代设想，第一次在电荷量子比特中被证明;从那时起，在低电容约瑟夫森结电路中利用宏观量子效应允许实现几种超导量子比特。此外，量子位之间的耦合已经成功地实现了多量子位逻辑门的构建和几种算法的实现。在这里，它表明，诱导量子比特晶格相干以及两个显着的量子相干光学现象，即，自诱导透明性和迪克型超辐射，可以在包括超导电荷量子比特的量子超材料中的光脉冲传播期间发生。所产生的量子比特晶格脉冲形成与电磁脉冲同步传播的复合“量子呼吸器”。超导量子超材料中这种效应的实验证实可能为潜在的强大量子计算开辟一条新途径。
2016-07-12 cond-mat.mes-hall
Improved superconducting qubit coherence using titanium nitride
我们证明了增强的弛豫和退相时间的transmon量子比特，高达~ 60 μs的制造叉指分流电容器使用氮化钛（TiN）。与与约瑟夫森结同时沉积的剥离铝相比，这代表了多达六倍的改进，并提供了证据表明，先前的平面transmon相干时间受到来自驻留在界面处或界面附近的两级系统（TLS）缺陷的表面损耗的限制。同时，我们观察到一个异常的TiN谐振器的温度依赖性的频率偏移，这是不符合预测的TLS模型。
2013-03-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
A Couped-Qubit Tavis Cummings Scheme for Prolonging Quantum Coherence
量子比特间的相互作用可以显著提高贝尔态的量子相干性。然而，相干时间增强不是单调的，并且存在进一步增加相互作用是没有帮助的阶段。谐振器中的建议电路QED型实现的Tavis-Cummings（迪克）模型，示出了转移这个转变点取决于加载的光子的数量。这允许谐振器在某些机制中放大相干增强。这种相互作用也会引起纠缠动力学的不寻常的崩溃和复苏类型的行为。一种新的精确的开放量子系统形式--Dicke模型的准哈密顿量揭示了如何保护共振腔中的Bell态不受随机涨落二能级系统的$1/f$噪声的影响。简单的电路级的细节给出通量量子位。
2014-11-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.atm-clus
A >99.9%-fidelity quantum-dot spin qubit with coherence limited by charge noise
基于自旋的量子计算的最新进展主要是通过与噪声源（例如周围的核自旋和自旋-电磁化率）的精心隔离来扩展自旋相干性。与此同时，在多量子比特系统中可寻址的单自旋和自旋-自旋操纵将需要相当大的自旋-电耦合。然而，鉴于纳米结构中的背景电荷波动，其与增强相干性的兼容性应受到严重质疑。在这里，我们实现了一个单电子自旋量子比特与同位素丰富的相位相干时间（20微秒）和快速的电气控制速度（高达30 MHz）介导的外部自旋电耦合。使用快速自旋旋转，我们揭示了自由演化失相是由电荷（而不是传统的磁）噪声特征的1/f频谱超过七十年的频率。尽管如此，量子位还是表现出了优异的性能，单量子位门的平均质量超过99.9%。我们的工作强烈地表明，设计考虑电荷噪声的人工自旋-电耦合是一条有前途的路线，大规模自旋量子比特系统具有容错可控性。
2017-08-04 cond-mat.mes-hall
Observation of high coherence in Josephson junction qubits measured in a three-dimensional circuit QED architecture
基于约瑟夫森结的超导量子线路在展示量子行为和可扩展性方面取得了快速进展。然而，未来的前景最终取决于约瑟夫森结的内在相干性，以及超导量子比特是否能够与其环境充分隔离。我们介绍了一种新的超导量子线路结构，它采用三维谐振器，在保持与控制信号足够耦合的同时抑制量子比特的退相干。利用这种新的结构，我们证明了约瑟夫森结量子比特是高度相干的，在不使用自旋回波的情况下，从$T_2 \sim 10 μ$到$20 μ$，并且高度稳定，没有$1/f$临界电流噪声的证据。这些结果表明，这些量子位中约瑟夫森结的整体质量将允许几个$10^{-4}$的错误率，接近纠错阈值。
2011-11-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Surface spin fluctuations probed with flux noise and coherence in Josephson phase qubits
我们测量了量子比特相位相干性和表面自旋诱导的磁通噪声对电感环几何形状的依赖性。虽然更宽的电感器迹线既不改变通量噪声功率谱也不改变量子位失相时间，但增加的电感导致两者同时增加。使用我们的协议来测量低频通量噪声，我们直接比较了通量噪声谱和量子比特相位衰减，发现理论上的一致性在10%以内。测量的磁通噪声电感器的几何形状的依赖关系是一致的噪声源的相关长度在6和400微米之间。
2011-11-12 cond-mat.mes-hall
Electron charge qubits with 0.1 millisecond coherence time
电子电荷量子比特是固态量子计算的引人注目的候选者，因为它们在量子比特设计、制造、控制和读出方面固有的简单性。然而，所有现有的电子电荷量子比特，建立在传统的半导体和超导体，遭受严重的电荷噪声，限制相干时间为1微秒的数量级。在这里，我们报告了我们的实验实现的超长相干电子电荷量子比特，基于孤立的单电子被困在真空中的超净固体氖表面。量子信息被编码在与片上超导谐振器中的微波光子强耦合的电子的运动状态中。测量的弛豫时间$T_1$和相干时间$T_2$都是0.1毫秒的量级。在不使用量子限制放大器的情况下，单次读出保真度为98.1%。使用基于Clifford的随机基准测试的平均单量子比特门保真度为99.97%。同时强耦合的两个量子比特与同一个谐振器，作为第一步，两个量子比特纠缠门的通用量子计算。这些结果表明，电子固体氖（eNe）电荷量子比特优于所有现有的电荷量子比特的日期和竞争对手的最先进的超导transmon量子比特，为量子计算提供了一个有吸引力的平台。
2023-02-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.quant-gas
Compromise-Free Scaling of Qubit Speed and Coherence
针对量子比特速度与相干性的权衡困境，本文利用Ge/Si核/壳纳米线中的空穴自旋量子比特，通过直接拉什巴自旋轨道相互作用实现速度与相干性共同提升，为高性能容错量子比特构建提供新路径。
2025-08-19 cond-mat.mes-hall
Bogoliubov Quasiparticles in Superconducting Qubits
延长量子比特的相干时间是构建量子信息处理设备的关键任务。在电路QED的三维腔实现中，超导量子比特的相干性由于减少了与光子发射相关的损耗而得到了显著的改善。改善相干性的下一个前沿包括减轻超导准粒子的不利影响。在这些讲座中，我们回顾了准粒子动力学的基础知识，它们与量子位自由度的相互作用，它们对量子位弛豫速率的贡献，以及控制其效果的方法。
2021-06-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Tunable superconducting flux qubits with long coherence times
在这项工作中，我们研究了一系列的可调通量量子比特电感耦合到共面波导谐振器上制作的蓝宝石衬底。每个量子位包括非对称超导量子干涉装置，其通过施加外部磁场来控制并且充当可调谐约瑟夫森结。量子位的可调谐性通常是围绕其中心间隙频率的$\pm 3.5$ GHz。测得的弛豫时间受到衬底介电损耗的限制，并且可以达到$T_{1}\sim 8 μs$。即使在最佳点处，回波移相时间也受到通量噪声的限制，并且达到$T_{2E}\sim 4 μs$，几乎比可调谐通量量子比特的现有技术长一个数量级。
2022-07-04 cond-mat.mes-hall
Flux Qubits with Long Coherence Times for Hybrid Quantum Circuits
我们提出了一个三维铜腔中嵌入超导磁通量子比特的测量。量子比特被制造在蓝宝石衬底上，并通过将它们电感耦合到位于腔体中间的片上超导谐振器来测量。在它们的通量不敏感点，所有测量的量子位达到在6-20微秒范围内的固有能量弛豫时间和包括在3和10微秒之间的纯失相时间。与以前的工作相比，这一重大改进为磁通量子比特与单个自旋的相干耦合开辟了道路。
2014-07-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Scaling of qubit coherence in quantum dot based Majorana chains: Rabi and Ramsey oscillations of Majorana qubits formed by four and six quantum dots
University of Florida（佛罗里达大学）；University of Maryland（马里兰大学）
本文研究四点与六点量子点马约拉纳链量子比特的拉比和拉姆齐相干时间，发现更长的链是更好的量子存储器，但未必是更好的可操控量子比特。
2026-09-23 cond-mat.mes-hall
A single hole spin with enhanced coherence in natural silicon
基于自旋轨道状态的半导体自旋量子位响应于电场激发，从而允许实用、快速和潜在可扩展的量子位控制。然而，自旋电极化率使这些量子比特通常容易受到电噪声的影响，这限制了它们的相干时间。在这里，我们报告的自旋轨道量子比特组成的一个单一的孔静电限制在一个天然的硅金属氧化物半导体器件。通过改变磁场的方向，我们揭示了存在的操作甜蜜点的电荷噪声的影响最小化，同时保持一个有效的电偶极子自旋控制。我们相应地观察到哈恩回波相干时间延长到88 $μ$ s，超过了一个数量级的空穴自旋量子比特的最佳报道值，并接近最先进的电子自旋量子比特与合成的自旋轨道耦合在同位素纯化的硅。这一发现大大增强了硅基空穴自旋量子比特用于可扩展量子信息处理的前景。
2022-09-25 cond-mat.mes-hall
Charge noise, spin-orbit coupling, and coherence of single-spin qubits
自旋-轨道耦合在量子点量子计算架构中是普遍存在的，并且使得自旋量子比特对电荷噪声敏感。我们导出了描述自旋轨道和噪声对量子点中单自旋量子比特影响的哈密顿量。弛豫是由于噪声耦合不同的轨道水平，并占主导地位的屏蔽点附近的整个电荷缺陷。失相源于引起轨道能级之间的相对波动的噪声，并且由衬底中的屏蔽的全电荷缺陷和未屏蔽的偶极缺陷驱动。失相时间在诸如Si和GaAs的普通材料之间有很大的不同。它们可以通过增加栅极场，选择具有弱自旋轨道的材料如Si，使点更窄或使用积累点来增强。
2014-11-13 cond-mat.mes-hall
Coherence stabilization of a two-qubit gate by AC fields
我们考虑了量子位翻转噪声的影响下的CNOT门操作，并证明了交流领域可以改变位翻转噪声为相位噪声，从而提高了几个数量级的相干性，而门操作时间保持不变。在高频近似下，分析研究了门操作的纯度和保真度。用Bloch-Redfield主方程进行的数值处理证实了分析结果。
2004-09-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Long coherence silicon spin qubit fabricated in a 300 mm industrial foundry
ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院）；IMEC；KU Leuven（荷语鲁汶大学）；National University of Singapore（新加坡国立大学）
本研究在300毫米晶圆厂中制备了长相干硅自旋量子比特，通过噪声谱学和相关性测量，实现了显著增强的相干性，展示了硅量子点在可扩展量子信息处理中的应用潜力。
2025-12-23 cond-mat.mes-hall
Effects of external driving on the coherence time of a Josephson junction qubit in a bath of two level fluctuators
我们研究了外部驱动对二能级系统（TLS）的影响，认为这是增加固态约瑟夫森结量子比特相干时间的主要障碍。我们发现，通过使用布洛赫-雷德菲尔德的方法，外部驱动TLS有两个主要的影响。首先是TLS的两个状态之间的波动增加，与热波动相比，这种效应的重要性取决于TLS与温度相比的能量分裂。第二个效应是在低频率处噪声谱的强度降低，并且同时在TLS的重整化拉比频率（驱动频率）周围以及在这两个频率之间的跳动处的强度增加。最后，我们研究了一个典型的分布的TLS已知的起源$\propto 1/f$噪声的合奏平均噪声谱。我们发现，强驱动导致在低频率下的噪声降低，因此增加了量子位的失相时间$T_2^Q$。然而，当驱动频率与温度相比很大时，这种效应会被指数抑制，正如我们通常对约瑟夫森量子比特所发现的那样。我们建议可以使用远低于量子比特频率的外部驱动来增强量子比特的相干时间。
2011-09-30 cond-mat.mes-hall
Realization of a $CQ_3$ Qubit: energy spectroscopy and coherence
三重量子点中的单个电子的能量景观可以被调谐，使得基态和激发态之间的能量分离变成相关栅极电压的平坦函数。这些所谓的甜蜜点对于电荷相干性是有益的，因为由栅极电压或周围电荷波动的小波动引起的退相干效应被最小化。我们提出了一个新的操作点的三重量子点电荷量子比特，所谓的$CQ_3$ -量子比特，具有三阶甜蜜点。我们在一个频率可调的高阻抗SQUID阵列谐振器中展示了量子比特与单光子的强耦合。在色散制度，我们调查的量子比特线宽附近的建议的工作点。与对高阶最佳点的期望相反，我们发现了线宽的局部最大值。我们发现，这是由于四极失谐轴上的噪声的不可忽略的贡献，而不是在建议的工作点的甜蜜点。虽然实现低退相干电荷量子比特的原始动机没有实现，但我们的分析提供了对其他量子比特相关的电荷退相干机制的见解。
2020-06-10 cond-mat.mes-hall
Improved superconducting qubit coherence with high-temperature substrate annealing
我们独立评估的影响，高温衬底退火和金属沉积条件的transmon量子比特的一致性在标准的二维电路QED架构。我们限制我们的研究与铝交指电容器蓝宝石基板上的设备。我们记录超过一个数量级的改善与退火基板的设备的弛豫时间，独立于是否使用传统的蒸发器或分子束外延室沉积铝。我们还推断出类似的水平的通量噪声和光子散粒噪声，通过这些设备上的移相测量。我们的研究结果表明，衬底退火在制造低损耗量子比特中起着主要作用，这与衬底-空气和衬底-金属界面是限制超导电路中量子比特寿命的重要因素的假设一致。
2016-06-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Qubit coherence control in a nuclear spin bath
半导体中局域自旋的相干动力学受到晶格核自旋偶极涨落引起的光谱扩散的限制。在这里，我们将核自旋I=1/2的光谱扩散的半经典理论扩展到与III-V族材料相关的高核自旋，并表明以与核自旋量子数平方（I^2）近似成比例的速率施加连续的量子比特π旋转提供了一种有效的相干增强方法。因此，在III-V族化合物所特有的大自旋环境中，如果π脉冲可以以I^{-2}的间隔产生，那么在不诉诸核自旋极化的情况下，鲁棒的相干操纵是可能的。
2005-07-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Extending the coherence of a quantum dot hybrid qubit
识别和改善退相干的主要来源是理解和改进量子系统的重要步骤。在这里，我们表明，自由感应衰减时间（$T_{2}^{*}$）和拉比衰减率（$Γ_{\mathrm{Rabi}}$）的量子点混合量子比特可以增加超过一个数量级的量子比特参数和工作点的适当调整。通过在该量子位的类自旋状态下操作，并选择增加量子位对电荷噪声的弹性的参数（我们表明，电荷噪声目前是该量子位的限制噪声源），我们实现了$177~\mathrm{ns}$的拉姆齐衰减时间$T_{2}^{*}$和超过$1~\mathrm{μs}$的拉比衰减时间$1/Γ_{\mathrm{Rabi}}$。我们发现，最慢的$Γ_{\mathrm{Rabi}}$是有限的拉比频率的波动引起的电荷噪声，而不是在量子比特能量本身的波动。
2017-06-19 cond-mat.mes-hall
Non-markovian dynamics of double quantum dot charge qubit with static bias
从理论上研究了与声子耦合的双量子点中电荷量子比特的动力学行为。考虑了静态偏置。利用基于幺正变换的微扰方法，得到了动态隧穿电流的显式表达式。有偏系统显示出对称性破缺和一个明显较大的相干-非相干转变临界点$α_{c}$。详细分析了压电耦合声子引起的退相干。结果表明，降低系统与水浴之间的耦合度，可以提高相干频率，延长相干时间。为了保持量子相干性，施加静态偏置也是一种很好的手段。
2007-01-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Coherence of Spin Qubits in Silicon
考虑到半导体器件对经典计算的有效性，人们自然会考虑用于固态量子信息处理的半导体系统。半导体特别适用于需要局部控制电场和电荷传输的场合。传统的半导体电子器件是建立在这些能力之上的，并且已经证明可以扩展到大型复杂的互连器件阵列。然而，量子计算机的要求与经典计算的要求非常不同，如何在半导体中构建量子计算机并不明显。一种可能的方法是使用自旋作为量子比特：原子核的，电子的，或两者的组合。长的量子比特相干时间是量子计算的先决条件，在本文中，我们将讨论硅中自旋相干性的测量。结果是令人鼓舞的-无论是电子绑定到施主和施主核表现出低退相干在适当的情况下。因此，掺杂硅似乎通过了通往量子计算机之路的第一次测试。
2005-12-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quasiparticle Poisoning and Quantum Coherence in a Differential Charge Qubit
我们演示了差分单库珀对盒的操作，电荷量子比特由两个铝岛组成，与地隔离，由一对小面积约瑟夫森结耦合，并与超导差分射频单电子晶体管读出。我们已经测试了四个装置，所有这些都显示出准粒子中毒的证据。微波光谱和温度依赖性的研究，其特征在于设备和库仑阶梯被证明是e周期的所有样品。然而，在非绝热电压脉冲的情况下，相干控制仍然是可能的。相干振荡实验和弛豫时间的测量进行了使用的电荷导数读出技术。
2007-05-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Isotope purification induced reduction of spin relaxation and spin coherence times in semiconductors
顺磁缺陷和核自旋通常是由半导体中的光学可寻址点缺陷自旋实现的固态量子比特中的退相干和自旋弛豫的主要来源。人们普遍认为，核自旋的高度耗尽可以通过减少磁噪声来提高相干时间。在这里，我们表明，超过一定的最佳水平的同位素纯化变得适得其反，当电子和核自旋都存在于附近的量子位。使用国家的最先进的数值工具，并考虑在各种自旋环境中的硅空位量子比特，我们证明，耦合到自旋1/2点缺陷的晶格中，可以显着增强同位素纯化。增强的耦合缩短了自旋弛豫时间，这反过来可能限制自旋量子比特的相干时间。我们的结果可以直接推广到三重态点缺陷量子比特，如金刚石中的NV中心和SiC中的双空位。
2022-05-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
