Transport in metallic multi-island Coulomb blockade systems: A systematic perturbative expansion in the junction transparency
我们研究了金属多岛库仑阻塞体系中的电子输运。基于一个图形的实时方法，我们开发了一个计算机算法，生成和计算所有的传输贡献的二阶隧道耦合强度为任意多岛系统。这包括顺序和cotunneling，以及对应于充电能量和隧穿电导的重整化的条款。考虑了多岛共隧穿过程中不同岛之间的能量转移。为了说明我们的方法，我们分析了电流通过一个岛在库仑阻塞，这是静电耦合到第二个岛，通过一个大电流流动。在这种制度下，涉及一个岛的cotunneling过程，以及多岛的过程是重要的。后者可以被理解为在被封锁的岛中的光子辅助的顺序隧穿，其中光子由第二岛中的顺序隧穿引起的电势波动提供。我们比较了我们的方法的P（E）理论的光子辅助隧穿在弱耦合限制的结果。
2006-09-21 cond-mat.mes-hall
Decoherence of charge states in double quantum dots due to cotunneling
固态量子比特是实现可扩展量子计算机的一个有希望的候选者，然而，它们通常受到退相干的强烈限制。我们考虑了一个双量子点电荷量子比特，其基态由两个横向耦合量子点系统中附加电子的位置定义。这两个状态的耦合可以通过两个点之间的量子点接触来外部控制。我们讨论了由于共隧穿过程而引起的与电子引线的耦合引起的退相干。我们专注于一个简单的Gedanken实验，系统最初被带入叠加，然后点间耦合被非线性地去除。我们处理系统调用Schrimart-Wolff变换，以获得一个变换的哈密顿量描述的共隧穿，然后得到的动力学的密度矩阵使用布洛赫Redfield理论。作为一个主要的结果，我们表明，有能量弛豫，即使在没有点间耦合。这与自旋玻色子模型的预期相反，并且是由于量子点耦合到两个不同的浴的事实。
2002-10-10 cond-mat.mes-hall
Microwave-controlled coupling of Majorana bound states
我们提出了微波控制的量子比特实现马约拉纳束缚态的旋转。为此，我们研究了微波腔中的非均匀Kitaev链。该链由两个拓扑非平凡区域组成，它们被一个拓扑平凡的间隙区域分隔开。在左（右）区和中央区之间的界面处的Majorana束缚态是耦合的，并且它们的能量通过虚共隧穿过程而分裂。这些cotunneling过程的振幅呈指数下降的网站的缺口区域的数量，和衰减长度发散的拓扑平凡的区域关闭的间隙。我们证明，微波辐射可以指数增强马约拉纳束缚态之间的耦合，无论是经典的和量子化的电场。通过数值求解适当的刘维尔方程，我们表明，微波可以驱动拉比振荡的马约拉纳部门。我们的模型出现作为一个有效的描述拓扑半导体纳米线在微波腔。因此，我们的建议提供了一种实验上可行的方法来获得完整的单量子位控制所需的通用量子计算与马约拉纳量子位。
2013-03-07 cond-mat.mes-hall
Phonon-assisted decoherence in coupled quantum dots
我们分析了各种声子辅助的机制，有助于激子量子比特的消相干的量子点系统耦合的Förster型转移过程。我们使用一个单声子辅助的Förster型转移过程模型，证明了量子比特态之间的载流子振荡导致相干性的显著损失和耗散。通过形变势和压电耦合，我们得到了激子量子比特与声学声子相互作用的弛豫时间和退相时间的显式表达式。我们比较了GaAs/AlGaAs材料系统的退相干时间与2 $\otimes$ 2二体混合激子量子比特系统的共现衰变的一半时间。我们扩展计算，以确定声子介导的相互作用对量子点系统的Berry相位的非幺正演化的影响。
2007-02-19 cond-mat.mes-hall
Impurity-assisted electric control of spin-valley qubits in monolayer MoS$_2$
以MoS $_2$为例，对过渡金属二硫属化物单分子膜中静电限定量子点中的单电子自旋谷量子比特进行了理论研究.用于相干控制的量子比特基态的耦合是具有挑战性的，因为它需要同时翻转自旋和谷。在这里，我们表明，一个倾斜的磁场连同短程杂质，如空位，替代缺陷，或吸附原子，可以引起量子比特基态之间的耦合。该机制使得面内$g$因子非零，并且允许用面内ac电场控制量子位，类似于电驱动的自旋共振。我们评估的平面内的$g$ -因子和电诱导量子比特拉比频率上的杂质的类型和位置的依赖性。我们揭示了高度非常规的功能的耦合机制，所产生的禁止谷间散射的情况下，当杂质位于S网站。我们的研究结果提供了二维半导体中电可控量子位的设计准则。
2018-04-12 cond-mat.mes-hall
Zero field splitting of heavy-hole states in quantum dots
利用非弹性共隧穿谱，我们观察到Ge量子点自旋三重态流形中的55μeV零场分裂。由于强自旋轨道耦合和强约束的相互作用导致重空穴赝自旋的择优方向，从而提高了重空穴三重态的简并度。报道的效果应该是可观察到的一类广泛的强限制的空穴量子点系统，并需要考虑操作时，孔自旋量子比特。
2020-03-03 cond-mat.mes-hall
Towards computer-assisted design of hole spin qubits in quantum dot devices
可扩展量子计算机的设计将受益于考虑量子比特设备的设计和布局的量子比特性能预测模型。这种方法最近被用于超导量子比特，但在半导体中的自旋量子比特中很少受到关注。在这里，我们采用模型的设备和量子力学状态的价带理论研究的性质，空穴自旋量子比特的横向门控量子点的第IV族材料，这已收到显着最近的关注。我们发现设备设计以意想不到的方式影响量子比特属性。首先，最佳操作点的存在，其中相干时间长，量子位可以快速操纵的结果不仅从栅极电压引起的Rashba系数的变化，而且从栅极电压引起的变化，量子点半径在实际设备中，这影响g因子，即使当反转对称性被保留（Rashba耦合为零）。其次，与谐波势假设相比，在我们考虑的设备设计中，实际非谐波势中的量子比特电操纵实质上更高，高出一个数量级，因为量子比特的横向电偶极子依赖于与许多激发态的电介导耦合。最后，我们表明，快速电驱动，兼容长的相干时间，可以实现在单孔制度，有和没有应变。这些结果建立了对器件和量子力学状态的真实描述的需要，以支持自旋量子比特器件的设计，确定控制空穴量子比特特性的新方法。
2022-09-24 cond-mat.mes-hall
Triplet-assisted leakage during singlet-triplet qubit readout with a quantum point contact
Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences（捷克科学院物理研究所）
该研究扩展了单重态-三重态量子比特的量子点接触读出理论，纳入三重态隧穿至相邻量子点高能级的过程，通过主方程与模拟揭示其对读出特征的影响，确定了交叉点由能级间距决定。
2026-05-04 cond-mat.mes-hall
Photon-assisted tunneling and charge dephasing in a carbon nanotube double quantum dot
我们报道了微波驱动的悬浮碳纳米管双量子点中的光子辅助隧穿。从13 mK温度下的共振线宽，电荷退相时间被确定为280 ± 30 ps。线宽与驱动频率无关，但随温度的升高而增大。温和的温度依赖性是不一致的期望从电子-声子耦合单独，但一致的电荷噪声中产生的设备。提取的电荷噪声水平与先前谷自旋量子位的测量所预期的水平相当，其中它被假设为量子位退相干的主要原因。我们的研究结果提出了一种改进谷自旋量子比特的可能途径。
2016-07-01 cond-mat.mes-hall
Singlet-Triplet Physics and Shell Filling in Carbon Nanotube Double Quantum Dots
人工双原子分子，又称双量子点（DQD），是研究少电子物理的理想体系。在单重态和三重态都可以达到的系统中，可以探索两个电子之间的自旋纠缠。这两个自旋态可以看作是量子双态系统中的两个态，即所谓的单重态-三重态量子比特。用于实现基于自旋的量子比特的非常有吸引力的材料是碳纳米管（CNT），因为预计它具有非常长的自旋相干时间。在这里，我们展示了在CNT DQD中存在门可调谐的单重态-三重态量子比特。我们发现，CNT DQD具有清晰的四电子和八电子的壳层结构，在四电子壳层中存在单重态-三重态量子比特。此外，我们观察到非弹性共隧穿通过单重态和三重态，我们用来探测单重态和三重态之间的分裂，与理论符合得很好。
2007-11-21 cond-mat.mes-hall
Magnetic field-assisted manipulation and entanglement of Si spin qubits
从理论上考虑了硅中氧化物界面附近的施主电子量子比特的结构。我们发现，可靠的逻辑和读出操作的前提条件，即每个捐助者结合的电子界面附近的个人识别，可以通过微调电场和磁场，都垂直于接口。我们认为，这种磁场也可能是有价值的控制两个量子比特纠缠通过施主电子对附近的界面。
2006-08-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
Photon-assisted charge-parity jumps in a superconducting qubit
我们计算了能量超过库珀对破坏阈值的杂散光子引起的超导量子比特的能量和相位弛豫率。该机制中的所有弛豫通道都与量子位的电荷奇偶性的变化相关联，使得光子辅助过程与弛豫速率的其他贡献分离。新机制的特征之一是量子位释放或获得能量的跃迁速率顺序相同。
2019-04-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Decoherence-assisted detection of entanglement of two qubit states
我们发现，退相干，从长远来看，破坏了系统的量子特性，可以用来揭示在一个两量子比特系统的纠缠。为此，我们考虑一个标准，正式类似于Clauser-Horne-Shimony-Holt（CHSH）不等式。在我们的例子中，局部可观测量是通过每个量子比特与环境噪声的耦合来设置的，用动态解耦方法来控制。我们证明了所构造的不等式是一个纠缠判据-它只能被不可分的两比特初始态所违背，前提是局域噪声是相关的。我们还表明，对于一个给定的初始状态，这个纠缠标准可以被重新利用作为一种方法来区分高斯和非高斯噪声所产生的量子比特的环境。后者的应用对于正在进行的使用量子比特来表征扰动它们并导致它们退相干的环境动力学的研究非常重要
2018-09-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
Photo-assisted spin transport in double quantum dots with spin-orbit interaction
本研究探讨了交流电场下自旋轨道相互作用对双量子点动力学的影响，发现光辅助干涉产生自旋极化暗态，可用于精确测量自旋轨道耦合，并实现高度可调的自旋滤波器及共振翻转模式量子比特。
2023-05-08 cond-mat.mes-hall
Entanglement-assisted electron microscopy based on a flux qubit
在高分辨率生物电子显微镜中，一个臭名昭著的问题是探针电子对样品造成的辐射损伤。因此，用最少数量的电子采集数据是至关重要的。量子方法可能是在这种情况下提高分辨率的唯一方法，但迄今为止提出的所有方案都要求在高度非常规的电子光学中对电子束进行精细控制。在这里，我们提出了一个方案，涉及一个基于射频超导量子干涉器件（rf-SQUID）的磁通量子比特，插入基本上是一个传统的透射电子显微镜。该方案大大提高了实现辐射敏感样品的量子增强电子显微镜的前景。
2013-11-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Transitionless phonon assisted photon-qubit quantum state transfer in a hybrid optomechanical system
量子态转移是量子信息处理和量子计算的关键。在这里，我们提出了一个混合光机械系统，能够耦合一个量子比特，一个光学模式和一个机械振荡器。由于辐射压力，机械振荡器的位移引起腔场的空间变化，这又将量子比特与声子模式耦合。这允许腔模和量子位之间的状态转移，而无需它们之间的实际相互作用。我们提出了一个基于无跃迁量子驱动算法的无跃迁量子态转移方案，使我们能够实现完美的态转移。
2021-01-27 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Squeezing of mechanical motion via qubit-assisted control
我们提出了一种反馈控制机制的机械振荡器的声子模式的压缩。我们展示了如何在适当的工作条件下，一个简单的绝热方法是能够诱导机械压缩。然后，我们超越了这样一个工作点的限制，并证明了通过使用重复的测量和重新初始化的状态耦合到振荡器的二能级系统的辅助诱导的静态压缩。我们的非自适应反馈回路提供了有趣的可能性量子态工程和开放系统的情况下转向。
2015-01-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Machine Learning-Assisted Manipulation and Readout of Molecular Spin Qubits
机器学习在量子控制和量子位的读出中找到了应用。在这项工作中，我们应用人工神经网络，以协助操作和读出的原型分子自旋量子比特-一个氧钒（IV）部分-在两个实验中，旨在测试的幅度和相位识别，分别。我们首先成功地使用一个人工网络来分析输出的存储/检索协议与四个输入脉冲识别的回波位置，并进一步后选择的结果，推断初始输入脉冲序列。然后，我们应用人工神经网络来确定实验测量的哈恩回波的相位，表明它是可以正确地检测其相位，并识别在操作过程中添加的额外的单脉冲相移。
2022-11-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Hyperfine-assisted decoherence of a phosphorus nuclear-spin qubit in silicon
硅中磷原子的核自旋已被用作各种量子信息实验中的量子比特。有人提出，这种核自旋量子比特可以有效地控制由一个交流电场，当嵌入在一个两个电子点施主设置受到本征或人工自旋轨道相互作用。将量子位暴露于该设置中的控制电场也将其暴露于电噪声。在这项工作中，我们描述了电噪声机制（例如声子和$1/f$电荷噪声）的影响，并估计了核自旋量子比特相应的退相干时间尺度。我们确定了一个有前途的参数范围内的电单量子比特操作至少快一个数量级，然后退相干。在这种情况下，由于$1/f$电荷噪声，退相干由退相主导。我们的研究结果有利于纳米结构的优化设计，以证明电驱动的核自旋共振。
2019-03-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
RealTimeTransport: An open-source C++ library for quantum transport simulations in the strong coupling regime
本文介绍开源C++库RealTimeTransport，用于强耦合区量子输运模拟，采用重整化微扰论和自洽重整化群方法计算记忆核，超越传统理论，并演示了双量子点及Anderson模型的输运结果。
2024-05-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Qubit assisted enhancement of quantum correlations in an optomechanical system
我们对机械镜与辅助量子比特微扰耦合的光机系统中的量子关联进行了理论研究。在我们的研究中，我们考虑对数负性来量化腔场和机械镜之间的静态纠缠程度，高斯量子不和谐作为超越纠缠的关联的量子性的见证。利用实验可行的参数，我们表明，纠缠和量子不和谐显着增强镜量子比特耦合的增加。此外，我们发现，在镜像量子比特耦合纠缠的存在下，可以在相当低的光机械耦合强度下产生，这对环境温度也是非常鲁棒的。总体而言，我们提出的方案提供了一些相当大的优势，实现连续变量的量子信息和通信。
2018-03-06 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Topological and nontopological edge states induced by qubit-assisted coupling potentials
在通常的Su-Schrieffer-Heeger（SSH）链中，能谱拓扑在不同的参数区域被分为两类。本文研究了在SSH链模型的电路量子电动力学（QED）晶格系统中由量子比特辅助耦合势诱导的拓扑和非拓扑边缘态。我们发现，当系统一端的耦合势增加到一定程度时，强耦合势将诱导出一个新的拓扑非平凡相，并伴随着整个参数区域内的非拓扑边缘态的出现，这种新的相变直接导致了系统中奇偶效应的反转.此外，我们还研究了两个非平衡耦合势注入到电路QED晶格系统两端时的拓扑性质和相变，发现在能带多次翻转过程中，系统呈现出三个不同的相.这些相位是显着不同的前一个阶段通过单边耦合势，这是反映了在强耦合势制度下的一对非拓扑边缘状态的存在诱导。我们的方案在实验和理论上都提供了一种可行的、可视化的方法，通过控制量子比特辅助耦合势在电路QED晶格系统中诱导出各种拓扑和非拓扑边缘态。
2019-12-31 cond-mat.mes-hall quant-ph
Auxiliary-level-assisted operations with charge qubits in semiconductors
我们提出了一个新的方案，与一对单电离的施主原子在半导体主机的电荷量子比特的旋转。最近由Hollenberg等人提出的这种量子比特的逻辑状态由位于一个或另一个施主周围的剩余价电子的最低两个能态定义。我们表明，最初位于一个施主位的电子可以通过两个施主的激发态杂化后形成的辅助分子能级转移到另一个施主位。在最低施主态的能量一致的情况下，电子转移由单个谐振微波脉冲驱动，或者在它们彼此不同的情况下，由两个谐振脉冲驱动。根据脉冲参数，可以在短时间内实现包括相位门、非门和阿达玛门在内的各种单量子比特操作。由于与声学声子的相互作用的电子的退相干进行了分析，并显示出足够弱的相干量子比特操纵是可能的，至少在一个量子比特设备的原理验证实验。
2005-01-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Phonon-assisted relaxation and decoherence of singlet-triplet qubits in Si/SiGe quantum dots
从理论上研究了SiGe/Si/SiGe异质结构中横向双量子点中两个电子自旋态的声子诱导弛豫和退相干。我们考虑了两种类型的单重态-三重态自旋量子比特，并使用布洛赫-雷德菲尔德理论计算了它们的弛豫和退相干时间，特别是作为能级杂化、温度、磁场、自旋轨道相互作用和量子点之间失谐的函数。我们发现，磁场梯度，这通常是用来操作自旋量子比特，可以减少弛豫时间超过一个数量级。使用这种见解，我们确定了一个最佳的制度，其中的磁场梯度不会影响的弛豫时间显着，我们提出了制度的最长衰减时间。我们考虑到单声子和双声子过程的影响，并建议如何我们的理论可以通过实验进行测试。我们在这里发现的Si基量子点的自旋寿命明显长于GaAs量子点。
2018-05-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Generation of Schrödinger cat states through photon-assisted Landau-Zener-Stückelberg interferometry
薛定谔猫态有许多应用，从量子信息处理到高精度测量。在本文中，我们提出了一个概念上的新方法来创建这样的猫态，基于光子辅助朗道-齐纳-施托克伯格干涉在一个混合系统组成的量子比特耦合到光子腔。我们证明，通过初始化量子比特在其基态之一，执行三个连续的扫描的量子比特的能量分裂的1-光子共振，并最终投影到相同的基态，光子场的宇称可以纯化到非常高的程度;当初始光子状态是一个相干态，最终的状态将非常接近薛定谔猫态。我们提出了数值模拟，证实我们的协议可以与高保真度（$\sim 0.99$）的相干态的合理大小（$|α|^2 \sim 10$）。此外，我们建议，我们的协议也可以用来转移量子信息之间的量子比特和正交猫态的叠加在腔中。
2020-10-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Distinguishing parity-switching mechanisms in a superconducting qubit
单电荷隧穿是影响超导量子位的退相干机制，但导致超导器件中这种隧穿的过量准粒子激发（QP）的起源尚未完全清楚。我们测量了偏移电荷敏感的transmon量子比特中电荷奇偶（或简单地说，“奇偶”）切换的通量依赖性，以确定光子辅助奇偶切换和QP生成对整体奇偶切换速率的贡献。宇称切换率表现出量子比特状态依赖的峰值的通量依赖性，表示主要被困在低间隙膜的设备中的多余的量子点的冷分布。此外，我们发现，光子辅助的过程有助于显着的奇偶校验开关和多余的量子点的产生，通过拟合到一个模型，自洽地结合光子辅助奇偶校验开关以及膜间的QP动态。
2022-04-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Photon-assisted quantum state transfer and entanglement generation in spin chains
我们提出了一个协议，两个遥远的自旋量子比特（发送者和接收者），具有不同的能量之间的状态转移和纠缠的产生。这两个量子比特永久地耦合到远离共振的自旋链，并且发送者的量子比特由外部场驱动，该外部场提供桥接发送者和接收者之间的能隙所需的能量。通过虚单光子和虚多光子跃迁到信道本征模实现态转移和纠缠产生。
2018-06-13 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph quant-ph
High fidelity feed-back assisted parity measurement in circuit QED
我们分析了电路量子电动力学中基于色散读出的双量子比特奇偶性测量。量子比特上的反作用有两个性质不同的贡献。一个是不可避免的移相在奇偶子空间之一，在测量的瞬态时间切换过程中产生。另一部分是相位在同一子空间中的随机旋转，其在整个测量期间持续存在。后者可以使用状态估计的方法从完整的测量记录中确定。我们的主要结果是，这个相位确定过程的结果是{ \em独立}的状态估计过程中的初始状态。因此，该过程可以用于初始状态未知的测量情况。我们讨论了如何使用这种反馈方法来实现高保真度的宇称测量的腔量子位耦合强度的现实值。最后，我们讨论的鲁棒性的反馈过程中的测量记录的错误。
2010-03-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Simulating alternating bias assisted annealing of amorphous oxide tunnel junctions
University of Connecticut（康涅狄格大学）；KTH Royal Institute of Technology（瑞典皇家理工学院）；Stockholm University（斯德哥尔摩大学）
本研究通过结合从头计算分子动力学和机器学习势能，复现并揭示了ABAA对非晶氧化物隧道屏障能量景观的影响，以减少缺陷并提升量子比特性能。
2025-12-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Bandgap-Assisted Quantum Control of Topological Edge States in a Cavity
具有奇异拓扑序的量子物质在量子计算中具有潜在的应用。然而，在目前的实验中，对拓扑状态的操纵仍然是具有挑战性的。在这里，我们提出了一个架构的拓扑物质的光学控制。本文考虑了一个耦合到微波腔中的超导量子比特阵列，该阵列具有Su-Schrieffer-Heeger（SSH）哈密顿量。基于拓扑量子比特阵列的宇称性质，我们提出了一种观察拓扑相变的光谱方法，边缘到体块过渡。这种新方法可以通过设计腔-量子比特耦合来实现。这项工作的主要目的是了解拓扑相变如何影响光-物质相互作用。我们发现，拓扑带隙在这个问题上起着至关重要的作用。在拓扑相，耦合到腔场的简并边缘态的共振真空拉比分裂受到带隙的保护。在色散区，由于拓扑带隙，边缘态之间的腔诱导耦合比边缘态和体态之间的耦合占主导地位。结果，拓扑边缘态之间的量子干涉发生，并使单光子输运通过拓扑量子比特阵列的边界。我们的工作可能为拓扑量子态工程铺平道路。
2020-03-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Precision frequency tuning of tunable transmon qubits using alternating-bias assisted annealing
本研究利用交变偏置辅助退火技术，在室温下实现可调谐transmon量子比特的精密频率调谐，验证了其对相干性的提升作用，展示了高保真门操作，为超导量子处理器规模化发展开辟新路径。
2024-07-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
