Josephson-Kondo screening cloud in circuit quantum electrodynamics
我们表明，非本地极化响应的多模电路QED设置，设计从库珀对盒耦合到一个长链的约瑟夫森结，提供了一个替代路线访问难以捉摸的近藤屏蔽云。对于中等的电路阻抗，我们解析计算的电荷磁化率沿电路的衰减，这涉及到量子比特和它的电磁环境之间的空间纠缠的通用线型。在大的电路阻抗，我们数值上发现进一步的空间相关性是特定于一个真正的多体状态。
2015-03-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Circuit Quantum Electrodynamics with a Superconducting Quantum Point Contact
在电路量子电动力学系统中考虑超导量子点接触。我们研究了三种不同的配置，可与当前的技术，量子点接触电流耦合到共面波导谐振器。此外，我们证明了强和超强耦合制度可以实现与现实的参数，允许超导量子点接触和量子化腔内场之间的相干交换。
2012-05-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Quantum simulations with circuit quantum electrodynamics
超导电路已经成为测试量子力学基础和实现高级量子信息协议的领先量子技术。在这一章中，我们为了对量子场论、相对论性量子力学和多体物理（包括费米子和玻色子）进行数字和模拟量子模拟，对电路网络理论和电路量子电动力学的基本概念进行了修正。基于最近在可扩展性、可控性和测量方面的改进，超导电路可以被认为是用于构建可扩展的数字和模拟量子模拟器的有前途的量子平台，与其他先进平台如捕获离子、量子光子学和光晶格相比，超导电路具有独特和独特的特性。
2017-03-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Understanding degenerate ground states of a protected quantum circuit in the presence of disorder
最近的理论提议表明，利用两个超级电感器的简单电路可以产生具有基态简并性的量子位[P.Brooks等人，A87，052306（2013）]。我们执行一个完整的电路分析以及精确对角化的电路哈密顿阐明的频谱和低的波函数的性质，这$0-π$设备。我们表明，基态简并是强大的电荷，磁通和临界电流的无序以及电路参数的适度变化不敏感。我们的治疗是非微扰，提供了访问激发态和矩阵元素，并立即适用于中间参数制度的实验兴趣。
2014-02-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
A Superconducting 180° Hybrid Ring Coupler for circuit Quantum Electrodynamics
超导电路量子电动力学实验与传播微波需要设备作为分束器。采用硅衬底和蓝宝石衬底上的铌薄膜制作了中心频率为6 GHz的超导180°微带混合环形耦合器。对于耦合和隔离的幅度，我们发现在2GHz的带宽中分别为-3.5+/-0.5dB和至少-15dB。我们还研究了反射的效果在超导体正常导体接触的低温激光扫描显微镜。我们的测量结果表明，我们的混合环非常适合在电路量子电动力学实验芯片上的应用。
2010-09-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Ultrawide-range photon number calibration using a hybrid system combining nano-electromechanics and superconducting circuit quantum electrodynamics
我们提出了一个由超导共面波导谐振器耦合到纳米机械弦和transmon量子比特作为非线性电路元件组成的混合系统。我们进行光谱的transmon量子比特和纳米力学字符串。测量transmon量子比特上的ac-Stark位移以及弦上的机电诱导吸收，使我们能够确定微波谐振器中低功率和高功率状态下的平均光子数。通过这种方式，我们测量的光子数相差高达9个数量级。我们发现使用这两种方法的微波谐振腔中的光子数的校准之间的定量协议。我们的实验证明了超导电路，量子电动力学和纳米电动力学在单个芯片上的成功结合。
2018-08-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Nonlinear oscillators and high fidelity qubit state measurement in circuit quantum electrodynamics
在本章中，我们分析了量子光学中的Jaynes-Cummings模型在量子比特与腔强耦合时的高激发非线性响应。我们专注于电路量子电动力学架构中的transmon量子比特的参数范围，其中系统本质上表现为非线性量子振荡器，我们分析了量子和半经典动力学。其中一个主要的动机是，在强激发音调下，非线性响应可以导致量子位量子态歧视，我们提出了初步的结果时，量子位和腔共振或远离共振（色散）的情况下。
2012-07-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
Symmetric reflection line resonator for semiconductor circuit quantum electrodynamics
我们设计并制作了一个半波长反射线谐振器（RLR），它由一对耦合在GaAs/AlGaAs异质结上的微带线组成。通过改变谐振腔下二维电子气的顶栅电压，可以获得大范围的品质因数。二维电子气中的能量损失可以被最小化，从而实现适合于与半导体量子线路集成的通用谐振器。
2013-09-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Probing the Jaynes-Cummings Ladder with Spin Circuit Quantum Electrodynamics
本文通过提高探测功率和双音频谱学观测自旋 circuit QED 中 Jaynes-Cummings 阶梯的激发态与多光子跃迁，并以输入—输出框架解释既有实验特征。
2023-04-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Higher-dimensional Euclidean and non-Euclidean structures in planar circuit quantum electrodynamics
University of Campinas (UNICAMP)（坎皮纳斯大学）
本文提出利用电路量子电动力学实现高维欧几里得和非欧几里得结构，通过扩展电路设计以容纳更多多边形，展示了其在模拟高维Kagomé-like结构中的应用及平坦带态的分析。
2025-12-10 cond-mat.mes-hall gr-qc hep-th
Optimal control of circuit quantum electrodynamics in one and two dimensions
在基于超导电路量子电动力学的量子信息处理硬件架构中，最优控制可以显著改善多量子比特门的性能。我们不仅将这种方法应用于腔内两个量子比特的色散门，而且更普遍地应用于基于腔和量子比特的二维阵列的架构。对于高保真度的门操作，控制和耦合在两个耦合维度的腔网格的同时演变被证明是显着快于传统的顺序实现。即使在实验现实的条件下，也可以获得三倍的加速。这些方法立即扩展到大网格和网格上任意量子位对之间的间接门。它们预计将成为可控量子位的2D阵列和晶格的典范。
2010-03-31 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum Zeno effect in the strong measurement regime of circuit quantum electrodynamics
我们观察到量子芝诺效应-测量的行为减慢量子态跃迁的速率-在超导量子比特使用线性电路量子电动力学读出和近量子限制的放大器。在同时的强测量和量子比特驱动下，量子比特在状态之间经历一系列量子跳跃。这些跳跃在实验测量记录中是可见的，并且使用极大似然估计来分析以确定量子比特跃迁速率。所观察到的利率同意与分析预测和数值模拟。该分析方法适用于一般含噪随机电报信号的处理。
2015-12-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Simulation and Detection of Photonic Chern Insulators in One-Dimensional Circuit Quantum Electrodynamics Lattice
介绍了一种利用一维电路量子电动力学阵列实现和探测光子拓扑Chern绝缘体的简单方法。通过周期性地调制阵列的耦合，我们表明，这个一维模型可以映射到一个二维的陈省身绝缘体模型。除了允许光子陈省身绝缘体的研究，这种方法也提供了一个自然的平台，实现实验劳克林的泵的论点。基于拓扑绝缘体的散射理论和输入-输出形式，我们证明了可以直接探测光子边缘态，并且可以从反射系数相位的缠绕数来检测拓扑不变量。
2015-10-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Exploiting Kerr Cross Non-linearity in Circuit Quantum Electrodynamics for Non-demolition Measurements
我们提出了一个计划的色散读出存储的能量在一个模式的非线性超导微波环形谐振器通过检测的第二模式的频率偏移耦合到第一通过克尔非线性。对称性用于提高器件的响应度，同时最大限度地减少每个模式的自非线性。信噪比的评估表明，该计划将在单光子水平，允许量子非爆破测量的光子数状态的一个模式。从一个简化版本的设备演示的操作原理的实验数据。
2010-02-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Circuit Quantum Electrodynamics with a Spin Qubit
电路量子电动力学允许空间分离的超导量子比特通过“量子总线”相互作用，从而实现两量子比特纠缠和简单量子算法的实现。通过将InAs纳米线双量子点耦合到超导腔中，我们将电路量子电动力学结构与自旋量子位相结合。我们使用电偶极自旋共振驱动单自旋旋转，并证明被困在腔中的光子对单自旋动力学敏感。混合量子系统允许测量自旋寿命和观察相干自旋旋转。我们的结果表明，自旋腔耦合强度为1 MHz是可行的。
2012-05-30 cond-mat.mes-hall
Convergence of the multimode quantum Rabi model of circuit quantum electrodynamics
电路量子电动力学（QED）研究人造原子、开放传输线和由超导电子学制造的电磁谐振器之间的相互作用。虽然人造原子耦合到谐振器的一个模式的理论得到了很好的研究，但考虑多个模式会导致分歧，这些分歧还没有得到很好的理解。在这里，我们介绍了一个耦合到约瑟夫森结原子的多模谐振腔的第一性原理模型。在没有任何截止的情况下研究模型，其中模式数$n$的耦合率为$\sqrt{n}$，$n$为$\infty$，我们发现，如兰姆位移的数量不发散，由于直接从电路分析中产生的裸原子参数的自然重新缩放。引入截止耦合从一个非零电容的约瑟夫森结，我们提供了一个物理解释的去耦电路分析的背景下，更高的模式。除了解释无截止量子拉比模型的收敛性外，我们的工作还为分析多模电路QED的超强耦合机制提供了一个有用的框架。
2017-06-09 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
Entangling polaritons via dynamical Casimir effect in circuit quantum electrodynamics
我们研究了动态Casimir效应如何在电路量子电动力学的不同耦合机制中纠缠量子系统，并展示了这种纠缠产生对当前技术的耗散效应的鲁棒性。我们考虑两个量子比特谐振器系统，这是由一个SQUID与外部磁场驱动耦合，并探讨每个量子比特和其各自的谐振器之间的耦合制度的整个范围。在这个方案中，我们推导出一个半解析解释的纠缠产生两个超导量子比特时，它们耦合到它们的共振器在强耦合制度。对于超强和深强耦合体系，我们设计了可行的方案来产生最大纠缠极化激元态。
2016-03-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Dissipative entanglement generation between two driven qubits in circuit quantum electrodynamics
介绍了一种利用交流信号驱动并通过谐振器耦合的双量子比特系统的纠缠态产生方案。我们解释的纠缠产生的机制在酉朗道-齐纳-施托克伯格（LZS）过渡诱导适当的振幅和频率的应用交流信号和耗散过程的光子损失为主的相互作用。通过这种方式，我们发现系统的稳态可以被调节到任意接近贝尔态，这是独立的初始状态。有效的两个量子比特的哈密顿量，再现与LZS过渡的共振模式。
2021-11-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
High-Fidelity Readout in Circuit Quantum Electrodynamics Using the Jaynes-Cummings Nonlinearity
我们展示了一个量子位读出方案，利用耦合到transmon量子位的超导腔的Jaynes-Cummings非线性。我们发现，在这个系统的强驱动的色散制度，有一个高传输的“亮”状态的临界功率敏感地依赖于初始量子比特状态的意外发病。利用这种效应的简单而强大的测量协议使用传统的样品设计和实验设置实现了87%的单次保真度，并且至少61%的保真度与三个量子位的联合相关性。
2010-10-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
Cavity quantum electrodynamics for superconducting electrical circuits: an architecture for quantum computation
我们提出了一个可实现的架构，使用一维传输线谐振器，以达到超导电路中的腔量子电动力学的强耦合极限。腔光子耦合到相邻电路（量子位）的量子化激发的真空拉比频率可以很容易地超过腔和量子位的阻尼率。这种架构作为原子物理学实验的宏观模拟以及对于量子计算和控制都是有吸引力的，因为它提供了对自发发射的强抑制，潜在地导致大大增强的量子比特寿命，允许多个量子比特的状态的高保真量子非破坏测量，并且具有用于由厘米距离分离的量子比特的纠缠的自然机制。此外，它将允许产生对量子通信至关重要的微波光子态。
2004-02-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Photon shell game in three-resonator circuit quantum electrodynamics
光的量子态的产生和控制是腔量子电动力学（QED）的基本任务。腔QED的超导实现，电路QED，使片上微波光子学，其中超导量子位控制和测量单个光子状态。腔QED中一个长期存在的问题是光子在两个或多个谐振腔之间的相干传输。在这里，我们使用电路QED在单个芯片上实现三谐振器架构，其中谐振器由两个超导相位量子比特互连。我们使用这个电路洗牌的三个谐振器之间的单光子和双光子Fock状态，并证明量子比特介导的真空拉比交换两个谐振器之间。这说明了使用多谐振器电路作为光子量子登记处和在离域玻色子模式之间创建多体纠缠的潜力。
2011-03-16 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Simultaneous bistability of qubit and resonator in circuit quantum electrodynamics
我们探讨了联合激活动力学表现出的两个量子自由度：一个腔模振荡器是强耦合到超导量子比特在强相干驱动色散制度。动力学模拟和互补测量显示了一系列参数，其中腔和量子位都表现出两个亚稳态之间的突然同时切换。这表现在腔和量子比特的整体平均振幅中，表现出部分相干抵消。耦合到transmon量子位的驱动微波腔的传输测量显示了与同时切换机制中的理论一致的详细特征。
2017-01-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Photon-Dressed Bloch-Siegert Shift in an Ultrastrongly Coupled Circuit Quantum Electrodynamical System
强耦合区之外的腔量子电动力学（QED）系统有望表现出有趣的量子现象。在这里，我们报告了一个直接测量的光子修饰量子比特跃迁频率高达四个光子利用相同类型的状态转换在一个超强耦合电路QED系统实现电感耦合超导通量量子比特共面波导谐振器。这证明了在超强耦合量子系统中对光子修饰的Bloch-Siegert位移的令人信服的观察。此外，我们的结果表明，光子修饰的布洛赫-西格特位移变得更加明显的光子数的增加，这是量子拉比模型的一个特点。
2020-07-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Towards hybrid circuit quantum electrodynamics with quantum dots
腔量子电动力学允许人们在最基本的水平上研究光与物质之间的相互作用。在这个领域发展起来的方法教会了我们如何以极高的精度探测和操纵单个量子系统，如原子和超导量子比特。现在有一个强大的努力，进一步扩展这些方法到其他量子系统，特别是混合量子点电路。这将有助于量子点电路的非侵入性研究和可扩展自旋量子位架构的实现。它也可以为简单的费米子-玻色子凝聚态系统的量子模拟提供一个有趣的平台。在这篇简短的综述中，我们讨论了量子点混合电路量子电动力学的实验现状，并提出了一个简单的实验理论模型。
2016-10-07 cond-mat.mes-hall
Flux qubits in a planar circuit quantum electrodynamics architecture: quantum control and decoherence
我们报道了在电路量子电动力学（cQED）装置中对超导磁通量子比特的实验。两个量子比特，独立偏置和控制，耦合到共面波导谐振器。色散量子位状态读出达到$72\,\%$的最大对比度。我们发现固有的能量弛豫时间在对称点的$7\,μ\text{s}$和$20\,μ\text{s}$和水平的磁通噪声的$2.6\,μΦ_0/\sqrt{\text{Hz}}$和$2.7\,μΦ_0/\sqrt{\text{Hz}}$在1 Hz的两个量子比特。我们讨论了在被测器件中退相干的起源。这些结果表明，cQED作为一个平台的退相干和磁通量子比特的量子动力学的基础研究的潜力。
2014-07-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Circuit Quantum Electrodynamics Architecture for Gate-Defined Quantum Dots in Silicon
我们展示了一种混合器件结构，其中使用片上超导微波腔读出在Si/SiGe异质结构中形成的双量子点（DQD）中的电荷态。品质因数Q = 5,400是通过选择性地蚀刻掉量子阱的区域并通过栅极偏置线的低通滤波来减少光子损失而实现的。零差法测量了DQD的电荷稳定性图和电荷-腔耦合率gc/2 pi = 23 MHz。这些测量结果表明，在Si DQD中捕获的电子可以有效地耦合到微波光子，潜在地实现硅中的相干电子-光子相互作用。
2017-02-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Functional Renormalization Group Approach to Circuit Quantum Electrodynamics
本研究提出一种基于泛函重整化群的非微扰方法，用于分析耦合量子化电磁连续介质的超导cQED系统，揭示非微扰效应可导致传统有效模型失效，强调非微扰分析对高阻抗波导cQED平台研究的必要性。
2022-08-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech cond-mat.supr-con
Thermal Excitation of Multi-Photon Dressed States in Circuit Quantum Electrodynamics
超导量子比特和存储在片上微波谐振器中的光子之间可实现的异常强的耦合允许在电路量子电动力学（QED）领域中详细研究物质-光相互作用。本文研究了单个transmon型多能级人工原子与弱热场和相干场的共振相互作用。在线性响应外差透射测量中，我们研究了耦合系统的最多三个光子修饰态。所得结果与广义Jaynes-Cummings模型定量吻合。我们的数据表明，热场在谐振腔QED中的作用可以用超导电路来详细研究。
2009-11-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Prospects for Strong Cavity Quantum Electrodynamics with Superconducting Circuits
我们提出了一个可实现的架构，使用一维传输线谐振器，以达到超导电路中的腔量子电动力学的强耦合极限。腔光子与相邻电路（量子位）的量子化激发耦合的真空拉比频率很容易超过腔和量子位的阻尼率。这种架构对于量子计算和控制是有吸引力的，因为它提供了对自发发射的强抑制，潜在地导致大大增强的量子比特寿命，允许对多个量子比特的状态进行高保真量子非破坏测量，并且具有用于以厘米距离分离的量子比特的纠缠的自然机制。此外，它将允许产生对量子通信至关重要的微波光子态。
2003-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Minimal resonator loss for circuit quantum electrodynamics
在毫开尔文温度下，NbTiN超导谐振器的单光子能级品质因数为500 × 10 ^3。这一结果源于NbTiN的固有低介电损耗，如通过与Ta的比较以及通过去除介电衬底的不必要部分所证明的。
2010-05-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Stamping single wall nanotubes for circuit quantum electrodynamics
我们报道了一种单壁碳纳米管器件的干法转移技术，该技术允许将它们嵌入到高精细度微波腔中。我们证明了基态电荷读出和约3000的品质因数下降到单光子制度。这种技术允许制造诸如双量子点的设备，其可以有助于实现强自旋光子耦合。它可以很容易地扩展到通用的基于碳纳米管的微波器件。
2014-04-01 cond-mat.mes-hall
Cutoff-free Circuit Quantum Electrodynamics
任何耦合到电磁连续统的量子限制电子系统都受到辐射衰变和其能级重整化的影响。当耦合到一个腔，这些量可以强烈修改相对于它们在真空中的值。通常，通过仅包括腔的最接近的谐振模式，可以准确地捕获这种修改。在电路量子电动力学架构中，耦合强度可以是相当大的，然而，它被发现，辐射衰减率的强烈影响，远离共振模式。除非施加截止，否则考虑无限多个腔模式的多模计算会导致分歧。到目前为止，还没有确定分歧的根源是什么。我们在这里表明，除非规范不变性是尊重，任何试图在电路QED量的计算是注定要发散。然后，我们提出了一种理论方法来计算有限的自发发射率和兰姆位移是免费的截止。
2017-08-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Circuit Quantum Electrodynamics: Coherent Coupling of a Single Photon to a Cooper Pair Box
在适当的条件下，超导电子电路表现出量子力学的行为，其性质可以随意设计和控制。我们实现了一个超导二能级系统与存储在片上腔中的单光子强耦合的实验。我们表明，在这个电路中的原子-光子耦合可以足够强的相干效应占主导地位的耗散，即使在固态环境中。这种电路中物质与光相互作用的新机制可以用于量子信息处理和量子通信。它还可能导致单光子产生和检测的新方法。
2004-07-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
A scanning transmon qubit for strong coupling circuit quantum electrodynamics
就像为特定类别的问题设计的量子计算机一样，量子模拟器可以对经典计算机难以计算的量子系统进行定量建模。利用超冷原子和囚禁离子等系统对量子多体系统进行了量子模拟。超导电路最近被研究作为一种替代系统，其中微波光子被限制在耦合谐振器的晶格中，作为研究中的粒子，量子比特耦合到谐振器，产生有效的光子-光子相互作用。这样的系统有望深入了解相互作用玻色子的非平衡物理学，但需要新的工具来理解这种复杂的行为。在这里，我们演示了扫描transmon量子比特的操作，并提出其作为超导谐振器晶格内的光子数的本地探针的用途。我们将量子比特的耦合强度映射到单独芯片上的谐振器，并表明系统在宽扫描区域内达到强耦合状态。
2013-03-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
Gate-Compatible Circuit Quantum Electrodynamics in a Three-Dimensional Cavity Architecture
本文提出一种在三维微波腔中集成直流栅极线的技术，用于探测栅极可调混合器件，并通过InAs-Al纳米线约瑟夫森结验证了该设计，实现了gatemon量子比特的栅极可调腔频移和双音光谱。
2024-03-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
Emulating moiré materials with quasiperiodic circuit quantum electrodynamics
本研究利用常规超导电路在电荷空间模拟莫尔物理，通过光谱输运测量直接观测到 Hofstadter 蝴蝶和魔角效应，并证明这些特征在谐波陷阱势下依然存在，为探索任意空间维度的非公度物理提供了高调控能力的新平台。
2024-03-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Hyperbolic Lattices in Circuit Quantum Electrodynamics
经过近二十年的研究和发展，超导电路已经成为量子计算和量子模拟的丰富平台。超导共面波导（CPW）谐振器的晶格已经被示出为产生用于微波光子的人造材料，其中可以经由非线性谐振器材料引入弱相互作用或者经由量子比特-谐振器耦合引入强相互作用。在这里，我们强调了以前被忽视的属性，这些晶格位置是可变形的，并允许实现紧束缚晶格，这是无法实现的，即使在传统的固态系统。特别是，我们表明，网络的CPW谐振器可以创建一类新的材料，构成经常在一个有效的双曲空间与恒定的负曲率晶格。我们提出了一系列的kagome晶格的双曲类似物的数值模拟，显示出不寻常的态密度与光谱孤立的简并平带。我们还提出了一个证明的原则，这些格的实验实现。本文代表了在片上量子模拟的材料科学和相互作用的粒子在弯曲的空间的第一步。
2019-01-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Topolectrical-circuit octupole insulator with topologically protected corner states
最近的理论研究已经扩展了Berry相位框架来解释更高的电多极矩，四极和八极拓扑相位已经被提出。虽然二维量子化的四极绝缘体已经在实验中得到证实，八极拓扑相位以前没有在实验中观察到。本文报道了在电路系统中实现八极拓扑绝缘体的经典模拟的实验。实验上构造了实现这种拓扑相位的三维拓扑电路。我们观察到八极拓扑状态保护的拓扑结构的散装，这是本地化的角落。我们的研究结果提供了确凿的证据，对无序和变形的鲁棒性的形式，这是八极拓扑绝缘体的特点。我们的研究开辟了一条新的途径，在三维空间中的高阶拓扑现象，并铺平了道路，采用拓扑电路来研究复杂的拓扑现象。
2019-11-13 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Vacuum-fluctuation-induced Dephasing of a Qubit in Circuit Quantum Electrodynamics
我们研究了真空极限下单模腔与量子比特耦合的测量诱导退相。量子位态的退相通过量子位和发送到腔的单个探测光子的纠缠发生，而腔模式从不占用光子。我们发现，即使腔始终处于真空态，量子比特态也是退相的。这种失相纯粹是由量子位和真空场之间的相互作用引起的。我们还表明，这种真空涨落引起的退相发生得比量子位激发态的自发衰变快得多，因此我们的预测在实际实验中是可观察的。
2014-07-08 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph quant-ph
Observation of symmetry protected zero modes in topolectrical circuits
高阶拓扑绝缘体是一类新的物质拓扑相，最初是为固体中的电子设想的。$\mathbb{Z}_N$ Berry相位（Berry相位量子化为$2π/N$）是描述对称性保护拓扑态的有效工具，但实验证据还很模糊.最近，拓扑电路已经成为一个简单但非常强大的平台，用于研究具有挑战性的拓扑物理学在凝聚态系统中实现。本文首次在实验上观察到了拓扑电路中的二阶角态，其特征为$\mathbb{Z}_3$ Berry相位。我们从理论和实验上证明了定域二阶拓扑态受到三重晶格的广义手征对称性的保护，并被钉扎到“零能量”。通过在电路中的子晶格内引入额外的电容器，我们能够研究零模式对手征对称性守恒和破坏扰动的鲁棒性。我们的工作为用电路实验检验奇异拓扑能带理论铺平了道路。
2020-04-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Split-Gate Cavity Coupler for Silicon Circuit Quantum Electrodynamics
最近在硅双量子点（DQD）中实现了电荷-光子和自旋-光子的相干耦合。在这里，我们展示了一个多功能的分裂栅腔耦合器，允许一个以上的DQD耦合到同一个微波腔。作为水平失谐的函数的腔传输的测量产生电荷腔耦合速率$g_c/2π$ = 58 MHz，电荷退相干速率$γ_c/2π$ = 36 MHz，以及腔衰减速率$κ/2π$ = 1.2 MHz。电荷腔耦合率与器件模拟结果吻合较好。我们的耦合技术可以扩展到使多个DQD同时耦合到相同的腔模式，打开大门，使用微波频率光子的半导体量子位的远程耦合。
2020-03-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Interacting electrodynamics of short coherent conductors in quantum circuits
当组合集总介观电子部件以形成电路时，电学量的量子波动导致部件之间的非线性电磁相互作用，这通常不被理解。通常用于描述非相互作用相干介观元件的Landauer-Büttiker形式主义并不直接适合描述这样的电路，因为它假设完美的电压偏置，即没有波动。在这里，我们表明，对于任意传输的短相干导体，Landauer-Büttiker形式主义可以扩展到考虑类似于隧道结的量子电压波动。整个电路的电动力学，然后正式制定不顾非高斯波动。这揭示了上述非线性相互作用如何在短相干导体中操作：电压波动通过动态库仑阻塞现象引起电导的降低，但它们也修改它们的内部状态密度，从而导致传输的附加静电修改。使用这种方法，我们可以定量地解释与$R_K = h / e^2$的顺序的阻抗的量子点接触上进行的电导测量。我们的工作应该能够更好地设计具有目标特性的量子线路。
2016-04-30 cond-mat.mes-hall
Electron-photon coupling in Mesoscopic Quantum Electrodynamics
理解腔光子和电子纳米电路之间的相互作用对于介观量子电动力学（QED）的发展至关重要。人们必须将原子腔QED的成分（如轨道自由度）与隧道物理学和超导电路QED特有的强腔场不均匀性结合起来。因此，有必要引入一个形式主义，这两个领域之间的桥梁。我们发展了一种基于光子赝势的一般方法来描述纳米电路中的电子与腔光子之间的电耦合。在这幅图中，光子可以同时引起轨道能量移动、隧穿和局部轨道跃迁。我们详细研究了一个简单的例子，一个量子点与一个单一的正常的金属水库，耦合到一个腔。光子诱导隧穿项导致腔频率牵引和阻尼牵引之间的非普适关系。我们的形式也可以应用到多量子点电路，分子电路，量子点接触，金属隧道结，超导纳米结构包围Andreev束缚态或马约拉纳束缚态，例如。
2015-05-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Spin-boson model with an engineered reservoir in circuit quantum electrodynamics
耦合到开放传输线的超导量子比特表示具有宽带环境的自旋玻色子模型的实现。我们表明，这种环境可以通过在传输线中引入部分反射器来设计，从而使自旋玻色子模型的谱函数J（ω）成形。可以通过测量量子位的共振荧光来访问光谱函数，这提供了关于工程环境以及量子位与传输线之间的耦合的信息。没有部分反射器的传输线的谱函数被发现是欧姆在很宽的频率范围内，而峰值谱密度被发现的形状的环境。我们的工作奠定了基础，未来的量子模拟的其他，更复杂的，杂质模型与超导电路。
2015-06-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Detecting Topological Phases of Microwave Photons in a Circuit Quantum Electrodynamics Lattice
拓扑是表征电子系统的重要自由度。近年来，它也带来了新的理论前沿和许多潜在的应用在光子学。然而，在光子系统中，拓扑性质的验证是非常重要的，因为没有玻色子光子的量子化霍尔电导的直接模拟。本文提出了一种用简单的参量耦合方法研究超导量子线路中的拓扑光子学的方案，这种方法的灵活性可以导致正方形晶格上光子的有效的\textit{in situ}可调谐人工规范场。我们进一步研究了光子的拓扑相位的检测。我们的想法采用的奇异性质的边缘状态模式，导致新的稳定状态下的驱动耗散竞争的晶格。通过对少数几个点的抽运和光子数的测量，不仅可以直接探测到光子的空间和光谱特性，而且可以直接探测到任意边态模的动量甚至整数拓扑量子数，从而清楚地揭示了光子在晶格上的拓扑性质。
2016-06-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Protected quantum computation with multiple resonators in ultrastrong coupling circuit QED
我们从理论上研究了由有限个约瑟夫森磁通鎓原子感应耦合到传输线谐振器的超强偶合电路-QED系统的两个基态所获得的量子比特的动力学行为。我们通过使用多个传输线谐振器（每个谐振器代表一个量子比特）来展示一组通用的量子门。我们讨论了磁通鎓人工原子噪声源的内在各向异性。通过主方程处理色噪声和多能级动力学，我们证明了，对于一般的各向异性噪声源，量子比特的相干时间和量子操作的保真度可以显着提高在一个最佳的制度的超强耦合，其中的基态是一个纠缠的光子“猫”态。
2011-08-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Landau-Zener-Stückelberg Interferometry in dissipative Circuit Quantum Electrodynamics
我们研究了耗散效应下cQED结构中的Landau-Zener-Stückelberg（LZS）干涉术。具体来说，我们考虑的是由直流+交流信号驱动的超导量子比特，并耦合到传输线谐振器，但我们的结果是有效的一般量子比特谐振器设备。考虑到环境，我们假设谐振器耦合到欧姆量子浴。Floquet-Born-Markov主方程的数值求解，以获得任意振幅的驱动器和不同的时间尺度的系统的动力学。我们揭示了量子比特-谐振器相互作用中强耦合和超强耦合机制之间的谐振模式的重要差异，这主要是由于系统能谱中光子带隙的大小。我们确定在LZS模式的量子位间隙和光子间隙的贡献，显示大的驱动振幅的图案呈现编织结构，由于不同的间隙贡献的组合交叉。
2020-02-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dynamics of Symmetry-Protected Topological Matter on a Quantum Computer
本文利用恒定深度量子电路在NISQ处理器上实现拓扑绝缘体体模与表面模的长时间动力学模拟，并识别出易于模拟的一维拓扑哈密顿量，为稳定实现拓扑量子自旋系统提供路径。
2024-08-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el physics.comp-ph
Dissipation in circuit quantum electrodynamics: lasing and cooling of a low-frequency oscillator
超导量子比特耦合到电或纳米机械谐振器显示先前在量子电动力学（QED）及其扩展中研究的效果。在这里，我们研究了一个驱动量子位耦合到一个低频振荡电路，特别强调耗散的作用。当量子比特被驱动执行拉比振荡时，拉比频率与振荡器共振，后者可以被驱动远离平衡。蓝色失谐驱动导致量子比特中的粒子数反转和振荡器的激光行为（“单原子激光器”）。对于红色失谐，量子位冷却振荡器。这种行为在量子位-振荡器耦合是二次的对称点处持续存在，并且退相干效应最小化。在这里，该系统实现了“单原子双光子激光器”。
2008-06-08 cond-mat.mes-hall
Hybrid circuit cavity quantum electrodynamics with a micromechanical resonator
具有固有不同自由度的混合量子系统在许多物理现象中起着关键作用。著名的例子包括腔量子电动力学，囚禁离子，或电子和声子在固体状态。在这里，强耦合使组分失去它们的个性并形成修饰态。除了基本的意义，混合系统可以用于实际目的，特别是在新兴的量子信息控制领域。长寿命原子态与超导腔和量子比特中可及的电自由度的结合提供了一个有希望的方向。在这里，我们集成电路腔量子电动力学与声子。除了耦合到微波腔之外，我们的超导transmon量子比特还与微机械谐振器中的声子模式相互作用，从而代表耦合到两个不同腔的原子。我们测量了声子斯塔克位移，以及量子位谱线分裂成运动边带，其特征是修饰的机电态之间的跃迁。在时域中，我们观察到量子比特激发到声子的相干转换为边带拉比振荡。这是一个具有量子界面潜力的模型系统，它可以允许在长寿命的声子态中存储量子信息，耦合到光学光子，或者用于研究接近经典极限的强耦合量子系统。
2013-03-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Photon-Number Squeezing in Circuit Quantum Electrodynamics
一种超导单电子晶体管（SSET），其耦合到非谐振器，一个约瑟夫森结-L-C电路，可以驱动后者到一个非平衡光子数态。通过偏置的SSET在一个制度，其中的电流是由非弹性准粒子隧穿和相干库珀对隧穿（约瑟夫森准粒子循环）的组合进行，冷却的振荡器以及激光一样的光子数的增强可以实现。在这里，我们表明，截止准粒子隧穿率由于超导能隙，结合非谐振荡器，可能会产生强烈的压缩光子数分布。对于低损耗的振荡器几乎纯Fock态可以产生。
2008-02-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
All-Microwave Control and Dispersive Readout of Gate-Defined Quantum Dot Qubits in Circuit Quantum Electrodynamics
发展快速准确的控制和读出技术是利用半导体量子比特进行量子信息处理的一个重要挑战。本文研究了GaAs/AlGaAs双量子点（DQD）电荷量子比特与高阻抗SQUID阵列谐振器强耦合的动力学和相干特性。我们用合成的微波脉冲驱动量子比特跃迁，并通过量子比特在色散耦合谐振器上产生的依赖于状态的频移来执行量子比特读出。我们进行拉比振荡，拉姆齐条纹，能量弛豫和哈恩回波测量，并发现显着降低退相干率下降到$γ_2/2π\sim 3\,\rm{MHz}$对应的相干时间高达$T_2 \sim 50 \, \rm{ns}$的电荷状态在门定义的量子点量子比特。
2017-11-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Entangling transmons with low-frequency protected superconducting qubits
具有本征噪声保护的新型量子比特是提高超导电路中量子信息相干性的一条很有前途的途径。然而，许多受保护的超导量子比特表现出相对较低的跃迁频率，这可能使它们与传统的transmon电路的集成具有挑战性。在这项工作中，我们提出并研究了一个可调transmon与库珀对宇称保护量子比特纠缠的方案，这是低频保护量子比特的一个典型例子，它在超导岛上以相反的库珀对宇称态存储量子信息。通过调整transmon上的外部通量，我们表明，非计算状态可以调解一个两量子比特纠缠门，保持库珀对奇偶独立的详细脉冲序列。有趣的是，纠缠门与传统transmon器件中的受控相位门有相似之处。因此，我们的研究结果表明，标准的高精度门校准协议可以重新用于操作混合量子比特设备。
2022-08-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
