Superconducting Quantum Annealing Architecture with LC Resonators
我们提出了一种新的超导电路结构，以提高量子退火系统的效率。为了增加电路的能力，期望量子位不仅与相邻的量子位耦合，而且与位于远处的其他量子位耦合。我们介绍了一种电路，它使用一个集总元件谐振器耦合每个一个量子位。谐振子-量子比特对通过基于射频超导量子干涉器件（SQUID）的耦合器耦合。这些对构成了量子退火机的大型量子系统。该系统可以准备问题哈密顿量并调整量子退火过程的参数。
2019-04-19 quant-ph
Fabrication and characterization of low-loss Al/Si/Al parallel plate capacitors for superconducting quantum information applications
本文提出并制备了基于铝接触结晶硅鳍片的 Al/Si/Al 平行板电容器，通过将其集成至集总元件谐振器和 transmon 量子比特中，实现了超 500k 的内部品质因数和超 25μs 的量子比特 T1 时间，为高密度超导电路提供了低损耗、紧凑的电容解决方案。
2024-08-23 quant-ph
Control and readout of a transmon using a compact superconducting resonator
本研究采用由平行板电容器和线形几何电感器构成的紧凑型集总元件谐振器，实现transmon量子比特的控制与读出，该谐振器尺寸与标准transmon相当，面积比共面波导谐振器小一到两个数量级，观测到相干拉比振荡，为超导量子系统小型化和规模化提供了新路径。
2024-03-07 quant-ph
Effective magnetic fields for photons in waveguide and coupled resonator lattices
受原子光学中光子辅助隧穿的光学模拟的启发，提出了一种在耦合光波导或谐振腔的正方形晶格中实现光子有效磁场的方法。它示出的人工磁场可以通过应用的折射率梯度和周期性的集总相移或调制的传播常数/共振，而不需要调制的耦合强度。
2013-10-18 physics.optics quant-ph
Compact RF resonator for cryogenic ion traps
我们报告的调查和实施的集总元件，射频谐振器用于在低温真空环境中驱动离子阱。谐振器需要达到陷波所需的电压（约100 V），同时消耗尽可能少的功率（< 250 mW）。最终在5.7K下测得100的电压增益。单个钙离子被限制在由该装置驱动的陷阱中，提供了在低温下成功的谐振器操作的证明。
2012-04-29 physics.atom-ph quant-ph
Quantum limited amplification and entanglement in coupled nonlinear resonators
我们展示了一个耦合腔实现的玻色哈伯德二聚体，实现量子限制放大，并产生频率纠缠微波场的压缩参数远低于-12 dB。与以前的参数放大器的实现相比，我们的二聚体既可以作为简并放大器，也可以作为非简并放大器。大的测量增益带宽产品的非简并操作超过250 MHz，在输入光子数高达2000每us的饱和度都预计将进一步提高，同时保持约2 GHz的宽频率可调谐性。基于集总元件电路的Bose-Hubbard二聚体具有对系统参数灵活控制的特点，可作为量子模拟中非线性腔阵列的基本单元。
2014-04-17 quant-ph
Anisotropic rare-earth spin ensemble strongly coupled to a superconducting resonator
在混合量子体系结构中连接光子和固态量子比特为大规模分布式量子计算提供了一条有前途的途径。理想的候选者相干量子比特相互转换的光学活性自旋磁耦合到超导谐振器。我们报道了磁各向异性Er ~（3+）：Y_2SiO_5晶体的腔QED实验，并证明了稀土自旋与集总元件谐振器的强耦合。此外，铒自旋的电子自旋共振和弛豫动力学通过直接微波吸收检测，而无需腔的帮助。
2012-12-12 cond-mat.supr-con quant-ph
Observation of Autler-Townes effect in a dispersively dressed Jaynes-Cummings system
在强色散极限下，在超导准集总元件谐振腔中观察到光子数分裂。在T = 120 mK的有效谐振器温度下的5.474GHz光子的热布居导致在谐振器上不存在相干驱动的情况下在量子比特谱中的弱n = 1光子峰以及n = 0光子峰。使用独立的耦合器和探测音的双音光谱揭示了在热n = 1光子峰中的Autler-Townes分裂。所观察到的效果准确地解释使用四个最低水平的色散装扮量子比特谐振器系统和耦合系统的稳态主方程的数值模拟的结果进行比较。
2013-08-09 quant-ph
Parametric coupling between macroscopic quantum resonators
宏观量子谐振器模式之间的时间相关线性耦合产生参量放大（也称为“压缩操作”）和分束器操作两者，类似于量子光学系统。这些操作，如果应用得当，可以鲁棒地产生纠缠和压缩的量子谐振腔模式。在这里，我们提出了这样的纳米机械谐振器和超导电谐振器之间的耦合方案，使用施加的微波电压，以及两个超导集总元件电谐振器之间使用射频。SQUID介导的可调谐耦合器。通过计算部分转置的密度矩阵的对数负性，我们定量地研究了有限温度下产生的纠缠。我们还表明，表征后的量子操作的纳米机械谐振器状态可以通过检测电谐振器实现。因此，电谐振器模式之一可以作为探针来测量耦合系统的纠缠度和另一谐振器模式的压缩程度。
2008-09-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Low loss lumped-element inductors made from granular aluminum
本文利用颗粒铝的高动电感实现了比纯铝紧凑100倍的低损耗集总电感器，并展示其与Al或Ta混合集成后品质因数可达4.5×10^6，接近最先进量子电路水平。
2024-11-19 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Bose condensation and Bogoliubov excitation in resonator-embedded superconducting qubit network
Université de Montpellier（蒙彼利埃大学）；Institute for Superconductors, Innovative materials, and devices - CNR SPIN（超导、创新材料与器件研究所-CNR SPIN）；Institute of Applied Sciences and Intelligent Systems - CNR ISASI（应用科学与智能系统研究所-CNR ISASI）；National Laboratory of Frascati LNF, National Institute of Nuclear Physics - INFN（弗拉斯卡蒂国家实验室LNF，意大利国家核物理研究所-INFN）；Institute for Photonics and Nanotechnologies - CNR IFN（光子学与纳米技术研究所-CNR IFN）；National Institute of Metrological Research, INRiM（国家计量研究研究所-INRiM）；Theoretische Physik III, Ruhr-Universität Bochum（波鸿鲁尔大学理论物理第三系）；Loughborough University（拉夫堡大学）；Department of Mathematics and Physics, University of Campania ”Luigi Vanvitelli”（坎帕尼亚路易吉·范维特利大学数学与物理系）
该研究通过双音频谱学实验，在超导量子比特网络中观察到玻色凝聚与布里托夫激发的双稳态特性。
2026-01-26 quant-ph
Compact superconducting microwave resonators based on Al-AlOx-Al capacitor
本文提出基于Al/AlOx/Al电容的集总元件谐振器，尺寸仅0.04mm²，比共面谐振器小一个数量级，制造兼容现有工艺，测得电容14fF/μm²、单光子品质因数10³-8×10³，可用于量子比特读出及新型量子比特。
2023-05-12 quant-ph
Coupling of a locally implanted rare-earth ion ensemble to a superconducting micro-resonator
我们演示了局部注入到衬底中的稀土离子（Gd $^{3+}$ in Al $_{2}$ O $_{3}$）与超导NbN集总元件微谐振器的耦合。该混合装置是通过控制离子注入稀土离子在明确定义的微米尺寸的区域，对准光刻定义的微谐振器。该技术不会降低保持在$10^{5}$以上的谐振器的内部品质因数。使用微波吸收光谱，我们观察到电子自旋共振与数值模拟的良好协议，并提取相应的耦合率的顺序的$1$ MHz和自旋线宽的$50 - 65$ MHz。
2014-09-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Protection layers on a superconducting microwave resonator toward a hybrid quantum system
提出了一种超导微波谐振腔的保护方案，实现了一个混合量子系统，其中冷中性原子通过磁偶极子相互作用与单个微波光子在界面电感器上耦合。倏逝场原子阱（如波导/光子晶体原子阱）带来表面散射光子和吸收诱导的宽带黑体辐射，这导致准粒子和谐振腔处的低品质因数。所提出的多频带保护层由成对的两个介电层和界面电感器上方的薄纳米网格导电介电层组成。我们展示了数值模拟的品质因数和反射/吸收光谱，表明所提出的多层结构可以保护集总元件微波谐振器从光学光子和黑体辐射，同时保持一个合理的高品质因数。
2015-10-08 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
High Impedance Josephson Junction Resonators in the Transmission Line Geometry
本文实验研究了嵌入传输线几何结构中的约瑟夫森结微波谐振器，发现高耦合电容使其表现为集总元件谐振器，并推导出输入输出耦合的最大值公式。
2023-09-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
Single-photon switch controlled by a qubit embedded in an engineered electromagnetic environment
单光子开关是构建可扩展量子网络的重要元件。在本文中，我们提出了一个可行的方案，有效的单光子开关。所提出的开关由耦合到谐振器的三能级系统（qutrit）的最低能级对形成的量子比特的状态控制。该谐振器-谐振器系统包括所考虑的设置的开关单元。为了抑制控制量子位的Purcell弛豫，开关单元被嵌入到耦合谐振器阵列中，该耦合谐振器阵列用作在量子位跃迁频率上具有带隙的工程电磁环境。我们讨论了微波电路QED架构上考虑单光子开关的可能实现。我们表明，高开关对比度可以达到最先进的超导电路QED设置的参数。
2020-12-10 quant-ph
Creating Tuneable Microwave Media from a Two-Dimensional Lattice of Re-entrant Posts
基于凹柱二维阵列的谐振器的潜在能力被证明。这样的柱可以被认为是磁耦合集总元件微波谐振器，布置在2D晶格结构中，其被封闭在3D腔中。通过安排这些元素在某些二维图案，我们演示了如何实现一定的要求，相对于现场定位和设备光谱。特别注意的是对称性的晶格，机械调谐，设计领域的高度本地化的磁能，这反过来又创造了独特的离散模式光谱。我们展示了在所提出的平台上设计的系统与众所周知的物理现象之间的类比，如极化，挫折和回音壁模式。分析了多柱腔的机械可调谐性，并计算了其对光机械应用的影响。量子存储器的一个特殊应用是由类似于离散法布里-珀罗谐振器的独立谐振器组成的腔体设计。最后，我们提出了一个通用的方法，微波系统设计的概念的基础上，可编程腔阵列。
2015-11-20 quant-ph
Millikelvin Nb nanoSQUID-embedded tuneable resonator fabricated with a neon focused-ion-beam
本文提出一种利用氖聚焦离子束制备的铌纳米SQUID嵌入式谐振器，在16 mK下实现频率可调，并表征其磁通灵敏度及噪声来源，展示了其在混合超导-自旋应用中的潜力。
2025-01-03 cond-mat.supr-con quant-ph
Metastability in a nano-bridge based hysteretic DC-SQUID embedded in superconducting microwave resonator
我们研究了由两个纳米桥中断的铌环制成的高滞后DC-SQUID的亚稳态响应。我们用交流电和直流磁通量激发SQUID，发现在SQUID上测得的电压中形成了不同的稳定区。当这样的SQUID嵌入在传输线谐振器中时，在谐振器的反射图案中观察到类似的金刚石结构。我们已经计算了DC-SQUID的稳定性图在平面上的激励控制参数，解析和数值。此外，我们已经得到了SQUID运动方程的数值模拟，考虑到温度变化和非正弦电流相位关系的纳米桥。实验结果与理论结果吻合较好。
2010-07-29 cond-mat.supr-con quant-ph
Hyperparametric effects in a whispering-gallery mode rutile dielectric resonator at liquid helium temperatures
我们报告了在4.2 K时在介质金红石回音壁模式谐振器中首次观察到的低功率驱动电平灵敏度、超参数放大和单模超参数振荡。后者在19.756 GHz处产生边带梳。然而，在文献中的大多数频率梳已被观察到在光学系统中使用的合奏等间隔的模式在微谐振器或光纤，本工作表示仅使用一个单一的模式的频率梳的生成。实验观察解释了一个额外的1/2度的自由度，源于在光学频率，这会影响微波特性，由于金红石的损耗极低的固有材料非线性。使用基于集总电路的模型，我们证明了光子和材料1/2自由度之间的共振，是负责系统中的超参数能量转移。
2014-10-31 cond-mat.mes-hall quant-ph
Nonlinear microwave photon-occupancy of a driven resonator strongly coupled to a transmon qubit
我们在20 $\,$ mK下测量了薄膜超导集总元件谐振器中与transmon量子位耦合的光子占有率，并发现了对所施加的微波功率的非线性依赖性。transmon谐振器系统在强色散区中操作，其中由于谐振器中存在的单个微波光子引起的交流斯塔克位移（$2χ$）大于量子位跃迁的线宽（$Γ$）。当谐振器在$5.474325\,$ GHz相干驱动时，transmon在$4.982\,$ GHz的跃迁光谱显示出分辨良好的峰，每个峰对应于谐振器的单个光子数状态。由相对峰高，我们得到光子态的占有率和谐振腔的平均光子占有率$\bar{n}$。我们观察到的非线性变化的$\bar{n}$与所施加的驱动功率$P_{rf}$为$\bar{n} < 5$和比较我们的结果的数值模拟的系统浴主方程在稳态下，以及一个半经典模型的谐振器，其中包括Jaynes-Cummings之间的transmon和谐振器。我们发现使用这两个模型和分析表明，非线性行为主要是由于量子比特诱导的Jaynes-Cummings非线性引起的谐振频率的变化，良好的定量协议。
2015-10-31 cond-mat.mes-hall quant-ph
Possible hundredfold enhancement in the direct magnetic coupling of a single atomic spin to a circuit resonator
我们报告的挑战和限制直接耦合的磁场从电路谐振器的电子自旋绑定到施主电位。我们提出了一种由三层集总元件超导谐振器和注入富集$^{28}$ Si中的单个施主组成的器件。谐振器阻抗明显小于使用普遍的共面谐振器实际可实现的极限。此外，谐振器包括纳米级螺旋电感器，以将来自光子的磁场空间聚焦在注入施主的位置处。与共面传输线谐振器的磁场的估计耦合率相比，该设计保证了局部磁场的大约两个数量级的增加，从而保证了自旋到光子的耦合率$g$的增加。我们表明，通过使用铌（铝）作为谐振腔的超导体和一个单一的磷（铋）原子作为施主，$g/2π$ =0.24 MHz（0.39 MHz）的耦合率可以实现在单光子制度。对于这种混合腔量子电动力学系统，$g$中的这种增强足以进入强耦合区。
2018-07-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Investigating the performance of RPM JTWPAs by optimizing LC-resonator elements
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST)（先进产业科学技术研究所）；Global Research and Development Center for Business by Quantum-AI technology (G-QuAT)（量子AI技术商业全球研发中心）
本文通过参数化谐振器元件的数值优化，研究RPM JTWPAs的增益、带宽和四阶压缩能力，发现优化谐振器可提升增益和压缩量，但实际损耗会限制增益并降低压缩性能。
2026-05-13 cond-mat.supr-con physics.app-ph quant-ph
Superconducting Parametric Amplifiers: Resonator Design and Role in Qubit Readout
本文探讨了超导参数放大器的谐振器设计及其在量子比特读取中的作用，通过非线性混合实现接近量子极限的低噪声放大性能。
2025-12-03 quant-ph
Compact inductor-capacitor resonators at sub-gigahertz frequencies
本文提出了一种用于共面电感-电容（LC）谐振器的简单解析模型，可直接从几何结构获取电学性质，实验证明其在亚吉赫兹频段预测谐振频率偏差小于2%，为集成大规模微波谐振器和超灵敏探测器提供了可行途径。
2023-04-25 physics.app-ph quant-ph
Low loss hybrid Nb/Au superconducting resonators for quantum circuit applications
本文提出一种结合 100 nm Nb 电路与 10 nm Au 覆盖层的低损耗混合超导谐振器，通过降低二能级系统缺陷密度并保持高品质因数，同时增强非线性响应，为超导量子技术提供了极具前景的器件方案。
2025-04-30 cond-mat.supr-con quant-ph
Multiplexed dispersive readout of superconducting phase qubits
介绍了一种超导相位量子比特的频率复用读出方案。使用具有四个相位量子比特的量子线路，我们将每个量子比特耦合到单独的集总元件超导读出谐振器，读出谐振器并联连接到单个测量线。读出谐振器和控制电子器件的设计使得所有四个量子位可以在一条测量线上使用频率复用同时读出。这项技术提供了一种高效、紧凑的方法来读出多个量子位，这对于扩展到更大数量的量子位是一个显著的优势。
2012-09-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Energy participation ratio analysis for very anharmonic superconducting circuits
本文扩展能量参与比（EPR）方法以精确模拟强非谐超导电路，并以fluxonium量子比特为验证对象，实验证明EPR分析比集总元件模型更准确地预测频率和色散位移。
2024-11-22 quant-ph
Dynamics of a dispersively coupled transmon qubit in the presence of a noise source embedded in the control line
我们描述transmon量子位动力学的存在下引入的噪声的阻抗匹配电阻（$50\,\mathrmΩ$），嵌入在量子位控制线。为了获得时间演化，我们严格推导出电路的量子比特，读出谐振器和电阻的哈密顿通过描述后者作为一个无限的玻色子模式的集合通过Caldeira-Leggett模型。从这个Jaynes-Cummings哈密顿量开始，电感耦合到由电阻器组成的远程浴，我们一致地获得了量子比特和谐振器在色散区的Lindblad主方程。我们利用基本的对称性的主方程的Liouvillian超算子转换成一个块对角矩阵。块对角化方法揭示了量子比特的指数消相干速率被Liouvillian超算子的单个块的最慢衰减本征模很好地捕获，这可以很容易地计算。该模型捕捉到了经常使用的色散强极限近似的量子比特退相干率是线性成比例的读出谐振器中的热光子的数量，但预测显着更好的退相干率时，谐振器的耗散率增加超过色散强制度。我们的工作提供了一个完整的定量描述的贡献量子位退相干率来自控制线的芯片，目前在电路QED实验室，并建议不同的可能的方法来减少这种噪声源。
2022-10-13 quant-ph
Strong coupling of an Er3+ doped YAlO3 crystal to a superconducting resonator
量子存储器是量子计算机和量子通信网络的组成部分。当然，这样的存储器被嵌入到混合量子架构中，这必须满足快速门、长相干时间和长距离通信的要求。掺铒晶体非常适合作为超导电路的微波量子存储器，并可额外接入1.55 μm左右的光通信C波段。在这里，我们报告电路QED实验与Er 3+：YAlO3晶体和超导集总元件谐振器的强耦合。主晶体的低磁各向异性允许在与超导电路兼容的相对低的磁场下获得强耦合状态。此外，在晶体中检测到Ce 3+杂质，其也显示出强耦合。
2014-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Josephson junction-embedded transmission-line resonators: from Kerr medium to in-line transmon
我们提供了一个通用的方法来找到一个线性电路中的非线性哈密顿。针对约瑟夫森结嵌入传输线谐振器的情况，我们通过精确地考虑约瑟夫森势的二次（即电感）部分的影响来求解系统的简正模。然后发现非线性导致自和交叉克尔效应，以及分束器类型的模式之间的相互作用。通过调整电路的参数，可以使克尔系数K相对于光子损失率κ达到弱（K < κ）、强（K > κ）甚至非常强（K >> κ）的值。在后一种情况下，谐振器+结电路对应于transmon的串联版本。通过用SQUID代替单个结，克尔系数可以原位调谐，例如允许微波光的薛定谔猫态的快速产生。最后，我们探讨了在这种情况下可以达到的量子比特-谐振器耦合的最大强度。
2012-07-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
1/f noise of Josephson-junction-embedded microwave resonators at single photon energies and millikelvin temperatures
我们提出了测量1/f频率噪声的线性和约瑟夫森结嵌入超导铝谐振器在低功率，低温制度-超导量子比特的典型工作条件。约瑟夫森结的添加不会导致额外的频率噪声，从而对于亚微米阴影蒸发结，在1 Hz处设置了分数临界电流波动的上限$10^{-8}$（Hz $^{-1/2}$）。这些值意味着超导量子位由于临界电流噪声为40 - 1400 $μ$ s的最小退相时间，这取决于量子位结构。偶尔，在50 mK以上的温度下，我们观察到激活的个别波动，显着增加噪声水平，并表现出洛伦兹谱。
2011-12-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Coupling a Superconducting Qubit to a Left-Handed Metamaterial Resonator
由超导集总电路元件阵列制成的超材料谐振结构可以表现出具有左手色散的微波模式谱，从而在超导量子比特通常工作的相同频率范围内产生高密度的模式，以及在较低频率下延伸到直流的带隙。使用这种新的制度，多模电路量子电动力学，我们已经进行了一系列的测量，这样的超导超材料谐振器耦合到一个通量可调transmon量子比特。通过对超材料的微波测量，我们观察到了量子比特与它所通过的每个模式的耦合。使用一个单独的读出谐振器，我们已经探测量子比特分散和特征的量子比特能量弛豫作为频率的函数，这是强烈的影响，在存在的密集模式谱的Purcell效应。此外，我们还研究了量子比特的交流斯塔克位移，因为在各种超材料模式中的光子数是不同的。通过选择电路参数来定制密集模式谱以及通过与量子比特的相互作用来操纵超材料的光子态的能力使得这成为模拟量子模拟和量子存储器的有希望的平台。
2020-12-11 cond-mat.supr-con quant-ph
Entangling interactions between artificial atoms mediated by a multimode left-handed superconducting ring resonator
本文研究多模左手超导环形谐振器介导的双量子比特耦合，通过磁通可调量子比特表征并建模横向交换与高阶 ZZ 相互作用的过零及符号变化，为可调纠缠门提供方案。
2024-05-12 cond-mat.supr-con quant-ph
Characterization of superconducting through-silicon vias as capacitive elements in quantum circuits
针对超导量子比特及读出谐振器片上尺寸过大的问题，提出利用紧凑的超导硅通孔作为集总元件电容器，实验证明其具备足够质量并能显著缩减电路尺寸。
2023-08-01 quant-ph
Optical loss and lasing characteristics of high-quality-factor AlGaAs microdisk resonators with embedded quantum dots
介绍了有源区为量子点的AlGaAs微盘谐振腔的光学特性。采用基于光纤的探测技术，在波长（λ ~1400 nm）与点发射波长（λ ~ 1200 nm）红失谐的情况下，对嵌入InAs/InGaAs阱中点（DWELL）的AlGaAs微盘谐振结构中的光损耗进行了直接无源测量。在直径D = 4.5微米的微盘上的1400 nm波长带中的测量表明，这些结构支持具有高达360，000的冷腔品质因数的模式。DWEL包含微盘，然后研究通过光泵浦在室温下。在λ ~ 1200 nm处的脉冲激光被视为含有单层InAs点的腔，阈值为~ 17微瓦，接近估计的材料透明度水平。还观察到室温连续波操作。
2004-12-11 physics.optics quant-ph
Full counting statistics of the photocurrent through a double quantum dot embedded in a driven microwave resonator
单个巡回微波光子的检测是新兴量子技术应用的重要功能，也是热传输量子热力学实验的基本兴趣。在最近的一次实验中，[W。Khan等人，国家通信12，5130（2021）]，证明了耦合到微波谐振器的双量子点（DQD）可以通过将入射光子流转换为光电流而充当有效且连续的光电检测器。在实验中，平均光子和电子流进行了分析。在这里，我们从理论上研究，在同一系统中，通过DQD的谐振腔的相干微波驱动的光电流的波动。我们考虑了低频全计数统计以及有限频率噪声（FFN）的光电流。在极限情况下的数值结果和解析表达式的补充，忽略点谐振器的相关性的平均场的方法，提供了一个引人注目的和物理透明的图片的光电流统计。我们发现，对于理想的，单位效率的检测，充电电流的波动再现泊松统计的入射光子，而非理想检测的统计是次泊松。此外，FFN提供了探测器短时特性的系统参数依赖性的信息。我们的研究结果提供了新的洞察微波光子-电子相互作用的混合点谐振器系统，并提供指导，为进一步的实验上连续检测单个微波光子。
2022-11-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Resonant driving of a single photon emitter embedded in a mechanical oscillator
将微观机械谐振器耦合到纳米级量子系统使得能够经由量子系统控制机械谐振器，反之亦然。耦合通常通过机械谐振器的功能化来实现，但这会导致额外的质量和耗散通道。另一种选择是基于应变的固有耦合。我们在这里采用单片半导体系统。纳米尺度的量子系统是一个量子点;机械谐振器是一个微观喇叭，它同时优化了机械和光子特性。量子点跃迁是共振驱动的。通过共振荧光，我们观察到机械布朗运动，即使在4 K，并证明耦合到不同类型的机械模式。我们确定了一个机械模式的协同比大于1。我们分析表明，位移测量的海森堡极限可以达到与嵌入式两能级系统的情况下，变换有限的光发射器与完美的光子检测。我们认为，操作接近海森堡极限是可以实现的最先进的量子点设备。
2016-08-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Phonon statistics in an acoustical resonator coupled to a pumped two-level emitter
最近，在理论和实验工作中，已经发展了光学激光的声学模拟的概念。我们在这里讨论一个模型的相干声子发生器的声音振动的量子特性的直接签名。所考虑的设置是由嵌入在声学纳米腔中的激光驱动的量子点（QD）。该系统的动力学解决了一个单一的声子模式在稳态和强量子点声子耦合制度超越长期近似。我们证明了声子统计具有量子特征，即亚泊松声子统计。
2015-02-04 quant-ph
High quality superconducting tantalum resonators with beta phase defects
本研究发现含低浓度β相钽包裹体的集总元件谐振器单光子下内部品质因数更高，打破β相是损耗源的固有认知，为提升钽基超导电路相干性提供了新方向。
2025-02-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con quant-ph
A Semiconductor Topological Photonic Ring Resonator
在两个拓扑结构不同的光子晶体之间的界面处产生单向光子边缘态。在这里，我们展示了一个微米级的GaAs光子环形谐振器，使用自旋霍尔型拓扑光子晶体波导。嵌入式InGaAs量子点用于探测器件的模式结构。我们绘制了谐振腔模式的空间分布图，并通过调整光子晶体晶格参数来控制模式限制。边缘态的固有手性使它们对集成量子光子学中的应用感兴趣，并且谐振器代表了开发具有嵌入式量子发射器的此类设备的重要构建块。
2020-02-10 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Mode Structure in Superconducting Metamaterial Transmission Line Resonators
超导异向材料是量子信息科学的一个有前途的资源。在电路QED的上下文中，它们提供了一种在芯片上设计新颖的色散关系和能带结构的方法，这些色散关系和能带结构最终可以用于生成量子电路的复杂纠缠态，用于量子库工程，并作为量子模拟架构的元素。在这里，我们报告的发展和测量在毫开尔文温度下的一种特定类型的电路超材料谐振器组成的平面超导集总元件电抗的形式的离散左手传输线（LHTL）。我们讨论了这个系统的设计，制造和电路特性的细节。此外，我们提供了一个广泛的表征密集模式频谱在这些超材料谐振器，我们进行了微波传输测量和激光扫描显微镜（LSM）。结果被观察到是在良好的定量协议与数值模拟，也是一个基于离散传输线的电流-电压关系的分析模型。特别是，我们证明了超材料模式频率，电流和电荷密度的空间分布，以及由于外部负载的阻尼可以很容易地建模和理解，使该系统成为一个有前途的工具，用于未来的量子线路应用和复杂的量子系统的研究。
2019-05-31 cond-mat.supr-con physics.app-ph quant-ph
Two-Frequency Jahn-Teller Systems in Circuit QED
我们研究了具有两个非简并振动模的Jahn-Teller模型的电路QED模拟。典型的Jahn-Teller系统是各向异性的，并且需要至少两个频率的描述。建议的模拟器由两个超导集总元件谐振器与一个共同的磁通量子比特在超强耦合制度的相互作用。我们将系统的电路QED模型转化为双频Jahn-Teller哈密顿量，计算了其能量本征值和腔的发射光谱。结果表明，系统可以系统地调谐到一个有效的单模哈密顿从双模模型通过改变谐振器之间的耦合强度。电路QED模拟器参数的灵活性允许隔离Jahn-Teller系统光谱响应中的有效单频和纯双频效应。
2012-03-27 cond-mat.other quant-ph
Quantum analysis of a nonlinear microwave cavity-embedded dc SQUID displacement detector
我们进行了量子分析的dc SQUID机械位移检测器，包括一个SQUID与机械兼容的环段，这是嵌入在微波传输线谐振器。SQUID被近似为一个非线性的，电流相关的电感，诱导外磁通可调，非线性Duffing自相互作用项的微波谐振器模式方程。顺应性SQUID环段的运动通过外部通量穿过SQUID环中的变化被感应地转换，给出微波和机械谐振器模式之间的有质动力的辐射压力型耦合。推导了探测器信号响应和噪声的表达式，发现软弹簧Duffing自相互作用使位移探测标准量子极限更接近，并且冷却更接近基态。
2008-06-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
A spin-embedded diamond optomechanical resonator with mechanical quality factor exceeding one million
本文提出一种结合单晶金刚石薄膜制备与CVD过度生长技术的自旋嵌入金刚石光机械谐振器，在低温下实现了超过$10^6$的机械品质因子和高达270 $μ$s的NV中心相干时间，为量子协议提供了光子与声子间强相干相互作用。
2025-08-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Cryogenic microwave loss in epitaxial Al/GaAs/Al trilayers for superconducting circuits
外延生长的超导体/电介质/超导体三层具有形成高性能超导量子器件的潜力，并且甚至可以允许具有低表面积量子比特（诸如合并元件transmon）的可扩展的超导量子计算。在这项工作中，我们测量的功率无关的损耗和两级状态（TLS）的损耗外延，晶片键合，和基板去除铝/砷化镓/铝三层通过测量集总元件超导微波谐振器在毫开尔文温度和下降到单光子功率。器件的功率无关损耗为$(4.8 \pm 0.1) \times 10^{-5}$，谐振器诱导的本征TLS损耗为$(6.4 \pm 0.2) \times 10^{-5}$。介电损耗提取用于确定$7.2 \times 10^{-5}$三层的本征TLS损耗的下限。不寻常的高功率无关损耗归因于GaAs的固有压电性。
2021-08-30 physics.app-ph quant-ph
An analysis method for transmission measurements of superconducting resonators with applications to quantum-regime dielectric-loss measurements
超导谐振器提供了一种方便的方法来测量各种超导材料在低温下的损耗角正切。为了研究谐振器中的微观损耗机制，需要在谐振器中存储的不同能量值下精确测量内部品质因数。在这里，我们提出了一个一致的方法来分析耦合到传输线的LC超导谐振器。首先，我们推导出一个近似表达式的传输S-参数$S_{21}$的基础上一个完整的电路模型。在弱耦合极限下，通过拟合$S_{21}$的近似形式，我们证明了内部品质因数是可靠的。由于需要LC电路的电容器的电压$V$来确定存储在谐振器中的能量，所以我们接下来计算$V$和正向传播波电压$V_{in}^+$之间的关系。由于品质因数对电压的依赖性，$V$不是简单地与$V_{in}^+$成比例。我们找到了一种自洽的方法来确定$V$和$V_{in}^+$之间的关系，它只采用$S_{21}$的拟合参数和线性比例因子。然后，我们研究了端口反射和阻抗失配的情况下的谐振器传输。我们发现，谐振器传输不对称性主要是由于不连续性的反射传输线。我们表明，我们的分析方法来提取内部品质因数是强大的，在上述非理想的情况下。最后，我们指出LC谐振器的分析方法可以推广到任意弱耦合集总和分布谐振器。一般化使用基于最接近谐振频率的极点和零点的响应函数的系统近似。这种最近极点和零点法（CPZM）是分析高Q谐振器物理测量的一种有价值的工具。
2013-08-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Post-fabrication tuning of circular Bragg resonators for enhanced emitter-cavity coupling
本文提出通过制备后重复湿法化学刻蚀校正圆形布拉格谐振器与嵌入量子点之间的光谱失配，在AlGaAs谐振器中实现约16 nm波长调谐和4倍Purcell增强，并验证该方法可推广至其他材料平台以提升器件产率。
2023-09-27 physics.optics quant-ph
Laser cooling of a nanomechanical resonator mode to its quantum ground state
我们表明，它是可能的冷却纳米机械谐振器模式到其基态。所提出的技术是基于嵌入的量子点的声子边带的共振激光激发。边带耦合的强度直接由量子点光学跃迁的初态和终态的电子-声子耦合之间的差异决定。我们所描述的技术的可能应用包括产生非经典状态的机械运动。
2003-06-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Low-Loss Superconducting Nanowire Circuits Using a Neon Focused Ion Beam
我们提出了低温测量低损耗超导嵌线谐振器在低功耗限制相关的量子线路。超导谐振器嵌入超导纳米线的宽度下降到20纳米，使用氖聚焦离子束。在低功率极限下，我们证明了在300 mK时内部品质因数高达3.9 × 10^5 [意味着在10 mK时两级系统限制的品质因数高达2 × 10^5]，不仅显著高于类似器件，而且与传统约瑟夫森结嵌入式谐振器的最新技术水平相匹配。我们还显示了高灵敏度的纳米线的杂散红外光子，这是可控的适当的预防措施，以尽量减少杂散光子在样品环境中。我们的研究结果表明，基于超导纳米线的量子线路具有良好的应用前景。
2017-08-08 cond-mat.supr-con quant-ph
Broadband parametric amplifiers based on nonlinear kinetic inductance artificial transmission lines
我们提出了宽带参量放大器的基础上的动力学电感超导NbTiN薄膜在一个人工（集总元件）传输线架构。我们演示了两种放大器设计实现不同的相位匹配技术：周期性阻抗负载，谐振器移相器放置沿传输线周期性。我们的设计与以前的基于共面波导的放大器相比具有多项优势，包括固有的50欧姆特性阻抗、对较高泵浦谐波的自然抑制、所需泵浦功率更低以及总走线长度更短。两个版本的放大器的实验实现证明。与20厘米的传输线长度，我们已经实现了15 dB的增益超过几GHz的带宽。
2017-04-04 cond-mat.supr-con 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
Reading, writing and squeezing the entangled states of two nanomechanical resonators coupled to a SQUID
我们研究了一个系统的两个纳米机械谐振器嵌入在一个直流SQUID。我们表明，电感耦合谐振器可以被视为两个纠缠的量子存储器元件的状态，可以读取，或写上采用SQUID作为位移检测器或开关额外的外部磁场，分别。本文提出了一种压缩谐振腔偶模态的方案，从而降低了SQUID中磁通量测量的噪声。最后利用量子主方程分析了耗散对压缩的影响，并定性地给出了弱阻尼区和强阻尼区的不同表现。我们的预测可以用目前的实验能力来检验。
2013-02-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Planar Superconducting Resonators with Internal Quality Factors above One Million
我们描述了微波共面波导谐振器的制造和测量，其内部品质因数在高微波功率下超过1000万，在低功率下超过100万，最好的低功率结果接近200万，对应于谐振器中的~1个光子。这些品质因数是通过可控地在谐振器的铝金属化和下面的单晶蓝宝石衬底之间产生非常光滑和干净的界面来实现的。此外，我们描述了一种方法用于分析谐振器的微波响应，我们可以直接确定的内部品质因数和频率的谐振器嵌入在一个不完善的测量电路。
2012-01-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
