Interactions between directly and parametrically driven vibration modes in a micromechanical resonator
研究了双端固支梁谐振器的参数模态和直接驱动模态之间的相互作用。一个集成的压电换能器用于直接和参数激励。首先，通过在参量振荡阈值以下和以上的功率和相位依赖性，分析了单模的参量放大和振荡。然后，通过在同一谐振器的另一模式中引起的谐振频率的变化来检测参数驱动模式的运动。共振频率偏移是梁中位移诱导张力引起的模态间非线性耦合的结果。这些非线性模态相互作用导致一个模态的谐振频率与另一个模态的振幅之间的二次关系。参数振荡模式的振幅取决于泵浦频率的平方根。组合这些依赖性产生直接驱动模式的谐振频率与参数振荡模式的频率之间的线性关系。
2011-10-03 cond-mat.mes-hall
Nonadiabatic dynamics under slow parametric modulation in nonlinear graphene resonators
Delft University of Technology（代尔夫特理工大学）；Polytechnic University of Marche（马尔凯理工大学）；California Institute of Technology（加州理工学院）
本研究探究非线性石墨烯谐振器在慢参数调制下的非绝热动力学，结合MHz驱动与kHz张力调制，发现调制速率与弛豫速率可比时的参数不稳定性，为控制多类系统非绝热动力学提供通用途径。
2026-10-15 cond-mat.mes-hall nlin.CD
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
Parametric strong mode-coupling in carbon nanotube mechanical resonators
碳纳米管（CNTs）具有共振频率高、质量轻、品质因数高等优异性能，在纳米机械器件中的应用受到了广泛关注。在这里，我们报告的第一个实验实现的两个机械模式之间的参数强耦合在一个单一的CNT纳米机械谐振器，通过施加额外的微波泵。这种参量泵浦方法可以用来耦合具有任意频率差的机械模式。机械谐振器的性能检测单电子隧穿在低温下，这被发现是强耦合到两个模式。两个模式之间的耦合强度可以通过泵浦功率来调节，将耦合状态从弱设置为强。这种可调谐性可能是有用的，在进一步的声子操纵碳纳米管。
2016-12-27 cond-mat.mes-hall
Period multiplication in a parametrically driven superconducting resonator
本文报道了参量驱动可调谐超导谐振器中周期倍增的实验观察。我们调制的磁通量通过超导量子干涉装置，连接到一个四分之一波长的谐振器，与频率$nω$接近的倍数，$n=2,\,3,\,4,\,5$，谐振器的基本模式和观察强烈的输出辐射在$ω$。输出场相对于相位表现出$n$倍简并性，$n$态相对于彼此相移$2π/n$。我们的演示验证了Guo等人在PRL 111，205303（2013）中的理论预测，并为利用微波光子设计复杂的宏观量子猫态铺平了道路。
2018-02-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Symmetry breaking in a mechanical resonator made from a carbon nanotube
纳米管表现为半柔性聚合物，因为它们可以弯曲相当大的量。当将纳米管集成在机械谐振器中时，预期弯曲会破坏恢复电势的对称性。在这里，我们报告一个新的检测方法，使我们能够证明这种对称性破缺。该方法探测纳米管谐振器在接近零频率的运动;该运动是共振激发振动的第二泛音的低频对应物。我们发现，对称性破缺导致机械共振的光谱展宽，并在室温下下降到100以下的表观品质因数。室温下的低品质因数是纳米管谐振器的一个显著特征，其起源多年来一直难以捉摸。我们的研究结果揭示了对称破缺在纳米管谐振器力学中所起的作用。
2013-11-26 cond-mat.mes-hall
Parametric oscillation, frequency mixing and injection locking of strongly coupled nanomechanical resonator modes
我们研究了两个强耦合的，高品质因数纳米机械谐振器模式的锁定现象，在一个单一的驱动频率受到一个共同的参数驱动。通过控制介电梯度力，我们调谐的谐振频率的弯曲面内和面外振荡的高应力氮化硅串通过它们的相互避免交叉。对于强公共参量驱动的情况下，观察到通过参量振荡的信号闲频产生，类似于光学参量振荡器中的非线性光学效应的框架。的信号和空闲的谐振频率调谐证明。当信号和闲频的谐振频率彼此接近时，根据泵浦强度，发生部分注入锁定、注入拉动和完全注入锁定到驱动频率的一半。此外，卫星共振，对称地偏离信号和闲置的拍音，观察到这可以归因于在高度非线性的机械振荡的简并四波混频。
2016-12-23 cond-mat.mes-hall
Generation and propagation of topological solitons in a chain of coupled parametric-micromechanical-resonator arrays
从理论和数值上研究了利用耦合参数谐振器阵列在其双标架相空间中产生和传输拓扑孤子的问题。在与著名的phi4模型的类比中，孤子的存在被拓扑地保护为两个不同的参量振荡相域的边界。数值模拟结果表明，通过改变特定谐振腔的相位状态可以触发传输，并研究了阻尼、碰撞和谐波驱动对称性提升对传输动力学的影响。拓扑孤子可以通过使用机电谐振器来实现，这允许其传播动力学被精确地电控制，并为拓扑孤子的研究提供完全受控的片上测试床。
2021-01-07 cond-mat.mes-hall nlin.PS physics.app-ph
Selective Parametric Amplification of Degenerate Modes in Electrostatically Transduced Coupled Beam Resonators
本研究针对耦合机械系统参数驱动下相位模式功能探索不足的问题，通过耦合弹簧实现双端音叉谐振器简并模式的参数激励，达成约13dB的异相模式增益及相位可控的选择性放大，为传感与声子控制提供新途径。
2025-10-29 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Quadrature skyrmions in two-dimensionally arrayed parametric resonators
NTT Basic Research Laboratories（NTT基础研究所）
本文提出利用四分量变量在二维参数共振器阵列中稳定天纹粒子，通过有限元模拟验证了其在压电膜阵列中的可行性。
2023-07-20 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Symmetry breaking of large-amplitude parametric oscillations in few-layer graphene nanomechanical resonators
本文研究了少层石墨烯纳米机械谐振器中大振幅参量振荡的对称性破缺，通过大参量泵浦与弱外部驱动揭示双重迟滞和两种相位差近π的振动状态，并证明其可映射为有偏双模态自由度，有望用作二进制信息单元。
2025-04-08 cond-mat.mes-hall
Tunable parametric amplification of a graphene nanomechanical resonator in the nonlinear regime
参量放大被广泛应用于纳电机械系统中，以增强所转换的力学信号。虽然在不同的机械谐振器系统中已经研究了参量放大，但涉及的非线性动力学很少受到关注。利用石墨烯优异的电学和力学性能，我们利用双箝位石墨烯纳米机械谐振器实现了电调谐参量放大。通过施加两倍于谐振频率的外部微波泵浦，我们研究了非线性区的参量放大。实验结果表明，非线性Duffing力的提取系数α和非线性阻尼系数η是外泵浦功率的函数，表明在我们的装置中存在着Duffing（~x^3）和van der Pol（~x^2 dx/dt）类型以外的高阶非线性效应。即使当涉及高阶非线性时，仍然可以在非线性区域中实现参量放大。参量增益随外泵浦功率的增加而增大，并呈现饱和趋势。此外，参数增益可以通过栅极电压进行电调谐，在19 V的栅极电压下实现了10.2 dB的最大增益。我们的研究结果将有利于非线性动力学，特别是石墨烯纳米机械谐振器中的非线性阻尼的研究，这在过去的十年中一直在社会上争论。
2020-08-12 cond-mat.mes-hall physics.app-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
Parametric longitudinal coupling of a semiconductor charge qubit and a RF resonator
本研究完整表征了 CMOS 电荷量子比特与片外 RF 谐振腔间的参数化纵向耦合，实验结果与无参数理论公式高度吻合，为混合 CMOS cQED 架构中远距离自旋的光子介导读取与耦合开辟了道路。
2024-10-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Ground state cooling of nanomechanical resonator via parametric linear coupling
我们提出了一种用于与LC振荡器线性耦合的纳米机械谐振器的基态冷却方案。线性耦合，当在红色失谐周期性调制时，将低频纳米机械模式上转换为高频LC振荡器模式，并产生反作用力，该反作用力可以将谐振器冷却到其在分辨边带区域中的基态。我们还研究了量子反作用噪声对线性耦合中的反转项所引起的冷却的影响。该方案可与原子系统的激光冷却相媲美，并可在超导电路中实现。
2008-10-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
A widely tunable parametric amplifier based on a SQUID array resonator
我们利用传输线谐振器制作了一个约瑟夫森参量放大器，该谐振器的内导体由串联SQUID阵列制成。通过改变通过SQUID回路的磁通量，我们能够调整电路的谐振频率，并一致地调整放大频带的中心，在4和7.8 GHz之间。我们观察到放大器的增益高达28 dB，并推断它增加了不到两倍的输入真空噪声。
2007-06-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Intrinsic localized modes in parametrically-driven arrays of nonlinear resonators
我们研究了微机电和纳机电系统（MEMS和NEMS）中参数驱动非线性谐振器阵列中的固有局域模（ILM）或孤子。分析是使用振幅方程的形式的非线性薛定谔方程与非线性阻尼（也被称为强迫复杂的金-朗道方程），这是直接从基本方程的耦合谐振器的运动，使用多尺度的方法。我们调查的创建，稳定性和相互作用的ILM，表明它们可以形成绑定状态，并在一定条件下，一个ILM可以分裂成两个。我们的研究结果证实了基本的谐振器的运动方程的模拟，这表明可能的实验测试的理论。
2009-08-13 cond-mat.mes-hall nlin.PS
Multistability of a Josephson parametric amplifier coupled to a mechanical resonator
本文研究了约瑟夫森参量放大器（JPA）耦合到一个机械振荡器的动力学，如实现与直流超导量子干涉仪（SQUID）与嵌入式活动臂。我们分析了该系统的制度时，机械振荡器的频率是相当的幅度与SQUID的等离子体振荡。当纳米机械谐振器被驱动时，它强烈地影响JPA的动力学。我们发现，这种耦合可以大大修改的动力学JPA和诱导其多稳态，而不是常见的双稳态。如果考虑用于检测机械运动的JPA，则该分析是相关的。
2014-10-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
On the effect of linear feedback and parametric pumping on a resonators frequency stability
基于微纳机电系统（M/NEMS）的谐振传感器由于其出色的性能能力而在许多传感应用中无处不在，所述性能能力与设备的品质因数（Q）成正比。我们在这里解决一个经常性的问题，在该领域：动态技术，修改有效的Q（即参数泵浦和直接驱动速度反馈）的影响所述传感器的性能？我们开发这两种情况下的分析模型，同时保持在线性制度，并引入噪声在系统中从两个不同的来源：热机械和放大器（读出）噪声。我们观察到，参量泵浦提高了谐振腔振幅响应的品质因数，但却降低了相位响应的品质因子。在反馈的情况下，我们发现Q在这两种情况下都得到了增强。然后，我们建立了一个解决方案的噪声问题的直接驱动和参数泵浦同时进行。我们还发现，在热机械噪声占主导地位的情况下，没有任何好处可以从人工Q增强技术。然而，在放大器噪声占主导地位的情况下，我们惊讶地观察到，一个显着的优势，只能使用参量泵浦的压缩区域。
2020-06-01 cond-mat.mes-hall
Magnons Parametric Pumping in Bulk Acoustic Waves Resonator
本文报道了在体声波谐振腔中激发和探测参量自旋波和自旋流的实验观察。混合谐振器由ZnO压电薄膜、镓钆石榴石衬底上的钇铁石榴石（YIG）薄膜和重金属Pt层组成。由于压电效应，在谐振器的谐振频率下，在ZnO层中电激发剪切体声波。在超临界功率下，YIG薄膜中的磁弹性相互作用在谐振器的本征频率或半值频率处出现磁振子（自旋波）激发。我们利用铂层中的逆自旋霍尔效应，研究了半值频率下磁振子的声泵浦和参量磁振子的声自旋泵浦。系统地研究了Pt层中的恒定电压与频率、磁场和泵浦功率的关系。我们解释了通过将电功率高效率传输到谐振器中的声波而获得的低阈值（~0.4 mW）。
2020-08-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Parametric longitudinal coupling between a high-impedance superconducting resonator and a semiconductor quantum dot singlet-triplet spin qubit
由超导谐振器介导的长距离双量子比特耦合是基于半导体材料中的自旋在量子计算机中执行纠缠操作的领先范例。在这里，我们展示了一种新的，可控的自旋光子耦合的基础上的纵向相互作用的自旋量子比特和谐振器。我们表明，耦合一个单重态-三重态量子比特的高阻抗超导谐振器可以产生所需的纵向耦合时，量子比特被驱动接近谐振器的频率。我们测量的量子位的能量分裂作为一个函数的驱动振幅和频率的微波信号施加在谐振器的波腹附近，揭示了由于纵向耦合接近谐振器频率的显着效果。通过调整驱动器的幅度，我们达到了纵向耦合超过$1$ MHz的状态。这证明了量子位-谐振器耦合的新机制，并代表了由超导谐振器介导的高保真双量子位门的垫脚石。
2021-07-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
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
Effects of reactive, dissipative and rate-limited nonlinearity on the behaviour of superconducting resonator parametric amplifiers
我们提出了一种形式主义的参数放大的谐振器受速率限制的非线性混合反应/耗散字符，特别是相关的超导设备。假设非线性的特征在于由一个单一的状态参数，其响应于存储在谐振器中的能量的变化与有限的响应时间。我们展示了如何工作点和小信号放大行为的泵浦谐振器可以计算，表征和优化方面的一组三个无量纲参数。的形式主义，然后说明了一个简单的，一阶，模型的非线性和放大的影响，通过准粒子产生的超导体讨论。在整个过程中，我们描述了如何通过稳态测量实验确定器件所需的参数。本文的一个关键结果是，速率限制的非线性机制并不排除放大，虽然它限制了带宽，它可以实现。
2022-12-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
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
Driven-dissipative topological phases in parametric resonator arrays
本文研究了参数振荡器阵列中的拓扑放大现象，发现了两种具有定向传输和指数增益的拓扑放大相以及一种拓扑平庸相，并分析了各相的稳定性、增益和抗无序韧性，最后探讨了实验实现方案。
2023-05-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dynamical strong coupling and parametric amplification in mechanical modes of graphene drums
机械谐振器在现代信息技术中无处不在。由于能够将它们耦合到电磁和等离子体模式，它们有望成为未来量子信息技术的关键组成部分。基于石墨烯的谐振器由于其高谐振频率、多机械模式和低质量而受到技术应用的关注。谐振器的各种模式之间的张力介导的非线性耦合可以以可控的方式被激励。在这里，我们设计了一种石墨烯谐振器，使其在低温下具有较大的频率可调谐性，从而产生较大的模间耦合强度。我们观察到新的本征模的出现和放大的耦合模式，分别使用红色和蓝色的参数激发。我们证明了动态模间耦合是可调的。在强耦合区，两个~100 MHz的谐振模之间的协同系数为60.动态控制力学系统高频本征模之间耦合的能力为低温下的量子力学实验开辟了可能性。
2016-07-01 cond-mat.mes-hall
Criticality-Enhanced Quantum Sensing with a Parametric Superconducting Resonator
École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）；Alice & Bob；Institute for Complex Systems, National Research Council (ISC-CNR)（国家研究委员会复杂系统研究所）；Sapienza University（罗马第一大学）
利用有限组件相变实现临界现象增强的量子传感，通过参数化超导谐振子实现更高的测量精度。
2025-04-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Characterization of a multimode coplanar waveguide parametric amplifier
我们描述了一种基于磁通可调谐四分之一波长谐振腔的新型约瑟夫森参量放大器。基本谐振频率为~1GHz，但我们使用谐振器的更高模式进行测量。片内调谐线允许放大器的磁通量泵浦。我们研究和比较简并参量放大，涉及一个单一的模式，和非简并参量放大，使用一对模式。我们表明，我们在这两种情况下达到量子限制的噪声性能，并且我们表明，在低增益的情况下，增加的噪声可以小于0.5个光子。
2015-08-11 cond-mat.mes-hall
Nanomechanical resonators based on adiabatic periodicity-breaking in a superlattice
我们提出了一种新的声腔设计，我们限制了机械模式，通过改变声学性质的GaAs/AlAs超晶格。通过高分辨率的拉曼散射测量，我们实验证明了在350 GHz左右的谐振频率的存在下，一个有限的声学模式。我们观察到一个很好的协议的实验数据和数值模拟的基础上的光弹性模型。我们证明了限制模式的空间分布可以通过改变绝热变形的大小来调节，从而导致其机械品质因数和拉曼散射截面的强烈变化。报道的替代限制方法可能会导致新一代的纳米声子和光学机械系统的发展。
2017-08-18 cond-mat.mes-hall
Coherent phonon manipulation in coupled mechanical resonators
17世纪中期，人们首次在成对摆钟中观察到耦合机械振荡，并对其新颖的交感振荡动力学进行了广泛的研究。在这个时代的纳米技术，耦合振荡再次出现作为感兴趣的主题时，实现在纳米机械谐振器的实际应用和基础研究。然而，这种架构的进一步发展的一个关键障碍是相干操纵耦合振荡的能力。这种限制是由于组成纳米机械元件之间通常弱耦合的结果。在这里，我们报告参数耦合的机械谐振器中，耦合强度可以通过调制（泵）的应力，通过压电换能器的机械元件进行动态调整。参数控制使得两个谐振器之间的耦合率能够被制造得如此强，以至于它超过它们的固有能量耗散率超过四倍以上。这种超强耦合可以用来通过两个耦合的振动模式在谐振器之间相干地转移声子布居，即声子拉比振荡，实现两个模式的叠加态及其时域控制。更出乎意料的是，参数耦合的性质也可以从线性一阶相互作用调谐到非线性高阶过程，其中多于一个的泵浦声子介导相干振荡。这种多泵浦声子混合的演示与多波光子混合相呼应，并表明非线性光学的概念也可以应用于机械系统。最终，参量泵浦不仅可用于控制经典振荡，而且还可以扩展到量子领域，开辟了纠缠两个不同的宏观力学对象的前景。
2012-12-13 cond-mat.mes-hall
Graphene multi-mode parametric oscillators
在纳米力学领域，参数激励是感兴趣的，因为它们可以大大提高传感能力和消除串扰。然而，参数激励通常依赖于外部调谐弹簧，这限制了它们在高品质因数谐振器中的应用，并且通常不允许将多个更高模式激励成参数谐振。在这里，我们展示了参数放大和共振的悬浮单层石墨烯膜的一个有效的光热驱动器，调制固有的弹性常数。在光驱的大振幅下，通过调节一个参数：预张力，可以使创纪录数量的14个机械模式进入参数共振。与传统的机械谐振器相比，石墨烯膜表现出强非线性刚度和非线性阻尼的有趣组合。
2017-11-23 cond-mat.mes-hall
A network of parametrically driven silicon nitride mechanical membranes
本文提出一种基于金属化氮化硅膜的网络系统，通过公共基底耦合和电极电容控制，实现了高品质因数、个体频率调谐和强参数驱动，为模拟计算和复杂系统研究提供了可扩展平台。
2025-06-01 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Few-photon degenerate parametric resonance in a two-tone driven microwave resonator
University of Konstanz（康斯坦茨大学）；Delft University of Technology（代尔夫特理工大学）；University of Calgary（卡尔加里大学）
本研究通过双音驱动约瑟夫森结克尔振荡器实现少光子简并参量共振，证实三音量子描述可准确复现实验可观测量，为参量放大器及量子-经典交叉研究提供新途径。
2026-08-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
A parametric symmetry breaking transducer
力检测器依靠谐振器将力转换为可读信号。通常，这些谐振器在线性状态下操作，并且它们的信号出现在包括热或量子波动以及读出噪声的竞争背景中。在这里，我们证明了一个参数对称性破缺转导导致一个新的和强大的非线性力检测中存在的噪声。力信号以系统在两个相位状态之间跳跃的频率进行编码，这两个相位状态固有地受到相位噪声的保护。因此，转导有效地从读出噪声通道中分离。为了控制演示的方法，我们实验与宏观双夹紧字符串。我们的方法为高精度力检测提供了一个很有前途的新范例。
2018-03-28 cond-mat.mes-hall
Parametric amplification by coupled flux qubits
我们报道了微波信号在由超导量子比特构成的克尔介质中的参量放大。两个相互耦合的磁通量子位嵌入超导共面波导谐振器的电流波腹中，作为非线性元件。共享的约瑟夫森结提供了量子位-谐振器耦合，导致器件的测量增益约为20 dB。我们认为，这种安排代表了一个单位细胞，可以直接扩展到一个准一维的量子超材料与一个大的可调克尔非线性。
2013-12-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Quantum entanglement between a nonlinear nanomechanical resonator and a microwave field
我们考虑一个理论模型的非线性纳米机械谐振器耦合到超导微波谐振器。纳米机械谐振器以其谐振频率的两倍被参数化地驱动，而超导微波谐振器以频率相差等于参数化驱动频率的量的两个音调被驱动。我们证明了该系统的半经典近似具有一个有趣的不动点分支结构。在半经典动力学中，从稳定的不动点到极限环的过渡被观察到，从正到负的失谐。我们发现，这种分叉结构的签名也存在于全耗散量子系统，并进一步表明，它导致的纳米机械谐振器和微波腔之间的混合态纠缠的耗散量子系统，是一个最大的接近半经典分岔。给出了半经典极限环的量子签名。
2010-11-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Parametric excitation of a dc shuttle current via spontaneous symmetry breaking
我们从理论上研究了空间对称的航天飞机系统在交流栅极电压作用下的动力学行为。我们证明，在这样的系统中，参数激励引起机械振动时，交流信号的频率接近的机械子系统的本征频率。由于自发对称性破缺，这些机械振荡导致在特定方向上的直流穿梭电流。电流的方向由交流栅极电压和参数激励的机械振荡之间的相移定义。还分析了穿梭电流对直流栅电压的依赖性。
2012-12-05 cond-mat.mes-hall
Extracting higher-order nonlinearities in nanomechanical resonators using the backbone relation
Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）；University of Konstanz（康斯坦茨大学）
本研究针对纳米机械谐振器的高阶非线性提取问题，提出基于backbone曲线的鲁棒框架，通过基准测试验证其在非线性表征上优于传统频率响应技术。
2026-08-04 cond-mat.mes-hall
Single-shot Readout of a Superconducting Qubit using a Josephson Parametric Oscillator
我们提出并证明了一种新的超导量子比特的读出技术，通过色散耦合到约瑟夫森参量振荡器。我们采用了一个可调谐的四分之一波长超导谐振器和调制其谐振频率的两倍，其值与振幅超过阈值的参数不稳定性。我们将量子比特态映射到两个不同的经典参量振荡态：一个振荡态，谐振器中有$185\pm15$光子，另一个振荡振幅为零。这种高对比度避免了随后的量子限制放大器。我们证明了原理证明，单次读出性能，并提出了一个错误预算，表明这种方法可以超过量子计算所需的保真度阈值。
2016-02-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
Classical non-Gaussian state preparation through squeezing in an opto-electromechanical resonator
我们演示了一个强相互作用的光机电系统的压缩使用参数驱动。通过在两倍于谐振频率的泵相位上采用实时反馈，热机械噪声被压缩超过3dB不稳定性极限。令人惊讶的是，这种方法也可以用来产生高度非线性状态。我们表明，使用参数驱动与反馈，经典的数字和猫一样的国家可以准备。这提出了一个有价值的电光机械状态准备协议，可扩展到量子制度。
2014-11-20 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Critical parametric quantum sensing
临界量子系统是量子精密测量应用的一个很有前途的资源，由于在相变附近发展的发散磁化率。在这里，我们评估的驱动耗散相变的参量克尔谐振器的功率。我们充分描述了用于频率估计的量子费舍尔信息和用于频率鉴别的Helstrom界。通过超越渐近制度，我们表明，海森堡精度可以实现与实验可达的参数。我们设计的协议，利用非线性谐振器的临界行为，以提高量子磁力计的精度和超导量子比特读出的保真度。
2023-03-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Near-ground state cooling in electromechanics using measurement-based feedback and Josephson parametric amplifier
本文在微波光机械系统中利用近量子极限 Josephson 行波参量放大器和测量反馈，将宏观 SiN 薄膜冷却至 1.6 个声子，并揭示多音下边带不对称受 Kerr 效应主导。
2024-03-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
Frequency Stability of Graphene Nonlinear Parametric Oscillator
Delft University of Technology（代尔夫特理工大学）；Ben-Gurion University（本-古里安大学）
研究通过相位锁定环操作证明石墨烯参数振荡器在强非线性条件下能提升频率稳定性，其非线性阻尼机制有效抑制了幅度到频率噪声的转换。
2026-02-02 cond-mat.mes-hall
Rapid flipping of parametric phase states
自从固态晶体管发明以来，绝大多数计算机都遵循严格分离逻辑操作和存储器的冯·诺依曼架构。今天，有一个复苏的兴趣，在替代计算模型的必要性，开发相应的硬件架构。例如，伊辛机就是著名的霍普菲尔德网络的一个变体，它是基于伊辛模型的。它可以用人工自旋来实现，例如在驱动非线性谐振器中出现的“参变子”。参变子在其振荡的相位状态中编码二进制信息。原则上，它可以在没有能量传输和相应速度限制的情况下进行逻辑运算。在这项工作中，我们实验证明翻转的参变相位状态的振荡周期的时间尺度上，远快于振铃时间τ，这是经常（错误地）被认为是谐振器操作的基本限制。我们的工作为基于谐振器的逻辑架构建立了一个新的范例。
2019-12-20 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Two-mode squeezing in an electromechanical resonator
光子量子纠缠以双模压缩态的形式广泛存在，这可以归因于参量下转换现象。用宏观力学对象重新解释这种效应可以提供一条通往纯粹机械纠缠的路线，以及探索我们日常经典世界的量子力学性质的独特可能性。尽管有这样的前景，机械双模压缩态仍然难以捉摸，由于无法重建的非线性相互作用的心脏，这种现象在力学领域。为了解决这个问题，我们已经开发了一个参数下变频器，在机械谐振器集成的电气功能，使机械非线性动态工程，以模拟参数下变频相互作用。在这种结构中，声子同时成对地以两种宏观振动模式产生，这导致它们的运动被放大。平行地，机械双模压缩态也被创建，其表现出远低于其组成模式的热水平的波动，以及随着其放大率的增加而变得几乎完美的模式之间的相关性。这两个巨大的声子系综之间的相关性显着的观察铺平了道路，在单声子水平上纠缠的宏观力学系统。
2014-05-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Two-photon probe of the Jaynes-Cummings model and symmetry breaking in circuit QED
超导量子比特表现为人工二能级原子，并用于研究基本量子现象。在这方面，多光子激发的研究占据了核心地位。此外，将超导量子比特耦合到片上微波谐振器已经引起了电路QED领域。与量子光学腔QED相比，电路QED提供了固态电路固有的可调谐性。在这项工作中，我们报告了双光子驱动的Jaynes-Cummings模型的关键特征的观察结果，该模型揭示了耦合到片上谐振器的超导通量量子比特的上转换动力学。我们的实验和理论分析表明，量子比特-谐振腔系统中存在单光子和双光子驱动的能级反交叉。这是由于系统哈密顿量的对称性破缺，此时宇称变成了一个没有明确定义的性质。我们的研究提供了深入了解量子比特谐振器系统中的多光子过程和对称性的相互作用。
2008-05-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Realization of the degenerate parametric oscillator in electromechanical systems
我们考虑一个机电系统，其中微波腔耦合到机械谐振器，机械频率是微波频率的两倍。在这种情况下，有效的光子-声子相互作用等效于简并参量放大器，而不是典型的辐射压力相互作用。如果机械谐振器被强驱动，则其经历相变到其中泵入机械模式的能量被完全转换为光子模式的状态。量子涨落模糊了这种相变。我们用复P表象中的稳态Fokker-Planck方程描述了这些效应，并计算了光子场强度和正交方差以及机械振幅。与数值模拟相比，该Fokker-Planck方法的性能优于标准线性化结果。
2018-11-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
High-gain weakly nonlinear flux-modulated Josephson parametric amplifier using a SQUID-array
我们研制了一种基于超导集总电感LC谐振器的高增益量子限幅微波参量放大器，该谐振器由8个超导量子干涉器件（SQUID）组成。该放大器通过以两倍于谐振器频率调制穿过SQUID的通量来参数泵浦。在5 GHz附近，非简并工作模式下，最大增益为31 dB，乘积幅度增益×带宽大于60 MHz，在20 dB增益下，1 dB压缩点为-123 dBm。相敏放大-去放大也在退化模式下测量，并产生37 dB的最大增益。由于SQUID阵列的非线性较小，所获得的压缩点比具有相同电感的单个SQUID所获得的压缩点高18 dB。
2014-09-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
A quantum transducer using a parametric driven-dissipative phase transition
研究了单光子和双光子失谐驱动下的耗散克尔谐振腔。当超过临界失谐阈值时，克尔腔在两个不同的稳态之间出现半经典一阶耗散相变，其特征在于腔场的$π$相位开关.这种转变被证明是持久深入到低光子数的量子极限。值得注意的是，这种跃迁发生的失谐频率几乎线性地依赖于单光子驱动的振幅。基于这种相位开关特性，我们设计了一种灵敏的量子传感器，它将所观察到的参量量子相变频率转换为所检测到的单光子幅度信号。噪声和温度对相应的传感协议的影响进行了讨论，并讨论了一个现实的电路QED实现。
2019-01-10 cond-mat.mes-hall physics.ins-det physics.optics
Observing Parity Time Symmetry Breaking in a Josephson Parametric Amplifier
本研究利用三波混频模式的简并 Josephson 参量放大器构建平衡增益–损耗双模系统，并通过时域响应观测到 PT 对称性破缺导致的本征值由实转虚。
2023-06-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.optics
