Topological quantum memory interfacing atomic and superconducting qubits
我们提出了一种利用一维光晶格中的冷原子实现拓扑自旋量子比特的操纵方案。特别地，通过引入量子光电机械接口，我们能够首先将超导量子比特状态转移到原子量子比特状态，然后将其存储到拓扑自旋量子比特中。通过这种方式，可以为超导量子比特构造一个有效的拓扑量子存储器。因此，我们可以在这种混合架构中巩固拓扑量子比特的抗噪声性和超导量子比特的可扩展性的优点。
2016-02-22 quant-ph
Quantum Information Transfer between Topological and Superconducting Qubits
我们描述了一个方案，使强Jaynes-Cummings耦合之间的拓扑量子比特和超导磁通量子比特。耦合强度取决于拓扑绝缘体上的两个超导体之间的相位差，并且可以方便地由相位控制器控制。利用这种相干耦合和单量子比特旋转，可以在拓扑和通量量子比特的双量子比特混合系统上执行任意幺正操作。数值模拟表明，拓扑通量量子比特和超导通量量子比特之间的量子态传输和纠缠分配可以高保真度地进行。
2013-01-19 quant-ph
Open Quantum System Approaches to Superconducting Qubits
本文综述了用于分析和量化超导量子比特与环境相互作用的开放量子系统方法，旨在理解退相干机制并指导设计改进以提升相干时间。
2025-07-08 quant-ph
Berry phase in superconducting charge qubits interacting with a cavity field
提出了一种分析超导电荷量子比特与微波场相互作用的多量子比特系统的Berry相位的方法。通过适当地选择系统参数和精确地控制动力学，在Berry相位和纠缠产生之间发现了新的联系。
2009-12-24 quant-ph
Single Shot i-Toffoli Gate in Dispersively Coupled Superconducting Qubits
量子算法通常受益于执行多量子位（>2）门的能力。到目前为止，这种多量子位门通常被分解为单量子位门和双量子位门，特别是在超导量子位架构中。在一个步骤中执行多量子位操作的能力可以大大提高许多算法的保真度和执行时间。在这里，我们提出了一个Single Shot方法来执行一个i-Toffoli门，一个三量子比特门门，两个控制和一个目标量子比特，使用目前现有的超导硬件。我们展示了数值证据的过程保真度超过98%和500纳秒的门时间的超导量子比特通过可调谐耦合器相互作用。我们的方法可以直接向前扩展，以实现具有两个以上控制量子位的门。
2021-11-10 quant-ph
Phase gate of one superconducting qubit simultaneously controlling n qubits in a cavity
我们提出了如何实现一个超导量子比特同时控制N个量子比特的三步相位控制门（1<n<N）。该门的操作时间与门操作中涉及的量子位数n无关。这种相位门同时控制n个量子位对腔模的初始状态不敏感，并且可以用于产生同时作用于n个量子位的类似CNOT门。
2013-03-18 quant-ph
Demonstration of quantum Zeno effect in a superconducting phase qubit
量子芝诺效应是量子操纵和计算的重要工具。我们提出了在超导相位量子比特中的观测，并给出了两种实验上可行的测量方案。采用传统的测量方法实现了量子比特态的脉冲读出和连续读出，并分别采用投影假设和蒙特卡罗波函数模拟进行了分析。我们的方案给出了在超导相位量子比特中直接实现量子芝诺效应的方法。
2011-04-22 quant-ph
Quantum teleportation in superconducting charge qubits
在本文中，我们提出了一个方案，实现量子隐形传态的基础上，目前的实验设计[自然（伦敦）431，162（2004）;同上445，515（2007）]，超导电荷量子比特电容耦合到一个单一的高Q超导共面谐振器。作为这种结构的优点，它允许在非最近量子位之间使用多量子位门和实现并行门。我们考虑的情况下，两个量子比特内的谐振器，在那里完成的隐形传态。
2009-02-22 quant-ph
Robust manipulation of superconducting qubits in the presence of fluctuations
超导量子系统由于其可扩展性和设计灵活性而成为量子信息处理的理想候选者。然而，实际超导量子线路中不可避免地存在缺陷、涨落和不准确性。在本文中，基于采样的学习控制（SLC）方法被用来指导控制场的设计操纵超导量子系统。单量子比特系统和耦合双量子比特系统的数值结果表明，使用SLC方法学习的“智能”场可以实现对超导量子比特的鲁棒操纵，即使在存在大的波动和不准确的情况下。
2016-03-26 quant-ph
Universal quantum computing with superconducting charge qubits
超导量子线路是构建量子计算机的一种很有前途的系统。利用该系统实现了普适量子计算，包括初态的制备、单量子比特操作、任意量子比特之间的双量子比特普适门操作、多对双量子比特门并行操作、一组量子比特上的并行耦合操作、多组量子比特上的并行耦合操作并行地对多对和多组量子比特进行耦合操作。在现有技术范围内，通用量子计算机由50多个量子位组成，允许通过设计实现操作。
2018-09-05 quant-ph
Quantum logic gates with controllable and selective interaction for superconducting charge qubits via a nanomechanical resonator
在本文中，我们提出了一个方案，实现两个量子位逻辑门的可控和选择性的相互作用在一个可扩展的超导电路的电荷量子位。纳米机械谐振器被用作连接量子位的数据总线。指出利用数据总线可以实现量子比特之间的可控相互作用。结果表明，当系统中包含多个量子比特时，可以实现量子比特之间的选择性相互作用。
2008-03-30 quant-ph
Investigating surface loss effects in superconducting transmon qubits
超导量子比特对各种损耗机制敏感，包括来自界面的介电损耗。通过改变量子位的物理足迹，可以调节对表面损耗的敏感性。在这里，我们展示了不同物理足迹的平面超导transmons的系统研究，以优化量子位的设计，最大的相干性。我们发现，具有小足迹的量子比特受到表面损耗的限制，而具有大足迹的量子比特受到目前尚不清楚的其他损耗机制的限制。
2016-05-25 quant-ph
Robust, fast and high-fidelity composite single-qubit gates for superconducting transmon qubits
针对超导 transmon 量子比特的相干误差问题，提出基于复合脉冲的控制方法，实现鲁棒快速的高保真单量子比特门，并经仿真和四种独立技术验证。
2025-06-08 quant-ph
Control the qubit-qubit coupling with double superconducting resonators
Tokyo University of Science（东京科学大学）；RIKEN Center for Quantum Computing (RQC)（理化学研究所量子计算中心）；Fujitsu Limited（富士通有限公司）；National Yang Ming Chiao Tung University（国立阳明交通大学）；National Tsing Hua University（国立清华大学）
研究双谐振腔耦合超导量子电路中量子比特-量子比特耦合的开关过程，通过调节量子比特与双谐振腔频率差实现耦合强度调控，为大规模超导量子处理器提供新平台。
2026-02-25 quant-ph
Fast quantum information transfer with superconducting flux qubits coupled to a cavity
提出了一种利用超导磁通量子比特耦合到腔中实现量子信息传输的方法。由于仅应用了共振量子比特-腔相互作用和共振量子比特-脉冲相互作用，因此与先前的提议相比，可以更快地执行信息传输。该提议不需要在操作期间调整量子比特水平间距。此外，该提议既不需要器件参数的均匀性，也不需要量子位在腔中的精确放置。
2012-07-29 quant-ph
Synchronizing two superconducting qubits through a dissipating resonator
在存在不同噪声源的情况下，考虑了由两个量子比特和一个谐振器组成的系统，揭示了使两个量子比特以同步方式演化的可能性。量子比特之间的直接相互作用是一个关键因素，也是涉及谐振器的耗散过程。量子位的局部失相的有害作用也被考虑在内。
2021-08-03 quant-ph
Breaking the trade-off between fast control and long lifetime of a superconducting qubit
超导量子比特的设计和制造技术的快速发展有助于使量子比特的相干时间更长。然而，在不久的将来，量子位到其控制线的辐射衰减将是一个基本的限制，在快速控制和量子位的长寿命之间进行权衡。在这项工作中，我们通过沿着控制线强耦合另一个超导量子比特成功地打破了这种权衡。第二个量子位，我们称之为约瑟夫森量子滤波器（JQF），防止量子位发射微波光子，从而抑制其弛豫，同时由于量子滤波器的饱和而忠实地传输大幅度控制微波脉冲，从而实现快速量子位控制。我们观察到量子比特弛豫时间的改善，而拉比频率没有降低。该器件在量子位环境的加热和量子位之间的串扰方面可能有助于实现大规模超导量子信息处理器。
2020-03-09 quant-ph
Ising interaction between capacitively-coupled superconducting flux qubits
在这里，我们提出了一个方案，以产生一个可控的超导磁通量子比特之间的伊辛相互作用。现有的方案依赖于感应耦合来实现磁通量子比特之间的伊辛相互作用，并且相互作用的强度由施加的磁场控制。另一方面，我们已经找到了一种通过电容耦合来产生磁通量子比特之间的相互作用的方法。这在个体可寻址性方面具有优势，因为我们可以通过改变可以容易地定位的施加电压来控制相互作用强度。这是实现超导磁通量子比特量子计算的关键一步。
2015-01-30 quant-ph
Fast geometric gate operation of superconducting charge qubits in circuit QED
提出了一种利用一维超导传输线谐振器耦合超导电荷量子比特的方案。量子比特工作在它们的最佳点，在那里它们不受电荷噪声的影响，并且具有很长的退相干时间。对相互作用的动力学时间演化进行了分析，结果表明这种相互作用对谐振腔场的初始状态不敏感。该方案实现了快速门操作，并且易于扩展到多量子位场景。
2011-07-09 quant-ph
Gated conditional displacement readout of superconducting qubits
我们已经实现了超导量子比特和读出腔之间的一种新的相互作用，这种相互作用导致腔中相干态的位移，条件是量子比特的状态。当它到达腔跟随相敏放大器时，这种条件状态与其测量的可观测值相匹配，即同相正交。在几个量子位耦合到同一个读出谐振器的设置中，我们表明可以用其他量子位的最小失相来测量目标量子位的状态。我们的研究结果为超导量子比特的快速读出和玻色子量子纠错码的实现提供了新的方向。
2018-09-18 quant-ph
Superconducting qubit without Josephson junctions manipulated by the orbital angular momentum of light
传统的超导量子比特使用约瑟夫森结作为基本部分，以提供良好分离的能级间距的非谐性。然而，因为没有约瑟夫森结的超导环具有本质上分离良好的能级间距，所以只要可以实现单量子比特操作，约瑟夫森结就不是必需的。我们证明了光的轨道角动量可以作为一种量子比特控制手段，并且可以消除对约瑟夫森结的需要。可行性研究表明，所提出的量子比特具有许多优点比以前的。由于没有结电阻，量子比特的寿命延长。在单量子位门和双量子位门中实现了非常快速（亚纳秒）的量子位操纵。没有约瑟夫森结，制造工艺简单，并且可以改善每个量子位的特性偏差。
2015-08-31 quant-ph
Circuit design implementing longitudinal coupling: a scalable scheme for superconducting qubits
我们提出了一种新的固定频率超导量子比特的电路结构，并展示了它如何可以扩展到具有严格局域相互作用的网格。我们提出的电路QED实现实现了超导量子比特和任意数量的$LC$谐振器之间的$σ_z$型耦合。由此产生的\textit{longitudinal coupling}本质上不同于通常的$σ_x$型\textit{transverse coupling}，后者是最常用于超导量子比特的一种。在固定频率量子比特和具有特定模式的始终开启相互作用的谐振器的网格中，耦合严格限于最近和次最近的相邻谐振器;从来没有任何直接的量子比特-量子比特耦合。我们注意到，只有四个不同的谐振器频率，只有一个唯一的量子比特频率，足以满足该方案的可扩展性。两个相邻量子位之间的受控相位门可以通过量子位上的微波驱动来实现，而不会影响其他量子位。这一事实是该方案的可扩展性的最大优势。
2016-05-02 quant-ph
Non-Markovian dynamics of a superconducting qubit in a phononic bandgap
本文提出在声子带隙超材料上构建超导量子比特以抑制TLS介导的声子发射，并观察到由Purcell工程化TLS寿命34 μs引起的非马尔可夫动力学，为同时实现声子保护与器件小型化、延长量子比特弛豫时间提供了新途径。
2023-12-02 quant-ph
Modeling Charge Noise in Superconducting Qubits Using Memory Multi-Fractional Brownian Motion
提出基于mmfBm的随机模型来刻画超导电荷量子比特的非平稳、长记忆电荷噪声，可复现退相干实验特征并深化对器件—环境相互作用的理解。
2025-07-27 quant-ph
Engineering Framework for Optimizing Superconducting Qubit Designs
超导量子技术需要量子比特系统，其属性满足几个经常相互冲突的要求，例如长相干时间和高非谐性。在这里，我们提供了一个工程框架的基础上广义超导量子比特模型的通量制度，抽象多个电路设计参数，从而支持跨多个量子比特属性的设计优化。我们实验研究了一个特殊的参数制度，它具有高的非谐性（$\sim\!1$ GHz）和长的量子相干性时间（$T_1\!=\!40\!-\!80\,\mathrm{μs}$和$T_\mathrm{2Echo}\!=\!2T_1$）。
2020-06-07 quant-ph
Quantum-Enhanced Picostrain Sensing with Superconducting Qubits
Gümüşhane University（居米什哈内大学）
基于超导量子比特的量子增强微应变传感技术，利用多体纠缠和同频检测实现皮应变级别的高灵敏度检测，适用于纳米级材料表征和原位诊断。
2025-11-27 quant-ph
Anti-crosstalk high-fidelity state discrimination for superconducting qubits
量子比特的测量在量子计算中起着关键的作用。当前用于对超导多量子比特系统中的单个量子比特的状态进行分类的方法由于串扰的存在而产生低于预期的性能，特别是在频率拥挤的情况下。在这里，我们将用于测量的数字信号处理（DSP）系统转化为一个浅层神经网络，并对其进行训练，使其成为一个最优分类器，以减少串扰的影响。实验结果表明，在6量子比特超导量子芯片上进行3秒优化后，串扰引起的读出误差降低了100%。
2021-03-16 quant-ph
Fundamentals and Applications of Hybrid Electro- and Opto-mechanical system coupled to Superconducting Qubit: A Short Review
Indian Institute of Technology Guwahati（古瓦哈提印度理工学院）
综述探讨了超导量子比特与机械谐振子的耦合机制，分析了转子和电荷自由度的相互作用，并讨论了电-光-机械混合系统的扩展应用。
2026-10-08 quant-ph
Resonator-assisted quantum transduction between superconducting qubits and trapped atomic systems via Rydberg levels
提出利用共享微波谐振器和Rydberg能级实现超导量子比特与囚禁原子量子比特间的量子转换方案，探究共振与色散两种耦合协议，并在多种耗散和退相干源下评估了转移保真度。
2025-09-16 quant-ph
Topological edge states and pumping in a chain of coupled superconducting qubits
拓扑绝缘体激发了各种量子模拟器的研究。利用量子比特频率和量子比特-量子比特耦合的可调谐性，我们证明了超导量子比特链可以模拟各种拓扑能带模型。当系统被限制在单自旋激发子空间时，通过改变相邻量子比特之间的耦合强度，可以等效地模拟Su-Schrieffer-Heeger（SSH）模型。在第一个量子比特被激发后的猝灭动力学中，证明了该量子比特链中拓扑边缘态的存在。这种激发沿着量子位-量子位耦合是均匀的链传播。相比之下，在我们的量子位链中，自旋向上的状态局限于第一个量子位，其余的量子位保持在自旋向下的状态。我们进一步证明了通过调制耦合强度和量子比特频率，自旋上的态可以沿着链进行输运。这证明了基于Rice-Mele模型的绝热泵浦。此外，我们还讨论了在现有的超导量子比特技术中，构造具有不同拓扑现象的其他拓扑模型的可能途径。
2017-11-18 quant-ph
Fast Scalable State Measurement with Superconducting Qubits
在超导量子比特实验中，更多数量的量子比特或先进技术（如反馈）的进展需要更快，更准确的状态测量。我们设计了一个多路复用测量系统，带通滤波器，允许快速测量，而不增加环境阻尼的量子位。我们使用它来演示在单个超导集成电路上同时测量四个量子比特，其中最快的可以在140ns内测量到99.8%的准确度。这种精度和速度适用于包括表面码纠错在内的高级多量子位实验。
2014-01-17 quant-ph
Fast parametric two-qubit gates with suppressed residual interaction using a parity-violated superconducting qubit
在有限的磁通量偏置下，我们利用由电容分流的非对称约瑟夫森结环组成的违反宇称的超导量子比特实现了快速双量子比特门。量子比特的二阶非线性效应使得它能够通过一阶量子比特间边带跃迁与相邻的单结transmon量子比特相互作用，其拉比频率高达30 MHz。同时，利用连续微波驱动引起的交流斯塔克位移消除了不需要的静态纵向~（ZZ）相互作用。利用随机基准测试，CZ、iSWAP和SWAP门的平均量子比特数分别为0.967、0.951、0.956。
2020-05-07 quant-ph
A proposal for implementing an n-qubit controlled-rotation gate with three-level superconducting qubit systems in cavity QED
提出了一种在腔QED中利用三能级超导量子比特系统实现n量子比特受控旋转门的方法。量子位的两个逻辑状态由每个系统的两个最低能级表示，而较高的能级用于门实现。该方法基本上通过准备以控制量子位的状态为条件的$W$状态，在腔模式中创建单个光子，然后在腔光子的帮助下对目标量子位的状态执行任意旋转来操作。值得注意的是，用于实现所提出的门的基本操作步骤不随着量子位的数量$n$而增加，并且门操作时间随着量子位的数量增加而减少。该方案具有一定的通用性，可应用于腔体中或耦合到谐振器的各种类型的超导器件。
2011-05-08 quant-ph
Multiplexed Readout of Superconducting Qubits Using a 3D Re-entrant Cavity Filter
提出一种3D重入腔滤波器用于超导量子比特频率多路复用读出，其平面外电容耦合设计可扩展至大规模阵列，兼具大线宽带通与固有Purcell滤波功能，并在四量子比特器件上完成验证。
2024-12-20 quant-ph
Accelerated quantum adiabatic transfer in superconducting qubits
量子绝热转移在量子计算和量子模拟中有着广泛的应用。然而，由于量子绝热近似条件的限制，使得其在短退相干时间量子系统中的应用受到了限制。在这里，我们展示了量子绝热状态转移跳沿测地线在一个量子比特和两个量子比特超导transmons。与通常的绝热过程相比，该方法具有速度快、鲁棒性好、保真度高等优点。我们的协议为改善超导量子线路中的状态操纵和门操作提供了可行的策略。
2022-08-30 quant-ph
Implementing Genuine Multi-Qubit Entanglement of Two-Level-System Inside a Superconducting Phase Qubit
超导相位量子比特和位于约瑟夫森隧道势垒内的两能级系统之间的相互作用被证明是由XY模型描述的，该模型自然被用于实现iSWAP门。利用这个门，我们提出了一个有效地产生这种二能级系统的真正多量子比特纠缠态的方案，包括多体W态和团簇态。特别地，我们证明了在相位量子比特的帮助下，纠缠见证可以被用来有效地检测所产生的真正的多量子比特纠缠态。此外，我们分析了所提出的方法产生的多量子比特纠缠态可以用于量子计算的广泛的一类候选人。
2009-04-08 quant-ph
Decoherence of up to 8-qubit entangled states in a 16-qubit superconducting quantum processor
我们报告的相干性格林伯格-霍恩-蔡林格（GHZ）状态组成的IBM ibmqx 5 16量子位量子处理器中的多达8个量子位。特别是，我们评估GHZ状态与$N=1,\ldots,8$量子位的相干性，作为状态创建和测量之间的延迟时间的函数。我们发现相干性的衰减发生在量子比特数的线性速率上。这与影响系统的主要噪声在量子位之间不相关的模型一致。
2018-11-06 quant-ph
Quantum trajectories of superconducting qubits
在这篇综述中，我们讨论了最近的实验，研究如何超导量子比特的量子态在测量过程中演变。我们提供了测量过程的教学概述，当量子位分散耦合到微波频率腔体，量子位状态被编码在探测腔体的微波音调的相位。使用连续的测量记录来重建量子比特状态的各个量子轨迹，并且执行量子态层析成像以验证状态已经被准确地跟踪。此外，我们还讨论了轨道系综、时间对称演化、双量子比特轨道以及在基于测量的量子纠错中的潜在应用。
2015-06-26 quant-ph
Dynamics of a superconducting qubit coupled to the quantized cavity field: a unitary transformation approach
我们提出了一种新的方法来研究超导量子比特在腔中的动力学。我们成功地线性化的哈密顿通过应用适当的酉变换，然后旋转波近似（RWA）。对于所涉及的参数的某些值，我们表明，它是可能的，以获得一个Jaynes-Cummings型哈密顿量。作为一个例子，我们展示了量子比特反转的超复兴的存在。
2014-04-06 quant-ph
Charge and flux insensitive tunable superconducting qubit
具有原位可调特性的超导量子比特对于构建量子计算机具有重要意义。然而，量子比特的可调谐性往往是以增加噪声灵敏度为代价的。在这里，我们提出了一个磁通可调超导量子比特，最大限度地减少由于磁通量噪声的工程可控通量“甜蜜点”在感兴趣的频率的失相。这是通过使用SQUID与非对称约瑟夫森结由一个超级电感器形成的结阵列分流。考虑到相关的全局和局部噪声，可以将去相位时间提高几个数量级。所提出的量子位可用于在大规模量子处理器中实现快速，高保真的双量子位门，这是实现容错量子计算机的关键因素。
2017-08-07 quant-ph
Tunable Electromagnetically Induced Transparency and Absorption with Dressed Superconducting Qubits
电磁感应透明和吸收（EIT和EIA）通常是由三能级原子或类原子系统来证明的。与通常的情况不同，我们从理论上研究了单模腔场修饰超导二能级系统（量子比特）构成的等效三能级系统中的EIT和EIA。在这个等效系统中，我们发现EIT和EIA都可以通过控制超导量子比特的能级间距来调谐，从而控制修饰系统。这种可调谐性是由于修饰的弛豫和退相速率随原始量子比特的能级间距参数化地变化，从而影响修饰量子比特的跃迁性质和磁化率。这些修饰的弛豫和退相速率表征修饰的量子比特对入射探测场的反应。我们还使用最近的超导量子比特（电荷，相位和磁通量子比特）的实验数据来证明我们的方法，并显示实验实现这一建议的可能性。
2010-07-06 quant-ph
Controllable conditional quantum oscillations and synchronization in superconducting flux qubits
研究了超导磁通量子比特中量子门操作的条件量子振荡。我们提出了一个描述两量子比特系统中条件量子振荡的有效哈密顿量。在实现条件量子振荡到量子门操作中，讨论了拉比型量子振荡。通过改变系统参数，两个依赖于控制量子比特状态的条件量子振荡可以同步进行受控门操作。结果表明，在相互作用的量子比特系统中，条件量子振荡及其频率同步使得受控非门和受控U门能够以非常精确的门性能速率工作.此外，该方案可以适用于在各种固态量子比特系统中实现受控的多量子比特操作。
2010-06-01 quant-ph
ZZ-Interaction-Free Single-Qubit-Gate Optimization in Superconducting Qubits
提出并实验验证了一种基于微扰分析半解析优化脉冲的方法，在超导transmon量子比特上实现了无ZZ交互的单量子比特门操作，有效克服了量子比特频率波动问题且无需额外硬件开销。
2024-01-05 quant-ph
Engineering entangled microwave photon states via multiphoton interactions between two cavity fields and a superconducting qubit
结果表明，微波场与具有破缺的势能反转对称性的超导量子比特之间不仅存在横向耦合，而且存在纵向耦合。利用纵向耦合场诱导的多光子过程和频率匹配条件，我们设计了一个通用的算法，在两个独立的传输线谐振器中产生微波场的双模光子态的任意叠加，这两个谐振器耦合到一个超导量子比特.基于我们的算法，我们分析了均匀布居态和NOON态的产生。与其他仅采用单光子过程的方案相比，我们提供了一种在超导量子比特与微波场的超强相互作用下产生纠缠微波态的有效方法.
2015-09-07 quant-ph
Effect of Decoherence for Gate Operations on a Superconducting Bosonic Qubit
超导电路中的高品质因数3D腔是玻色子逻辑量子比特的理想候选者，因为它们的保真度仅受低光子损失率的限制。然而，用于操纵玻色子量子位的transmon量子位导致出现额外的弛豫和退相通道。在这项工作中，进行了数值研究，以阐明各种损失通道的玻色子量子比特上的逻辑门的性能的影响。一个门误差模型的开发，封装任意门操作的损失机制，并预测实验可实现的玻色子量子比特的门误差。从这项研究中收集到的关于损失机制的见解提出了更有效的优化算法，可以减少玻色子量子比特上的门错误。
2022-11-09 quant-ph
Improved superconducting qubit state readout by path interference
高保真度的Single Shot量子比特态读出对于许多量子信息处理协议是必不可少的。在超导量子线路中，量子比特的状态通常是通过检测微波腔的色散频移来确定的。在本文中，我们演示了使用的透射和反射信号之间的建设性干涉，以优化量子比特的状态读出，我们发现一个更好的解决状态歧视和提高量子比特读出保真度。作为一种简单方便的方法，我们的方案可以与其他基于腔光子态鉴别的量子比特读出方法相结合，进一步提高量子比特态的读出。
2021-11-01 quant-ph
Suppressed crosstalk between two-junction superconducting qubits with mode-selective exchange coupling
固定频率的量子比特可能会受到永远在线的相互作用的影响，从而抑制独立控制。在这里，我们解决这个问题，通过实验证明了超导体系结构使用量子位，包括两个电容并联约瑟夫森结串联连接。历史上被称为可调谐耦合量子位（TCQ），这种双结量子位支持具有不同频率和空间对称性的两种模式。通过选择性地只耦合一种类型的模式，并使用其他作为我们的计算基础，我们大大抑制了数据模式之间的串扰，同时允许全微波双量子比特门。
2021-11-22 quant-ph
Effective Hamiltonians for interacting superconducting qubits -- local basis reduction and the Schrieffer-Wolff transformation
超导量子线路设计中的一个悬而未决的问题是如何最好地将描述其动力学的全电路哈密顿量简化为适合于量子信息操纵的有效的二能级量子比特哈密顿量。尽管在数值方法来模拟多元素超导电路的光谱特性的进展，文献缺乏一个一致的和有效的方法来确定有效的量子位哈密顿量。在这里，我们解决这个问题，通过引入一种新的本地基减少方法。该方法不需要对哈密顿量的结构进行任何特别的假设，例如其对外加场的线性响应。我们数值基准的本地基础减少方法对其他哈密顿减少方法在文献中，并报告超导量子比特的具体例子，包括电容分流的磁通量子比特，其中标准的减少方法失败。通过将局部基约化方法与Schriffl-Wolff变换相结合，我们进一步将其适用性扩展到相互作用量子比特系统，并使用它来提取非随机的两量子比特哈密顿量和三量子比特哈密顿量中的三局部相互作用项。
2020-03-25 quant-ph
Non-destructive optical readout of a superconducting qubit
通过光纠缠超导量子处理器将使安全通信和分布式量子计算的新手段成为可能。然而，在这些不同的电磁波谱状态之间转换量子信号仍然是一个突出的目标，并且由于光子对超导体的有害影响，将超导量子比特与电光换能器连接起来提出了重大挑战。此外，许多远程纠缠协议在量子态的上转换之前和之后都需要多个量子比特门，因此理想的换能器应该保持量子比特的状态不变：更准确地说，来自换能器对量子比特的反作用应该是最小的。在这里，我们展示了非破坏性的光学读出的超导transmon量子比特通过连续操作的电光换能器。在这项工作中使用的换能器和电路QED系统的模块化性质，使量子位从光子的完全隔离，和量子位从换能器上的反作用是小于从环境中的热辐射所赋予的。换能器带宽和增加的噪声的适度改进将使我们能够利用电路QED中可用的全套工具来演示从超导量子比特到光域的非经典信号的转导。
2021-10-18 quant-ph
Entanglement in a 20-Qubit Superconducting Quantum Computer
为了实现更大规模的量子算法，制备具有完全量子位控制的相当大的多量子位纠缠态的能力被用作量子技术的基准。我们调查在20量子比特超导量子计算机IBM Q Poughkeepsie上，在一个准备好的图形状态中发现纠缠的程度。我们沿着Poughkeepsie内所有20个量子比特组成的路径制备了一个图态，并对沿着这条路径的所有四个相连的量子比特组进行了全量子态层析，我们确定每对相连的量子比特是不可分割的，因此制备的态是纠缠的。此外，一个真正的多体纠缠见证上的所有量子比特子路径的图形状态，我们发现真正的多体纠缠链上的三个量子比特。
2021-01-11 quant-ph
Characterisation of spatial charge sensitivity in a multi-mode superconducting qubit
理解和抑制退相干源是构建实用量子计算机的主要挑战。在超导量子比特中，低频电荷噪声是一种众所周知的退相干机制，在transmon量子比特中被有效抑制。具有多个电荷敏感模式的设备可以表现出更复杂的行为，可以利用这些行为来研究超导量子比特中的电荷波动。在这里，我们讨论了具有两个类transmon模式的超导量子比特中的电荷敏感性，每个模式对多个电荷宇称配置和电荷偏移偏置敏感。使用拉姆齐干涉法，我们观察敏感性四个电荷宇称配置和跟踪两个独立的电荷偏移漂移超过小时的时间尺度。我们提供了一个预测的理论，在这样的多模量子比特的电荷灵敏度同意我们的结果。最后，我们展示了一个多模式量子比特作为一个电荷检测器的空间跟踪本地电荷漂移的实用程序。
2021-08-04 quant-ph
Microwave Packaging for Superconducting Qubits
在过去的二十年里，超导量子线路的性能得到了极大的改善。超导量子比特的进展，让一个新的产业分支从全球科技企业，到量子计算创业公司，都出现了。本文综述了超导量子线路微波控制。此外，我们还讨论了该领域持续存在的工程挑战之一，即如何控制日益复杂的超导电路的电磁环境，使其同时受到保护和有效控制。
2019-06-12 quant-ph
Geometric quantum computation and multi-qubit entanglement with superconducting charge qubits inside a cavity
我们分析了一种新的量子信息处理方案，超导电荷量子比特通过腔模耦合，其中量子操纵对腔的状态不敏感。我们说明了如何在这个可扩展的固态系统中物理实现通用量子计算以及基于非常规几何相移的多量子比特纠缠。一些量子纠错码也可以很容易地使用相同的技术构造。考虑到门只依赖于全局几何特征和对腔模状态的不敏感性，所提出的量子操作可能导致高保真度的量子信息处理。
2005-02-10 quant-ph
Quantum simulation of Hofstadter butterfly with synthetic gauge fields on two-dimensional superconducting-qubit lattices
本文提出在二维超导量子比特晶格上，通过周期调制量子比特频率构建合成规范场，模拟广义Hofstadter模型，并数值验证了清晰的蝴蝶谱，为量子模拟磁场诱导现象提供了可行方案。
2023-06-20 quant-ph
