Dispersive readout of cavity-coupled solid-state sensor with near-unity readout fidelity
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Honda Research Institute USA, Inc.（本田美国研究所）；U.S. Army DEVCOM Army Research Laboratory（美国陆军DEVCOM陆军研究实验室）
本文提出一种色散腔量子电动力学读出技术，克服氮空位中心系综传感器的自旋饱和与功率展宽限制，实现接近单位逆读出保真度和飞特斯拉级灵敏度，并展示随自旋数N的1/N灵敏度标度。
2026-05-24 quant-ph
Decoherence and gate performance of coupled solid state qubits
固态量子比特是实现{ \em scalable}量子计算机的有希望的候选者。然而，由于固态系统的许多额外自由度，它们通常受到退相干的强烈限制。我们研究了一个系统的两个固态量子位耦合通过$σ_z^{(i)} \otimes σ_z^{(j)}$类型的耦合。这种设置对于{ \em pseudospin}固态量子比特（例如电荷或通量系统）是典型的。我们评估退相干特性和门品质因数的存在下，一个共同的和两个不相关的浴耦合到$σ_z$，分别。我们发现，在低温下，不相关的浴降低门质量更严重。特别是，我们表明，在公共浴槽的情况下，可以在非常低的温度下达到CPHASE门的最佳门性能，因为我们的耦合类型与去相干耦合互换，这使得这种类型的耦合与之前研究的方案相比具有吸引力使用$σ_y^{(i)} \otimes σ_y^{(j)}$耦合。虽然不太明显，但这一优势也适用于CNOT门。
2002-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Two-Stage Melting in Systems of Strongly Interacting Rydberg Atoms
我们分析了晶格中一维冷原子系统的基态性质，其中里德堡激发是由外部激光驱动产生的。在经典极限下，基态的特征是一个完整的魔鬼的阶梯相称的固体结构的里德伯激发。利用微扰理论和映射到一个有效的低能量哈密顿量，我们发现这些相称的固体过渡到一个浮动固体代数相关。对于更强的量子涨落，浮动固体最终在第二量子相变内熔化，并且基态变为顺磁性。
2011-02-04 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Superconducting Qubits Coupled to Nanoelectromechanical Resonators: An Architecture for Solid-State Quantum Information Processing
我们描述了一种可扩展的固态量子信息处理架构的设计，该架构基于GHz频率纳米机械谐振器与约瑟夫森隧道结的集成，该谐振器有可能演示对量子计算至关重要的各种单量子位和多量子位操作。计算量子位是大面积电流偏置约瑟夫森结的本征态，使用选通的外部电路进行操纵和测量。这些相位量子位中的两个或更多个被电容耦合到高品质因数压电纳米机电盘谐振器，该谐振器形成了我们架构的支柱，并且能够实现量子位的相干耦合。集成系统类似于电磁腔（纳米机械谐振器）中的一个或多个少能级原子（约瑟夫森结量子比特）。然而，与现有的在电磁腔中使用原子的方法不同，这里我们可以单独调整“原子”的能级间距并控制它们的“电磁”相互作用强度。我们从理论上证明了在约瑟夫森结中制备的量子态可以传递到纳米机械谐振器并存储在那里，然后可以传递回原始结或以高保真度转移到另一个结。该谐振器还可以用来在一对约瑟夫森结之间产生最大纠缠的贝尔态。许多这样的结谐振器复合体可以组装成轴辐式布局，从而形成大规模的量子线路。我们提出的架构结合了固态和腔量子电动力学方法的理想功能，并可以使量子信息处理可能在一个可扩展的，固态的环境。
2004-09-26 quant-ph
Probing Electron-Hole Coherence in Strongly-Driven Solids
高次谐波产生（HHG）是一种相干光学过程，其中入射光子能量被上转换为其初始能量的倍数。在固体中，在强激光场的影响下，产生电子-空穴（e-h）对，随后在光周期的一小部分内被驱动到高能量和动量。这些动力学通过带内电流和带间极化将包括源材料的非平凡拓扑性质的能带结构编码为高次谐波谱。在这个过程中，受驱动的电子和空穴之间的退相可以显著降低HHG效率。在这里，我们利用这一功能，并把它变成一个测量的电子-氢相干强驱动固体。利用预抽运脉冲，我们首先对单层二硫化钼进行光掺杂，然后研究了强红外脉冲引起的高次谐波。我们观察到明显的抑制HH强度，这变得更加明显，随着订单。基于量子模拟，我们将这种单调的阶数依赖性归因于超快电子-空穴退相的特征，这导致了带间极化的指数衰减，与e-h对的子周期偏移时间成正比。我们的研究结果证明了多体效应的重要性，如密度相关的退相干在高次谐波和探测强驱动系统中的电子-空穴相干性提供了一个新的平台。
2021-09-09 physics.optics quant-ph
Dressed-state control of effective dipolar interaction between strongly-coupled solid-state spins
针对固态缺陷自旋空间固定难以调控的难题，提出缀饰态调控NV中心有效偶极耦合的方法，经实验验证并模拟显示其可用于量子相研究与量子传感等场景。
2023-05-02 quant-ph
Strongly coupling a cavity to inhomogeneous ensembles of emitters : potential for long lived solid-state quantum memories
我们从理论上研究了腔模与连续分布的辐射源的耦合。我们讨论了发射极非均匀加宽对极化激元峰的存在性和相干性的影响。我们发现，它们的连贯性取决于至关重要的分布的形状，而不仅仅是它的宽度。在一定条件下，与腔的耦合保护极化激元态不受非均匀加宽的影响，从而导致基于发射体系综的量子存储器的存储时间更长。当两个不同的发射体系综耦合到谐振器时，它们支持一种特殊的集体暗态，这对于量子信息的存储也非常有吸引力。
2011-09-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Probing strongly driven and strongly coupled superconducting qubit-resonator system
本研究实验和理论研究了强驱动强耦合的超导磁通量子比特-谐振器系统，观察到因强耦合扭曲能级而偏离标准单量子比特干涉的量子干涉效应。
2025-08-05 quant-ph
Quantum information processing using strongly-dipolar coupled nuclear spins
偶极耦合的均质自旋提出了具有挑战性的，但有用的量子信息处理系统。在这样的系统中，系统哈密顿量的本征基是适当的计算基础，并且可以通过专门设计的强调制脉冲来实现相干控制。在这封信中，我们描述了第一个实验实现的量子算法的数值梯度估计的本征基的四自旋系统。
2006-10-26 quant-ph
Implementation of Liouville space search algorithm on strongly dipolar coupled nuclear spins
Liouville空间搜索算法[Schlichweiler，Phys. Rev. Lett. { \bf 85}，4815（2000）.]利用系综的混合初始状态，并且已经在弱耦合自旋中较早地成功实现，其中自旋可以被识别为量子位。最近已经证明，n-强耦合自旋可以被集体视为n-量子比特系统。算法在这样的系统中的应用需要使用跃迁选择性脉冲而不是量子位选择性脉冲的新方法。这项工作开发了Liouville空间搜索算法的修改版本，该算法适用于强耦合和弱耦合自旋。该算法的所有步骤都可以通过使用过渡选择脉冲来实现。在强偶极耦合四量子比特系统上进行了实验实现。
2009-09-23 quant-ph
The dynamics of a qubit coupled strongly with a quantum oscillator
在强耦合区重新研究了量子比特与量子振子耦合的动力学。在通常的简并微扰的基础上增加了非简并微扰，得到了新的结果。
2012-09-03 physics.atom-ph quant-ph
Sensing coherent dynamics of electronic spin clusters in solids
我们目前的实验观察和强相互作用的电子自旋的量子动力学的研究，在室温下的固态。在金刚石衬底中，单个氮空位（NV）中心与两个相邻的S = 1/2暗电子自旋相干相互作用。我们通过详细的光谱量化NV-电子和电子-电子耦合，与强相互作用的自旋模型具有良好的一致性。电子-电子耦合使得能够观察固态中的电子自旋之间的相干触发器动力学，其有条件地发生在NV的状态上。最后，作为相干控制的演示，我们选择性地耦合和转移之间的NV和对电子自旋的极化。这些结果表明，在室温固体中的电子自旋寄存器的完全量子控制的关键一步。
2018-06-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Suppression of Peierls-like, nesting-based instabilities in solids
对晶格不稳定性的理解在材料科学中具有极其重要的意义。著名的例子是一维金属的佩尔斯不稳定性和二维和三维的强嵌套费米表面。通过在能带理论中对H和Li链的分析，我们发现波函数的布洛赫波性质，如果涉及到强的依赖于k的相反宇称原子态的杂化，则强烈抑制磁化率峰和相关的不稳定性，因此在寻找对外部扰动具有强响应的材料时必须考虑。
2022-08-10 cond-mat.other quant-ph
Nonlinear signal enhancement of strongly-coupled molecules in pump-probe experiments
Princeton University（普林斯顿大学）
研究探讨了强耦合分子在泵-探针实验中信号增强机制，发现非共振方案在保持高灵敏度的同时更少受光学伪影影响。
2026-04-06 physics.chem-ph quant-ph
Saturation of the production of quantum entanglement between weakly coupled mapping systems in strongly chaotic region
研究了弱耦合映射系统与强混沌映射系统之间量子纠缠的产生。在弱耦合情况下，未微扰系统的时间关联函数决定了纠缠的产生。特别地，我们阐明了在强混沌区，耦合踢顶的非线性参数的增加并不加速纠缠的产生。提出了一种纠缠的动力学抑制方法。
2002-09-14 nlin.CD quant-ph
Ultrafast photon-photon interaction in a strongly coupled quantum dot-cavity system
研究了强耦合量子点-光子晶体腔系统中弱光相互作用的动力学性质。首先，我们用脉冲控制光实现了弱连续波信号的全光开关，然后在单光子水平上实现了两束脉冲光（40 ps脉冲）之间的开关。我们的研究结果表明，量子点-纳米腔系统在单光子水平上产生了强的、可控的相互作用。
2011-07-14 physics.optics quant-ph
Dipolariton formation in quantum dot molecules strongly coupled to optical resonators
本文研究了双量子点与微腔的共振隧穿过程。确定了点间隧穿效应对光-物质杂化态的影响，并证明了它们的亮度和相应的偶极矩的可调谐性。这些结果预测偶极化激元产生的人工分子耦合到光学谐振腔，并提供了一个有前途的方案，控制的发射效率和激子极化激元的相干时间。
2018-11-07 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Extreme Quantum Advantage when Simulating Strongly Coupled Classical Systems
经典随机过程可以由量子模拟器生成，而不是更标准的经典模拟器，如隐马尔可夫模型。使用量子模拟器的一个原因是它们通常需要比经典模拟器更少的内存。在这里，我们研究这种量子优势的强耦合自旋系统-类戴森一维伊辛自旋链与可变的相互作用长度。我们发现，这种优势与相互作用范围和温度成比例，随着相互作用的增加而无限制地增长。因此，量子系统可以非常有效地模拟强耦合的经典系统。
2016-09-16 cond-mat.stat-mech cs.CC cs.IT
