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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
An Introduction to Superconducting Qubits and Circuit Quantum Electrodynamics
电路量子电动力学的概念的一个子集进行审查，作为参考的轴子暗物质实验（ADMX）社区的一部分，第二届研讨会上的微波腔和探测器的轴子研究。讨论了LC电路的经典拉格朗日函数和哈密顿函数，以及耦合到谐振器或腔的弱非谐量子比特的黑箱电路量子化方法。
2017-08-19 physics.ins-det 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
Linear circuit models for on-chip quantum electrodynamics
我们提出的等效电路模型的微波谐振器和量子系统的相互作用。电路模型来自一般的相互作用哈密顿量。模拟的谐振器传输频率，量子位兰姆位移和实验数据之间的定量协议将被显示。我们证明，简单的电路模型，只使用线性无源元件，可以是非常有用的理解系统中，一个小的量子系统耦合到一个经典的微波装置。
2011-06-17 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
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
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
Circuit Quantum Electrodynamics in Hyperbolic Space: From Photon Bound States to Frustrated Spin Models
电路量子电动力学是实现高效量子模拟和计算的最有前途的平台之一。在最近的突破性实验中，超导微波谐振器的巨大灵活性被用来实现在负弯曲空间中模拟量子物理的双曲晶格。在这里，我们研究实验上可行的设置，其中几个超导量子比特耦合到双曲晶格上演化的光子浴。我们比较我们的数值结果有限格连续双曲空间的庞加莱磁盘上的分析结果。我们发现在长波长制度的两个描述之间的良好协议。我们证明了光子-量子比特束缚态具有曲率限制的大小。我们建议使用量子位作为双曲浴的局部探针，例如通过测量量子位的弛豫动力学。我们发现，虽然边界效应对光子态密度有很大的影响，但光谱密度可以用连续介质理论很好地描述。我们表明，量子比特之间的相互作用是由光子沿测地线传播。我们证明，光子浴可以引起几何挫折双曲量子自旋模型与有限范围或指数衰减的相互作用。
2021-05-13 cond-mat.mes-hall gr-qc hep-th
Quantum walks on circles in phase space via superconducting circuit quantum electrodynamics
我们展示了如何量子行走可以实现第一次在量子梅花形通过超导电路量子电动力学（QED），以及如何从量子插值随机行走实现可控退相干使用两个谐振器系统。直接控制硬币量子比特是很难实现的，无论是在腔或电路QED，但我们表明，阿达玛硬币翻转可以通过直接驱动腔的影响，其结果是，步行者之间的循环在相空间跳跃，但仍然表现出超过15步的量子行走行为。
2008-10-28 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
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
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
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
Shortcuts to Adiabaticity for Fast Qubit Readout in Circuit Quantum Electrodynamics
我们提出了如何工程的纵向耦合，以加速测量的量子位纵向耦合到一个腔，由绝热性的捷径的概念的动机。从逆向工程和反绝热驱动两种方法中逆向设计了不同的调制，以实现纳秒级更大的信噪比（SNR）值。通过比较，我们证明了我们的协议优于通常的周期性调制的指针状态分离和信噪比。最后，我们展示了一种可能的实现方式，考虑到最先进的电路量子电动力学架构，估计测量过程所需的最短时间。
2022-09-08 quant-ph
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
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
Parity-assisted generation of nonclassical states of light in circuit quantum electrodynamics
提出了一种在多模微波腔中产生光的非经典态的方法。我们的方法考虑了发生在由两个扩展腔和一个超强耦合光物质系统组成的系统中的双光子过程。在特定的共振条件下，我们的方法产生，在一个确定性的方式，产品状态的不相关的光子对，贝尔态，W态。我们证明了改进的生成时间时，增加多模腔的数量，并证明了真正的多体纠缠态的产生时，耦合的辅助系统，每个腔。最后，我们讨论了我们的建议在电路量子电动力学的可行性。
2018-08-21 quant-ph
Optimal Control for Open Quantum System in Circuit Quantum Electrodynamics
本文基于庞特里亚金极大值原理提出开放量子系统最优控制框架，通过求解有耗LC电路的朗之万方程设计能量和时间高效的脉冲，在信噪比上达到与纵向耦合方案相当的水平，显著提升电路量子电动力学中的量子比特读出效率。
2024-12-28 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
Observing quantum synchronization blockade in circuit quantum electrodynamics
高品质因数、强非线性和广泛的设计灵活性使超导电路成为研究量子体系中深层同步现象的理想平台。最近\cite{Loerch-2017}预言能量量子化和守恒可以阻止两个相同的弱耦合非线性自振子的同步。在这里，我们提出了一个约瑟夫森结电路实现这样一个系统，随着一个简单的零差测量方案，以观察这种效果。我们还表明，在有限的失谐，相位同步发生，两个振荡器纠缠在稳态所见证的对数负的积极性。
2017-06-15 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 ground states in short chains of coupled spins in circuit quantum electrodynamics
量子比特链的各向异性海森堡（XY）自旋模型（伪自旋）的两个简并基态可以编码量子信息，但已知它们对局部扰动的保护程度仅是部分的。我们研究的非本地自旋-自旋相互作用的存在下，可能出现的设备的量子电动力学的系统的属性。我们发现一个阶段不同的XY阶段承认两个基态，这是高度保护所有的本地字段扰动，坚持在一系列参数。在XY链的背景下，我们讨论了如何可以使用两个基态之间的耦合来观察一个小的受控链的超导transmon量子比特的拓扑边缘状态的签名。
2017-08-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Digital quantum simulation of spin models with circuit quantum electrodynamics
相互作用的量子自旋系统显示出丰富的量子相位谱，并显示出有趣的多体动力学。即使是传统计算机上的小系统的计算特性也构成了重大挑战。量子模拟器在计算复杂量子系统的演化方面有可能超过标准计算机。在这里，我们进行了数字量子模拟的范例海森堡和伊辛相互作用自旋模型使用两个transmon-qubit电路量子电动力学设置。我们利用模拟器中自然存在的交换交互来构建模型特定演化的数字分解并提取其完整动态。这种方法是通用的和有效的，仅采用的资源是多项式的自旋的数量，并指出了一条路径，在超导量子位平台的一般自旋动力学的控制模拟。
2015-02-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Deterministic amplification of Schroedinger cat states in circuit quantum electrodynamics
提出了一种基于最优状态转移的确定性放大光子薛定谔猫态的动力学方案。该方案可以在强耦合量子位腔系统中实现，并且非常适合于最先进的超导电路的能力。理想的分析方案进行比较与开放的Jaynes-Cummings模型与现实的设备参数的完整模拟。这种放大工具可用于非经典连续变量态的实际量子信息处理。
2015-08-05 quant-ph
Circuit quantum electrodynamics: A new look toward developing full-wave numerical models
使用电路量子电动力学架构构建的设备是当前正在追求的开发量子信息处理硬件的最流行的方法之一。尽管在过去的二十年中已经取得了重大进展，但仍然存在许多限制制造系统性能的技术问题。由于缺乏严格的数值模拟方法，解决这些问题变得困难。这项工作开始解决这个问题，提供一个新的数学描述的最常用的电路量子电动力学系统之一，一个transmon量子比特耦合到微波传输线。表达在三维矢量场，我们的新模型更适合开发数值求解器比文献中常用的电路元件描述。我们提出了我们的新模型的量子化的细节，并推导出耦合场transmon系统的量子运动方程。这些结果可用于开发全波数值求解器在未来。为了使这项工作更容易为工程界所接受，我们假设只接受了有限的量子物理学培训，并在整个推导过程中提供了许多背景细节。
2021-04-14 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
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
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
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
Quantum Channel Construction with Circuit Quantum Electrodynamics
量子信道可以描述量子力学允许的所有变换。我们提供了一个明确的通用协议来构建所有可能的量子信道，使用一个量子比特的辅助量子非破坏读出和自适应控制。我们的构造在物理资源和电路深度方面都是高效的，并且可以使用超导电路和各种其他物理平台进行演示。量子信道的构建有许多应用，包括系统稳定和量子纠错、马尔可夫和奇异信道模拟、广义量子测量的实现以及更通用的量子仪器。任意量子信道的有效构建为量子控制、量子传感和信息处理任务开辟了令人兴奋的新可能性。
2016-11-10 quant-ph
Superradiance and Phase Multistability in Circuit Quantum Electrodynamics
通过在电路量子电动力学（QED）框架下模拟多个超导量子比特与单个腔的耦合，我们发现使用现有技术应该可以观察到超辐射和相位多稳态。由于电路QED中存在非常大的耦合，我们预测，在存在能量弛豫和非均匀量子位场耦合强度的情况下，超辐射微波脉冲应该只用非常少量的量子位（只有三个或四个）就可以观察到。这为电路QED实现超辐射态的读出和亚辐射态的无消相干子空间态编码铺平了道路。这里考虑的系统也表现出相位多稳态驱动时，大的场振幅，这种效果可能有集体量子比特读出和量子反馈协议的应用。
2011-07-11 cond-mat.supr-con quant-ph
Planar multilayer circuit quantum electrodynamics
利用超导电路的实验性量子信息处理正在迅速发展，这是由两类设备的创新驱动的，一类涉及平面微制造（2D）谐振器，另一类涉及机械加工的三维（3D）腔。我们证明，电路量子电动力学可以实现在一个多层超导结构，结合2D和3D的优势。我们采用标准的微加工技术来图案化每一层，并依靠层之间的真空间隙来存储电磁能量。平面量子位被光刻地定义为谐振器的导电边界中的孔。我们通过实现一个集成的，两个腔模，一个transmon量子比特系统来演示孔径概念。
2016-05-29 cond-mat.supr-con quant-ph
Quantum heat diode versus light emission in circuit quantum electrodynamical system
本文基于电路QED双光子Rabi模型设计热二极管，发现其在失谐超强耦合下性能更优，并通过光子探测率的非互易性揭示热二极管行为的量子光学机制。
2023-04-04 quant-ph
Hybrid teleportation via entangled coherent states in circuit quantum electrodynamics
我们提出了一个确定性的方案，通过超导电路中的连续变量纠缠态传送一个未知的量子比特。量子比特是超导二能级系统，二分量子信道是两个腔之间的光子纠缠相干态。在腔模中，对固体和光子混合态进行Bell测量，将离散变量的未知电子态转换为连续变量的光子猫态。该方案进一步使量子信息处理的应用，如验证和错误检测方案的纠缠相干态的电路QED相同的架构。最后，在腔态的自克尔可调谐性的动力学方法已被研究，以最大限度地减少自克尔失真和所有必要的成分被证明是实验可行的最先进的超导电路。
2015-09-09 quant-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 three-state dressed states in circuit quantum electrodynamics
我们研究了直接耦合到传输线的transmon量子比特的微波响应。在transmon量子比特中，由于其弱非谐性，单个驱动场可以产生涉及两个以上裸态的修饰态。我们证实了形成的三态修饰态通过观察所有的六个相关的拉比边带，这似乎是放大或衰减的探测场。实验结果再现与良好的精度，结合量子比特和微波之间的辐射耦合的理论模型。
2013-06-28 quant-ph
Characteristic spectra of circuit quantum electrodynamics systems from the ultrastrong- to the deep-strong-coupling regime
我们报告的光谱电路量子电动力学（QED）系统在一个中间的制度，位于超强和深强耦合制度，这在以前的文献中已经报道。我们的实验结果，以及数值模拟，表明，随着耦合强度的增加，电路QED系统的频谱经历了多个定性的转变，从而确定了几个耦合制度，每个都有自己独特的光谱特征。不同的光谱变换可以与能级差之间的交叉和能量本征态的对称性的变化有关。这些结果使我们能够使用定性的光谱特征来推断系统的某些性质和参数。
2017-05-15 cond-mat.supr-con quant-ph
Multi-mode ultra-strong coupling in circuit quantum electrodynamics
随着超导电路引入量子光学领域，人们实现了许多关于人造原子与单模光场耦合的量子物理的新颖实验演示。设计这样的量子系统提供了探索自然系统无法达到的光-物质相互作用的极端机制的机会。例如，耦合强度$g$可以增加，直到它与原子或模式频率$ω_{a,m}$相当，并且原子可以耦合到多个模式，这一直挑战我们对光物质相互作用的理解。在这里，我们通过实验实现了第一个在超强耦合机制中的量子比特，达到了$g/ω_{m}=0.19$的耦合比，并且我们通过量子比特到谐振器的第五模式的杂交来测量多模相互作用。这是通过一个量子位实现的，其88%的电容由真空间隙电容与共面波导谐振器的中心导体形成。除了由于其小尺寸和真空中电场的局部化而在量子信息技术中的潜在应用之外，这种新架构还提供了进一步探索多模超强耦合的新机制的潜力。
2017-04-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
