Implementation of adiabatic Abelian geometric gates with superconducting phase qubits
基于超导相位量子比特系统中的非简并能量本征态，我们发展了一种绝热阿贝尔几何量子计算策略。在模拟超导相位量子比特电路中存在热涨落的情况下，对所设计的量子门的保真度进行了评估，发现其对随机误差具有相当的鲁棒性。此外，还阐明了设计的绝热演化中的Berry相可以通过为超导量子比特开发的量子态层析成像直接检测。
2007-08-07 cond-mat.supr-con quant-ph
Processing Quantum Information in Hybrid Topological Qubit and Superconducting Flux Qubit System
研究了一个由Majorana型半导体纳米线和超导磁通量子比特组成的复合系统。研究发现，这两个子系统之间的耦合可以通过电学方法控制，为实现基于Majorana拓扑的π/8相位门提供了一种方便的方法.我们还提出了一个利用朗道-齐纳跃迁将信息从通量量子比特转移到拓扑量子比特的方案。此外，我们还提出了一种名为top-flux-flux的拓扑结构来检索存储在拓扑量子比特中的信息。随着两个拓扑量子比特纠缠的演示，利用这种混合系统进行量子信息处理是非常有希望的。
2012-12-11 cond-mat.supr-con quant-ph
Using Superconducting Qubit Circuits to Engineer Exotic Lattice Systems
我们提出了一种基于超导量子比特和谐振器的架构，用于实现各种奇异的晶格系统，如自旋和哈伯德模型在更高或分形维数和更高的属拓扑结构。自旋系统自然地使用量子比特来实现，而超导谐振器可以用于实现玻色-哈伯德模型。这些设计的基本要求，例如任意量子位对之间的可控相互作用，最近已经在实验室中实现，使我们的建议在当前技术下可行。
2010-11-25 cond-mat.supr-con quant-ph
Two-qubit gate operations in superconducting circuits with strong coupling and weak anharmonicity
我们从理论上研究了在两个耦合超导量子比特系统中实现两个量子比特门的问题。特别是，我们在耦合强度与量子位的非谐性相当甚至更大的条件下分析了两量子位门操作。通过数值求解含时的薛定谔方程，得到了在量子比特-量子比特直接耦合和间接耦合两种情况下，两量子比特门的保真度与系统参数的关系.我们的数值结果可以用来确定“安全”的参数制度，在这些系统中实验实现高保真度的双量子比特门。
2012-08-21 cond-mat.supr-con quant-ph
High coherence hybrid superconducting qubit
我们测量了一种新的超导量子比特{ \em低阻抗通量量子比特}的相干性，发现了$T_2^* \sim T_1 \sim 1.5μ$。它是一个三结通量量子比特，但结临界电流的比例被选择为使量子比特的势具有单阱形式。其大分流电容的低阻抗保护其免受退相干。该量子比特具有适度的非谐性，与所有其他流行的量子比特设计相比，其符号是相反的。量子位以$λ/2$配置电容耦合到高Q谐振器，这允许量子位的状态被分散地读出。
2010-03-16 cond-mat.supr-con quant-ph
Fast quantum gate with superconducting flux qubits coupled to a cavity
我们提出了一种快速实现双量子比特控制相位门的方法，该方法将超导磁通量子比特耦合到腔体中。该提议的一个显著特征是，由于仅使用量子比特-腔共振相互作用和量子比特-脉冲共振相互作用，因此与先前的提议相比，门可以更快地执行。该提议不需要在门操作期间调整量子比特水平间距。此外，该提议既不需要量子位参数的均匀性，也不需要量子位在腔中的精确放置。
2012-07-29 cond-mat.supr-con quant-ph
A perspective on semiconductor-based superconducting qubits
在演示了可通过电气手段完全调谐的基于半导体的约瑟夫森结之后，为混合半导体-超导体量子比特的研究开辟了新的路线。这些包括基于自旋的transmon量子比特，单自旋Andreev量子比特和基于Majorana零模式的容错拓扑量子比特。从这个角度来看，我们回顾了最近的进展，朝着这种新颖的量子位设计的道路。经过一个简短的介绍和一个简短的题外话的历史路线图，导致了实验的最先进的，重点放在超导量子比特的基础上半导体纳米线
2020-10-26 cond-mat.supr-con quant-ph
Tunable coupling in circuit quantum electrodynamics with a superconducting V-system
超导量子比特的最新进展已经证明了这些器件在未来量子信息处理中的潜力。量子计算的一个期望特征是量子位相互作用以及量子位能量的独立控制。我们展示了一种新型的超导电荷量子比特，它具有V形能谱，并使用量子干涉来提供对量子比特能量和偶极耦合到超导腔的独立控制。我们展示了动态访问强耦合制度调谐耦合强度从小于200 kHz到超过40 MHz。这种可调谐耦合可以用于保护量子位免受腔诱导的弛豫，并避免多量子位系统中不必要的量子位-量子位相互作用。
2010-11-18 cond-mat.supr-con quant-ph
Simple quantum error detection and correction for superconducting qubits
我们分析了简单的量子错误检测和量子纠错协议相关的超导量子比特的电流实验。我们证明了对于具有能量弛豫的量子比特，重复N量子比特码不能用于量子纠错，但可以用于量子检错。在后一种情况下，仅使用两个量子比特进行编码就足够了。在分析中，我们展示了一种有用的技术，解开量子位能量弛豫到“松弛”和“无松弛”的情况。此外，我们提出并数值分析了几个双量子比特算法的量子错误检测/校正，这可以很容易地实现在当今水平的相位量子比特技术。
2012-05-08 cond-mat.supr-con quant-ph
Entanglement of superconducting qubits via microwave fields: classical and quantum regimes
本文用解析和数值方法研究了两个固定耦合的量子比特在量子场或经典场照射下的问题。在经典的情况下，我们推导出一个有效的哈密顿量，并构造复合脉冲序列导致一个CNOT门。在量子情形下，我们证明了在很低的功率（一个量子的激发）下驱动系统可以获得量子比特-量子比特-光子的多粒子纠缠和最大纠缠的两个量子比特态。我们的结果可以应用到各种系统的两个超导量子比特耦合到谐振器。
2008-12-15 cond-mat.supr-con quant-ph
Quantum Codes for Simplifying Design and Suppressing Decoherence in Superconducting Phase-Qubits
我们引入简单的量子比特编码和逻辑门，消除了超导相位量子比特中某些困难的单量子比特操作的需要，同时保持了普遍性。最简单的编码是每个逻辑量子比特使用两个物理量子比特。提出了用于其实现的两种架构：一种采用N个物理量子位，其中N/2是固定在量子位中的附属物。|1>状态，另一个采用N/2+1个物理量子位，其中一个是连接到所有其他量子位的总线量子位。给出了通用编码逻辑操作的最小集合的细节，以及需要纳秒脉冲的再耦合方案。给出了一种推广到具有更高的逻辑量子比特/物理量子比特比的码。兼容的消相干和噪声抑制策略进行了讨论。
2002-09-04 cond-mat.supr-con quant-ph
Tunable Superconducting Qubits with Flux-Independent Coherence
研究了低频磁通量噪声对不同可调谐度的超导transmon量子比特的影响。我们发现，具有较弱的可调谐性的量子位表现出失相，是不太敏感的磁通噪声。这种见解被用于制造量子位，其中由于通量噪声引起的失相被抑制在其他失相源之下，导致在~340 MHz的可调谐范围内的通量无关的失相时间T2* ~ 15 us。这种可调量子位有可能创建高保真、容错的量子位门，并从根本上提高量子处理器的可扩展性。
2017-02-21 cond-mat.supr-con quant-ph
Landau-Zener-Stückelberg Spectroscopy of a Superconducting Flux Qubit
提出了一种测量超导磁通量子比特能谱的新方法。与传统的频谱方法不同，该方法利用短三角脉冲驱动量子比特通过反交叉，产生朗道-齐纳-施托克堡干涉图样，从中提取能谱信息。不安装微波线，可以简化实验装置，减少不必要的噪声影响。此外，该方法可以应用于其他量子系统，从而打开了用线性脉冲校准和操纵量子比特的可能性。
2010-09-22 cond-mat.supr-con quant-ph
Multiplexing Superconducting Qubit Circuit for Single Microwave Photon Generation
我们报告的设备，集成八个超导transmon量子位在λ/4超导共面波导谐振器从一个共同的馈线馈电。使用这种多路复用架构，每个谐振器和量子位都可以单独寻址，从而减少了所需的硬件资源，并允许通过光谱方法对其进行单独表征。测量的器件参数与设计值一致，谐振器和量子比特表现出良好的相干性和强耦合，当与谐振器共振时，量子比特的弛豫速率由Purcell效应控制。我们的分析表明，该电路是适合于产生单微波光子的需求与效率超过80%。
2016-09-22 cond-mat.supr-con quant-ph
Large Dispersive Shift of Cavity Resonance Induced by a Superconducting Flux Qubit in the Straddling Regime
我们证明了在跨跃状态下，电容耦合超导磁通量子比特在共面波导谐振腔中引起的色散频移的增强。所观察到的位移的幅度，80 MHz的量子位谐振器失谐5 GHz，定量解释的广义Jaynes-Cummings模型，考虑到量子位更高的能级的贡献。通过将增强的色散位移应用于量子比特读出，我们实现了90%的拉比振荡对比度，这主要是由量子比特的能量弛豫限制的。
2012-10-31 cond-mat.supr-con quant-ph
Macroscopic tunnel splittings in superconducting phase qubits
基于约瑟夫森结的量子比特相干时间对于量子计算来说太短了。最近探测超导相位量子比特的实验揭示了以前在跃迁能谱中看不到的精细分裂。这些分裂被归因于新的微观自由度（微谐振器），一个以前未知的退相干源。我们表明，宏观共振隧穿在极不对称的双势阱的相位量子比特可以有观测结果，是惊人的相似的观测数据。
2005-05-27 cond-mat.supr-con quant-ph
SWAP gate between a Majorana qubit and a parity-protected superconducting qubit
高保真度的量子信息处理需要快速门和长寿命量子存储器的组合。在这项工作中，我们提出了一种混合架构，其中奇偶保护的超导量子位直接耦合到马约拉纳量子位，它扮演着量子存储器的角色。超导量子位是基于一个$π$ -周期性约瑟夫森结实现与栅极可调半导体线，其中个别库珀对的隧穿被抑制。其中一条线还包含四个定义量子位的马约拉纳零模式。我们证明，这使得实现的SWAP门，允许之间的拓扑和常规量子比特的量子信息的转导。这种架构结合了快速门，这可以实现与超导量子位，与拓扑保护马约拉纳内存。
2022-05-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Entangling two superconducting LC coherent modes via a superconducting flux qubit
基于一个由两个超导LC电路耦合到一个超导磁通量子比特组成的纯固态器件，提出通过磁通量子比特控制，可以产生任意相干态的两个LC模的最大纠缠相干态.
2009-11-10 quant-ph
Tunable coupling of superconducting qubits
我们研究了一种利用电流偏置的约瑟夫森结（CBJJ）作为超导量子比特的可调谐耦合器的LC电路。通过调制偏置电流，结可以被调谐进入或退出共振，并与耦合到它的量子比特纠缠。因此，人们可以通过介导纠缠来实现双量子比特操作。我们考虑CBJJ和电荷相位量子比特的例子。一个简单的再耦合方案导致推广到任意量子位设计。
2003-03-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Theory of measurement crosstalk in superconducting phase qubits
分析了电容耦合超导磁通偏置相位量子比特测量中的串扰误差机理。在测量第一量子位之后超导相的阻尼振荡可能显著地激发第二量子位，导致其测量误差。第一个量子位，在测量后被高度激发，被经典地描述。第二个量子位被经典地和量子力学地处理。分析的结果被用来找到一个给定的测量误差概率的容许值的耦合电容的上限（从而限制两个量子位操作的频率）。
2006-06-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Full protection of superconducting qubit systems from coupling errors
在超导电路中实现的固态量子比特具有极高的可扩展性。然而，强退相干可以通过耦合各个量子位的电路的各种元件转移到量子位，特别是当在长距离上实现耦合时。我们在这里提出了一个编码，提供充分的保护，防止错误源自这些耦合元件，超导量子位链与最近邻各向异性XY相互作用。还可以看出，编码提供了部分保护，以防止来自一般电子噪声的错误。
2005-08-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Scalable quantum computer using superconducting charge qubits
提出了一种利用一维超导传输线谐振器（STLR）作为数据总线的超导电荷量子比特的可扩展方案。通过控制超导电荷量子比特的栅极电压和外加磁通量，可以实现量子比特与数据总线的耦合。在我们的方案中，任意两个量子比特和三个量子比特的$W$态之间的纠缠可以快速而容易地产生。
2007-06-15 quant-ph
Microwave-induced coupling of superconducting qubits
研究了微波辐射下两个耦合超导量子比特系统的量子动力学行为。我们发现，当量子比特运行在电荷共简并点时，系统的量子演化可以用一个新的有效哈密顿量来描述，该有效哈密顿量具有两个耦合的量子比特的形式，它们之间的耦合是可调的。该哈密顿量可用于宏观纠缠的实验测试和实现量子门。
2008-01-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Nondestructive readout for a superconducting flux qubit
我们提出了一种新的读出方法的超导磁通量子比特，基于测量的约瑟夫森电感的超导量子干涉装置，电感耦合到量子比特。本征通量检测效率和反作用适合于量子位的量子态的快速和非破坏性确定，如在量子计算机中读出多个量子位所需的。我们对通量量子比特进行了光谱分析，并测量了80 $μs$量级的弛豫时间。
2004-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Quantum network of superconducting qubits through opto-mechanical interface
提出了一种基于光机接口的超导量子比特量子网络的实现方案。超导量子比特与微波光子相互作用，然后通过光机械接口耦合到光子。该接口在超导量子比特和具有可调脉冲形状和载波频率的光学飞行量子比特之间生成量子链路，从而能够将量子信息传输到其他超导或原子量子比特。我们表明，该计划的工作在现实的实验条件下，它也提供了一种方法，超导量子比特的快速初始化下1 K，而不是20 mK的工作温度。
2015-01-08 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
Simulating dynamical quantum Hall effect with superconducting qubits
我们提出了一个利用超导量子比特阵列模拟动态量子霍尔效应及相关的相互作用诱导拓扑跃迁的实验方案。我们证明了在超导量子比特阵列中可以实现参数可调的一维海森堡模型。量子平台是动态量子霍尔效应的一个特征，它将出现在超导量子位的Berry曲率中，作为最近邻量子位之间耦合强度的函数。我们数值计算了两个、四个和六个量子比特阵列的Berry曲率，发现用最简单的两个量子比特阵列就可以很容易地观察到相互作用诱导的拓扑跃迁.此外，我们还分析了在典型实验中观察这种动态量子霍尔效应的一些实际条件。
2015-01-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Controllable non-Hermitian qubit-qubit Coupling in Superconducting quantum Circuit
该研究提出在超导量子电路中通过高损耗谐振器实现可控非厄米耦合，可调谐能级吸引、奇异点位置及非互易性，为探索非常规量子效应提供新方法。
2024-12-17 quant-ph
A superconducting qubit with Purcell protection and tunable coupling
我们提出了一个超导量子比特的电路量子电动力学架构，具有可调的耦合强度g。我们表明，这种耦合强度可以从零调整到与其他超导量子比特相当的值。当g = 0时，量子比特相对于Purcell效应引起的自发发射处于无退相干子空间中。此外，我们表明，在消相干自由子空间的量子比特的状态仍然可以测量的色散位移的谐振器的谐振频率或通过循环型测量。
2010-09-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Mesoscopic Shelving Readout of Superconducting Qubits in Circuit QED
提出了一种测量片上微波谐振器中超导量子比特内部状态的方法。我们表明，一个量子比特状态可以与越来越大的腔相干场的产生，而另一个仍然与真空。通过用常规设备测量出射谐振器场，可以实现有效的单次QND样量子位读出，从而能够在用于捕获离子的电子搁置技术的精神下实现高保真度测量。我们期望所提出的想法可以适用于不同的超导量子位设计，并有助于进一步提高量子位读出保真度。
2009-04-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Double-Transmon Coupler: Fast Two-Qubit Gate with No Residual Coupling for Highly Detuned Superconducting Qubits
虽然双量子比特纠缠门对于通用量子计算是必要的，但它们非常难以实现高保真度。近年来，可调谐耦合器已成为超导量子计算机中实现高保真双量子比特门的关键器件。然而，对于高度失谐的量子位，仍然难以实现没有不想要的残余耦合的可调谐耦合，这对于减轻由于量子位之间的串扰而引起的量子位频率拥挤或误差是期望的。因此，我们提出了这种可调谐耦合器的设计，我们称之为双transmon耦合器，因为这是由两个transmon量子位通过一个额外的约瑟夫森结通过一个共同的环路耦合。通过控制环路中的磁通量，不仅可以实现快速、高保真的双量子比特门，而且在空闲时间内没有残余耦合，其中计算量子比特是高度失谐的固定频率传输子。该耦合器有望为更高性能的超导量子计算机提供一种替代方法。
2022-09-27 cond-mat.supr-con physics.app-ph quant-ph
Full control of qubit rotations in a voltage-biased superconducting flux qubit
我们研究了超导通量量子位的电压控制版本[Chiangcu等人，Science 299，1869（2003）]，并且表明可以实现对整个Bloch球体上的量子比特旋转的完全控制。利用电路图理论研究了在磁通量子位中的三个约瑟夫森结之间形成的两个超导岛上附加电压源的情况。除了在没有施加电压的情况下获得的纯x和z旋转之外，施加电压允许量子比特围绕y轴旋转。布洛赫球上旋转轴的方向和大小可以通过栅极电压、外部磁通量和约瑟夫森能量之间的比率α经由通量可调结来调谐。我们比较了单量子比特控制在已知的制度α <1 with the unexplored range alpha>1，并估计由于电压波动的退相干。
2007-04-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Quantum state detection of a superconducting flux qubit using a DC-SQUID in the inductive mode
提出了一种超导磁通量子比特的读出方法。通过测量电感耦合直流超导量子干涉仪（DC-SQUID）的约瑟夫森电感，可以测量量子比特的量子通量状态。我们确定了DC-SQUID的响应函数及其在测量过程中对量子比特的反作用。由于驱动，量子位能量弛豫速率取决于在量子位拉莫尔频率和SQUID驱动频率的和频和差频处的测量电路噪声的谱密度。量子位退相速率与SQUID驱动频率处的电路噪声的谱密度成比例。反作用的这些特征与SQUID在通常的开关模式中使用时的情况有质的不同。对于一个特定类型的读出电路与可行的参数，我们发现，Single Shot读出超导磁通量子比特是可能的。
2004-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Enhanced energy relaxation process of quantum memory coupled with a superconducting qubit
对于量子信息处理，每个物理系统对于实现具有不同的优势，因此从多个系统受益的混合系统将能够提供有希望的方法。一种常见的混合方法是将一个超导量子比特作为可控量子比特，另一个具有长相干时间的量子系统作为存储量子比特。超导量子比特使我们能够对量子态具有良好的可控性，而存储量子比特能够长时间存储信息。通过调节超导量子比特和存储量子比特之间的能量分裂，人们相信可以实现它们之间的选择性耦合。然而，我们已经证明，这种方法有一个根本的缺点，涉及能量泄漏的内存量子位。失谐的超导量子比特通常会受到严重的退相干的影响，这会导致从记忆量子比特到超导量子比特的非相干能量弛豫。我们还发现，这种能量输运可以解释为超导量子比特中的涨落引起的反量子芝诺效应的出现。我们还讨论了一种可能的解决方案，以避免这种能量弛豫过程，这是可行的现有技术。
2012-01-11 quant-ph
Quantum storage and information transfer with superconducting qubits
从理论上设计了一种新的基于dcSQUID电荷量子比特的通用量子存储器件。与现有的存储方案相比，我们的计划的显着优势进行了分析。更令人瞩目的是，XY模型自旋相互作用的可控性首次在超导量子比特中得以实现，这在量子信息处理领域之外可能有更多潜在的应用。并阐述了实验的可行性。
2005-06-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Measurement-based quantum computation with superconducting charge qubits
我们提出了一个强大的方法，仅基于测量，产生超导团簇状态。通过测量几个平行的约瑟夫森结量子比特的电流，实现了一种新型的量子态选择器。利用这种选择器，可以产生各种量子纠缠态，并且在不需要精确控制量子比特间相互作用的情况下实现受控非门。特别是，用于量子计算的团簇态可以只用单量子比特测量来产生。
2006-08-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Two-photon lasing by a superconducting qubit
研究了磁场驱动的超导量子比特与超导共面波导谐振腔的强耦合响应。我们观察到一个强大的放大/阻尼的探测信号在不同的共振点对应的一个和双光子发射/吸收。量子比特频率和探针之间的失谐的符号决定了是否观察到放大或阻尼。较大的蓝色失谐驱动导致双光子激射，而较大的红色失谐冷却谐振腔。我们的实验结果与拉比频率下量子位激光和冷却的理论模型符合得很好。
2015-01-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Bogoliubov Quasiparticles in Superconducting Qubits
延长量子比特的相干时间是构建量子信息处理设备的关键任务。在电路QED的三维腔实现中，超导量子比特的相干性由于减少了与光子发射相关的损耗而得到了显著的改善。改善相干性的下一个前沿包括减轻超导准粒子的不利影响。在这些讲座中，我们回顾了准粒子动力学的基础知识，它们与量子位自由度的相互作用，它们对量子位弛豫速率的贡献，以及控制其效果的方法。
2021-06-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Thermal entanglement of superconducting qubits for arbitrary interaction strength
研究了任意相互作用强度和基态频率下两个超导量子比特的热纠缠。我们计算了系统的并发度来量化热纠缠。我们提出了一个方案，在两个超导量子位之间的外部可调谐耦合器量子位三明治产生纠缠。我们分析了三种不同情况下的纠缠行为，分别考虑了温度、量子比特-量子比特有效耦合强度和量子比特频率对纠缠的影响。这里值得一提的是，为了实现最大纠缠态，最好使用两个具有相同频率的超导量子比特。我们还注意到，对于给定的温度，热纠缠可以通过量子比特的内部电容和电感来调节。
2022-11-01 quant-ph
Non-Demolition Dispersive Measurement of a Superconducting Qubit with a Microstrip SQUID Amplifier
本文研究了利用微带SQUID放大器（MSA）对超导量子比特进行单次非破坏测量的可能性。考虑了MSA中所有电阻产生的约翰逊噪声。我们表明，一个单次非爆破测量是可能的测量谐振腔中的六个光子。对于电感耦合到测量谐振器的相位量子比特，我们得到了测量量子比特状态所需的互感的表达式。
2011-12-01 cond-mat.supr-con physics.ins-det quant-ph
Dispersive Manipulation of Paired Superconducting Qubits
我们结合量子比特编码和色散动力学的思想，使强大的和简单的量子信息处理（QIP）对超导充电盒共享一个共同的偏置引线。我们在这些量子比特上建立了一个无退相干的子空间，并通过与LC谐振器的色散相互作用和编码量子比特之间的电感耦合引入了通用门。这些门保留了代码空间，只需要建立局部对称性和控制电压偏置。
2003-07-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Copper waveguide cavities with reduced surface loss for coupling to superconducting qubits
近年来，利用三维微波波导腔与transmon量子比特耦合，超导量子比特相干时间得到了显著的改善。虽然在这个方向上的许多测量都利用超导铝腔，但最近的其他工作涉及耦合到铜腔的量子位，其相干时间接近0.1 ms。铜为腔壁和量子位芯片的热化提供了良好的路径，尽管大量的腔损耗使传统的色散量子位测量具有挑战性。我们正在探索各种方法来提高三维铜腔的品质因数，包括电解抛光和涂覆超导锡层。我们已经在多次冷却时表征了这些空腔，并发现镀锡是坚固的。此外，我们在这些腔中对transmon量子比特进行了相干测量，并观察到了有希望的性能。
2014-09-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
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
Tunable interaction of superconducting flux qubits in circuit QED
我们提出利用腔辅助相互作用和强驱动来实现超导磁通量子比特的可调谐相互作用。量子位具有三能级λ组态，由于有效的大失谐，激发态的衰减将被极大地抑制。实现的相互作用对腔场状态不敏感，并且可以通过调制量子比特驱动场的相位差来控制。特别是，我们的方案是基于典型的电路QED设置，因此将提供一个简单的方法对超导量子比特的可调相互作用。最后，我们考虑了在典型退相干效应的影响下，利用构造的相互作用产生两个和四个量子比特的纠缠态。
2015-11-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Quantum Heating of a nonlinear resonator probed by a superconducting qubit
利用超导人工原子作为探针，测量了泵浦非线性谐振腔中的量子涨落。量子位激发谱提供了对腔内场波动的频率和温度的访问。这些被发现与理论预测一致，特别是我们实验观察到的量子加热现象。
2012-10-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Quantum information processing with superconducting qubits in a microwave field
本文研究了在非经典微波场中具有超导环的库珀对盒的量子动力学。我们证明了单光子和多光子过程中拉比振荡的存在，并提出了一种新的基于微波耦合约瑟夫森量子比特的量子计算方案（包括1比特和条件2比特门）.
2003-09-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con 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
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
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
Photon-assisted charge-parity jumps in a superconducting qubit
我们计算了能量超过库珀对破坏阈值的杂散光子引起的超导量子比特的能量和相位弛豫率。该机制中的所有弛豫通道都与量子位的电荷奇偶性的变化相关联，使得光子辅助过程与弛豫速率的其他贡献分离。新机制的特征之一是量子位释放或获得能量的跃迁速率顺序相同。
2019-04-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Quasienergies and dynamics of superconducting qubit in time-modulated field
我们分析了超导量子比特的动力学和存在时间调制外场时的多阶拉比振荡现象。这样的场也被呈现为由两个光谱分量组成的双色场，这两个光谱分量从量子比特共振频率对称地失谐。这种方法导致获得定性的量子效应，超出了单色激发量子位的情况。计算了“超导量子比特+时间调制场”复合系统在不同共振态下的Floquet态和准能量。我们分析了准能与外场振幅的依赖关系，证明了准能之间的差异零点。我们表明，作为一项规则，量子比特状态的人口表现出非周期性振荡，但我们证明了特定的重要制度，其中人口的动态成为定期。
2013-10-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Voltage-Controlled Superconducting Quantum Bus
我们展示了外延超导体纳米线作为场效应开关来调谐超导腔的能力。两个超导门子量子比特耦合到腔体，腔体充当量子总线。使用栅极电压来控制超导开关在接通和关断状态之间的量子位-量子位耦合中产生高达8倍的变化，而不会对量子位相干性产生不利影响。耦合开关在纳秒时间尺度上的高带宽操作会降低量子比特的相干性。
2018-02-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
