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
Preparation of cluster states and W states with superconducting- quantum-interference-device qubits in cavity QED
我们提出了利用超导量子干涉器件（SQUID）量子比特在腔中产生团簇态和W态的方案。我们的方案不需要辅助量子位，并且激发能级在整个方案中仅虚拟耦合，这可以大大降低实验挑战。我们在模型中考虑了腔的衰减，并分析了它对制备纠缠态的不利影响。
2006-08-14 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
Quantum controlled phase gate and cluster states generation via two superconducting quantum interference devices in a cavity
提出了一种利用两个超导量子干涉器件实现双量子比特量子控制相位门的方案。利用量子化腔场和经典微波脉冲，在SQUID的两个低通量态内实现了门操作。我们的方案是实现没有任何类型的测量，不使用腔模式作为数据总线，只需要一个非常短的谐振相互作用的SQUID腔系统。作为QCPG操作的一个应用，我们还提出了一个生成多个SQUID簇态的方案。
2006-07-06 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
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
Applying Electric and Magnetic Field Bias in a 3D Superconducting Waveguide Cavity with High Quality Factor
三维微波波导腔是许多腔量子电动力学实验的重要工具。然而，需要在腔内用直流磁场控制量子发射器，这通常将这种实验限制在具有相对较低的品质因数约为$10^4$的正常导电腔。类似地，到目前为止，在正常和超导波导腔中用直流电场控制量子发射器是困难的，因为直流电极的插入强烈地限制了品质因数。在这里，我们提出了一种方法来施加直流电场内的超导波导腔，这是基于在微波电场的节点处插入直流电极。此外，我们提出了一种方法来施加直流磁场在同一个空腔内，通过捕获的磁通量在孔定位在面对的墙壁的腔。我们证明，这种超导，由铌制成的矩形腔的$\text{TE}_{301}$模式保持高的内部品质因数的$Q_{\text{int}} \sim 1.7 \cdot 10^6$在几个光子的水平和基础温度的$3~\text{K}$。利用二次斯塔克效应和塞曼效应，将里德堡原子云耦合到腔体的微波电场中，分别探测外加直流电场和直流磁场。
2017-12-22 quant-ph
Realization of an n-qubit controlled-U gate with superconducting quantum interference devices or atoms in cavity QED
提出了一种利用超导量子干涉器件在腔QED中实现$n$量子比特控制的$U$门的方法。在这种方法中，SQUID的两个最低能级代表量子位的两个逻辑状态，而较高能量的中间能级则用于门操作。我们的方法基本上通过创建一个单光子通过控制SQUID之一，然后在目标SQUID上进行任意幺正变换与腔光子的协助下。此外，我们还证明了该方法可以应用于腔QED中的原子量子位实现$n $ %量子位控制的$U$门。
2006-02-01 quant-ph
Simple unconventional geometric scenario of one-way quantum computation with superconducting qubits inside a cavity
我们提出了一种简单的非常规几何场景，将超导电荷量子比特放置在微波腔中，实现一种非平凡的多量子比特操作。这种量子操作不仅对腔模的热态不敏感，而且对某些随机操作误差也不敏感，因此可能导致高保真度的量子信息处理.通过执行指定的量子操作，可以在本发明的可扩展固态系统中高效地产生一类高度纠缠的团簇态，从而实现单向量子计算.
2007-04-23 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
Tunable pulse delay and advancement in a coupled nanomechanical resonator-superconducting microwave cavity system
从理论上研究了强泵浦场作用下弱探测场在纳米机械谐振腔-超导微波腔耦合系统中的传输。利用标准的输入输出理论，我们发现，只要抽运场与腔共振的失谐量适当，在这种耦合系统中，探测场既可以出现脉冲延迟（慢光效应），也可以出现脉冲超前（快光效应）。延迟（提前）的幅度可以通过调节泵浦场的功率来连续调谐。该技术在微波移相器、延迟线等方面具有很大的应用潜力。
2010-12-16 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
Superconducting cavity qubit with tens of milliseconds single-photon coherence time
本文提出一种新型超导腔量子比特，将相干时间提升至34毫秒，比此前结果提高一个数量级以上，并成功存储1024光子薛定谔猫态，展示了其在玻色量子纠错中的潜力。
2023-09-24 quant-ph
A cavity-mediated reconfigurable coupling scheme for superconducting qubits
Pritzker School of Molecular Engineering, University of Chicago（芝加哥大学普里茨克分子工程学院）；Institute of Applied Physics, Seoul National University（首尔国立大学应用物理研究所）；NextQuantum Innovation Research Center, Seoul National University（首尔国立大学NextQuantum创新中心）；Department of Physics and Astronomy, Seoul National University（首尔国立大学物理与天文学系）
本文提出了一种基于谐振腔的可重构耦合方案，通过动态调整量子比特间的相互作用，实现高保真度的量子门操作，为超导量子处理器提供了增强的交互灵活性。
2026-02-09 quant-ph
Nonclassical photon number distribution in a superconducting cavity under a squeezed drive
电路量子电动力学系统中强色散区的超导量子比特是探测腔模微波光子的有力探针。在这种情况下，量子比特光谱被分成多个峰，每个峰对应于腔中的单个光子数（离散ac斯塔克位移）。在这里，我们测量的量子比特的光谱在腔中，连续驱动与压缩真空场产生的约瑟夫森参量放大器。通过将量子比特光谱与考虑有限量子比特激发功率的模型拟合，确定了与光谱中的表观峰面积比不同的光子数分布。光子数分布表现出奇偶光子数振荡，定量地满足Klyshko的非经典性判据。
2017-08-25 quant-ph
A superconducting cavity bus for single Nitrogen Vacancy defect centres in diamond
电路QED已经证明了超导共面谐振器中捕获的单个微波光子与附近的超导量子比特之间的非常强的耦合。在这项工作中，我们将展示如何通过设计一种新型的互连，可以通过磁相互作用将超导谐振器与少量（也许是单个）电子自旋强连接起来。通过将电子自旋选择在金刚石中的氮空位中心内，可以使用微波和射频照射来执行该电子自旋的光学读出、极化和控制。更重要的是，通过利用氮空位中心与附近的13 C核，使用这种互连，人们有可能建立一个量子设备，其中核自旋量子位通过氮空位电子自旋通过超导总线相互作用连接在厘米距离上。
2009-12-18 quant-ph
Superconducting qubit in waveguide cavity with coherence time approaching 0.1ms
我们报道了一个超导人造原子，观测到的量子相干性时间T2*= 95 μ s，能量弛豫时间T1= 70 μ s。该系统由一个约瑟夫森结transmon量子比特嵌入在一个空的铜波导腔，其最低本征模色散耦合到量子比特过渡。我们将相干性品质因数相对于先前报告的四倍增加归因于旨在减少来自残余腔光子的量子位退相的设备修改。这个简单的装置作为一个强大的和容易生产的人工量子系统，其固有的相干性足以允许测试量子纠错有很大的希望。
2012-02-24 quant-ph
Ultrastrong parametric coupling between a superconducting cavity and a mechanical resonator
我们提出了一种新的光机械装置，其中的微机械膜的运动耦合到一个三维超导腔的微波谐振。通过这种结构，我们实现了超强的参数耦合，其中耦合率不仅超过了系统中的耗散率，而且还可以与机械频率本身相媲美。在这种情况下，光机械相互作用引起的频率分裂之间的杂交正常模式，达到88%的裸机械频率，由基本参数不稳定性的限制。这种耦合也超过了机械热退相干速率，使超快量子态转移和纠缠产生的新应用成为可能。
2019-06-26 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
Qubit Noise Sensing via Induced Photon Loss in a Superconducting Cavity
Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）
本文提出利用超导谐振腔诱导的光子损失测量量子比特频率噪声，通过中电路测量和后选择分离诱导损失，验证了该方法在强驱动下的噪声表征能力。
2026-10-06 quant-ph
Reservoir-Engineered Refrigeration of a Superconducting Cavity with Double-Quantum-Dot Spin Qubits
North Carolina State University（北卡罗来纳州立大学）；Institute for Advanced Studies in Basic Sciences（基础科学高等研究所）
利用双量子点自旋量子比特实现超导谐振腔的库仑工程制冷，通过门控制实现有效光子过程，验证了毫开尔文级冷却技术。
2026-01-20 quant-ph
Engineering cryogenic setups for 100-qubit scale superconducting circuit systems
一个强大的低温基础设施的形式有线，热优化稀释制冷机是必不可少的，现在和未来的基于固态的量子处理器。在这里，我们设计了一个可扩展的低温设置，可以最大限度地减少被动和主动热负载，同时保证快速的量子位控制和读出。我们回顾了量子位驱动线，磁通线和输出线的设计标准，在典型的超导电路实验中使用，并详细描述了每种类型的线。测量了不锈钢和NbTi同轴电缆的被动热负载以及由于信号耗散引起的主动负载，验证了我们用于衰减器、电缆和其他微波元件的热锚定的稳健且可扩展的概念。我们的研究结果对于管理未来基于超导电路的大规模量子计算机的热预算非常重要。
2018-06-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
Generating Multimode Entangled Microwaves with a Superconducting Parametric Cavity
在这封信中，我们证明了多模纠缠态的传播微波的产生。纠缠态是通过参数泵浦多模超导腔产生的。通过组合不同的泵浦频率，同时施加到设备上，我们可以以可编程的方式产生不同的纠缠结构。通过测量模式的全协方差矩阵，充分表征了高斯输出状态。协方差矩阵的绝对校准使用原位微波校准源，一个散粒噪声隧道结。应用各种纠缠的措施，我们证明了完全的不可分性和真正的三重纠缠的状态。我们的方法很容易扩展到更多的模式。
2018-04-05 quant-ph
Converting quasiclassical states into arbitrary Fock state superpositions in a superconducting cavity
我们提出并实验证明了一种在超导量子线路中产生任意Fock态叠加的新方法，其中量子比特与微波腔模色散耦合，而不需要精细的频率调谐。在这里，量子比特用于有条件地将相干态的Fock态分量的概率幅度调制为期望的叠加态的概率幅度，而不是像以前的方案那样将光子一个接一个地泵送到腔中。我们的方法不需要在腔态制备过程中调整量子比特频率，并且与以前的方法相比，对噪声和实验误差的积累更具鲁棒性。利用该方法，我们在实验上产生了不同希尔伯特空间维数和压缩态下的高保真相位本征态，这对于量子行走和高精度测量是有用的。
2017-03-09 quant-ph
Entangling superconducting qubits in a multi-cavity system
腔量子电动力学的重要任务是产生和控制分布在不同腔中的空间分离粒子的量子态。在这方面，一个有趣的问题是如何制备位于不同腔中的粒子之间的纠缠，这对于大规模量子信息处理是重要的。在这里，我们考虑一个多腔系统，其中腔耦合到一个超导（SC）量子比特，每个腔主机许多SC量子比特。我们发现，所有的腔内SC量子比特加上耦合器SC量子比特可以在纠缠Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）态制备，通过使用一个单一的操作，而不需要测量。在不激发腔模的情况下产生GHZ态，从而大大抑制了由腔-光子衰减引起的退相干和不需要的腔间串扰对操作的影响。我们还介绍了两种简单的方法来纠缠腔内SC量子比特在GHZ态。作为一个例子，我们的数值模拟表明，它是可行的，与当前的电路QED技术，制备高保真GHZ态，多达9个SC量子比特通过使用SC量子比特分布在两个腔。该提议原则上可以用于实现分布在多个腔中的{ \it任意数量}的SC量子比特的GHZ状态。该提议是相当普遍的，可以应用于广泛的物理系统，腔内量子位是原子、NV中心、量子点或各种SC量子位。
2016-02-24 quant-ph
Quantum interface between photonic and superconducting qubits
我们发现，嵌入超导微波腔中的光学有源耦合量子点可以用来实现光子和transmon量子比特之间的快速量子接口。通过耦合的量子点的单光子吸收导致产生大的电偶极子，这又确保了与微波腔的有效耦合。使用先前实验中获得的腔参数，我们估计，在纳秒时间尺度内的双向微波光学转换与效率接近统一的实验是可行的，与当前的技术。我们还提出了一个从时间仓光子量子比特到transmon量子比特的确定性量子态传输协议。基于量子点的量子光子学技术的最新进展表明，我们提出的方案可以在连接包含腔耦合超导量子比特的量子节点方面发挥核心作用。
2017-07-07 quant-ph
High-efficiency microwave-optical quantum transduction based on a cavity electro-optic superconducting system with long coherence time
微波和光子之间的频率转换是在超导量子处理器之间建立联系和实现分布式量子网络的关键技术。我们提出了一个微波-光学转换平台的基础上长相干时间超导射频（SRF）腔耦合到电光光学腔，以减轻损失机制，限制实现高转换效率。在设计中，我们优化了微波-光场重叠和光耦合损耗，同时在毫开尔文温度下实现了长的微波和光子寿命。这表示在140 $μ$ W的泵浦功率下，对应于少光子量子状态，转导效率显著提高高达50%。此外，该方案具有高分辨率的光学读出的色散位移所引起的超导transmon量子比特耦合到SRF腔。我们还表明，两个远程量子系统之间的预示纠缠产生的保真度增强的低微波损耗。最后，量子传感中的高精度可以在标准量子极限以下达到。
2022-06-30 quant-ph
Erasure detection of a dual-rail qubit encoded in a double-post superconducting cavity
本文在双柱超导腔中实现双轨量子比特，利用辅助transmon进行擦除检测，并通过改进的联合Wigner层析成像表征码空间，测得擦除率远高于残余退相干率，展示了该架构在量子纠错中的潜力。
2023-11-17 quant-ph
3D microwave cavity with magnetic flux control and enhanced quality factor
具有大模体积的三维（3D）超导微波腔通常具有高品质因数（$>10^6$）。这是由于对表面介电损耗的灵敏度降低，表面介电损耗是二维传输线谐振器中的耗散的限制源。近年来，三维微波腔被广泛应用于超导量子比特的耦合和相互作用，为量子信息处理和混合量子系统提供了一个通用的平台。目前出现的问题是3D超导腔不允许对嵌入这些腔中的量子位进行磁场控制。相比之下，由普通金属制成的微波腔可以对磁场透明，但是经历低得多的品质因数（$\sim 10^4$），这否定了3D架构的许多优点。在尝试创建桥接这两种类型的腔之间的间隙的具有磁场控制和高品质因数的装置时，我们创建了混合3D腔。这个新腔体主要由铝组成，但也包含一个小的铜插入件。我们测得的混合腔的内部品质因数为$102000$，这是一个数量级的改善，所有以前测试的铜腔。我们的混合腔具有的额外好处是，它还提供了一个改进的热链接到样品，超导腔单独不能提供。为了证明腔体内的精确磁控制，我们对放置在腔体中的三个超导量子比特进行了光谱分析，其中每个量子比特的频率的单独控制是通过连接到腔体的小线圈来实现的。这种三维混合腔在品质因数和磁场控制方面有了很大的改进，使其成为一种有吸引力的电路量子电动力学实验新平台。
2016-03-24 quant-ph
Analytical Quantum Full-Wave Analysis of Few-Photon Transport Through a Superconducting Cavity Qubit
Elmore Family School of Electrical and Computer Engineering, Purdue University（普渡大学埃尔莫电气与计算机工程学院）；Purdue Quantum Science and Engineering Institute, Purdue University（普渡大学量子科学与工程研究所）
本文提出了一种分析方法，用于研究超导谐振腔中量子比特的单光子和双光子传输特性，以改进量子互连的建模与验证。
2026-03-03 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
Generation of GHZ entangled states of photons in multiple cavities via a superconducting qutrit or an atom through resonant interaction
本文提出了一种在n个微波腔（或谐振腔）中通过与单个超导量子的共振相互作用产生n个光子GHZ纠缠态的有效方法。部署qutrit，而不是qubit，作为耦合器，使我们能够使用共振相互作用专门用于所有qutrit-cavity和qutrit-pulse操作。这种独特的方法大大缩短了操作时间，有利于减少量子退相干和腔衰减对协议保真度的不利影响。此外，该协议不涉及对Qutrit或腔光子的状态的测量。我们还表明，该协议可以推广到其他系统中，通过替换超导Qutrit耦合器与不同类型的物理Qutrit，如一个原子的情况下，腔QED，完成同样的任务。
2012-07-30 quant-ph
Entangling a nanomechanical resonator and a superconducting microwave cavity
我们提出了一个方案，能够纠缠在稳态的纳米机械谐振器与驱动超导共面波导的微波腔模式。纳米机械谐振器与波导的中心导体电容耦合，并且可以在高达数十毫开尔文的温度下实现静态纠缠。
2007-10-31 cond-mat.mes-hall quant-ph
A proposal for realizing a 3-qubit controlled-phase gate with superconducting qubit systems coupled to a cavity
提出了一种利用超导量子比特系统耦合到腔体中实现3量子比特量子相位控制门的方法。该方案不需要调整量子位能级间距或相同的量子位-腔耦合常数。此外，由于仅应用谐振相互作用，因此可以在$\sim $ 10纳秒内快速执行门控。这个提议是相当普遍的，它可以应用于各种类型的超导量子比特，被困在腔中的原子，或耦合到谐振器的量子点。
2012-08-07 cond-mat.supr-con quant-ph
Coupling erbium spins to a three-dimensional superconducting cavity at zero magnetic field
实验研究了掺铒硅酸钇晶体（$^{167}$ Er：YSO）在零磁场下与三维超导腔的耦合，其$Q$因子为$10^5$ .一个可调谐的环隙谐振器，其谐振频率进行调谐，观察铒样品的超精细跃迁。所观察到的光谱不同于由公布的自旋哈密顿参数预测。狭窄的腔线宽也使得能够观察到这些超精细跃迁的非对称线形。这种宽调谐超导腔（在当前设计中从1.6 GHz到4.0 GHz）是用于构建混合量子系统的有前途的设备。
2016-07-27 physics.atom-ph quant-ph
Preparation of Schrödinger cat states of a cavity field via coupling to a superconducting charge qubit
本文推广了文献[Yu-xi Liu，L. F. Wei和F.海苔，欧罗巴。Lett. 67，941（2004）]用于制备与超导电荷量子位相互作用的腔场的叠加态。我们研究了非线性对这种状态的产生的影响。我们发现，非线性效应的主要贡献是缩短建立叠加所需的时间。
2014-04-06 cond-mat.mes-hall 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
Three qubit Grover's algorithm using superconducting quantum interference devices in cavity QED
提出了一种利用四能级超导量子干涉器件（SQUID）耦合到超导谐振腔实现三量子比特Grover算法的方案。该方案是基于谐振，非谐振腔场与SQUID的相互作用和经典微波脉冲的应用。我们表明，SQUID水平间距的调整过程中的门操作，绝热通道，和二阶失谐是不需要的，导致更快的实施。我们还表明，即使在存在能级衰减和腔耗散的情况下，也可以高保真地搜索标记态。
2013-08-21 cond-mat.supr-con quant-ph
Superconducting cavity electro-optics: a platform for coherent photon conversion between superconducting and photonic circuits
利用超导电路的量子信息处理能力和光量子的远距离分布能力，有望实现复杂的大规模量子网络。在这样的方案中，超导和光子电路之间的相干和有效的量子换能器是至关重要的。然而，这样的量子换能器仍然是具有挑战性的，因为在当前方案中使用中间激发引入了额外的噪声并限制了带宽。在这里，我们实现了直接和相干之间的转换超导和光子电路的基础上的三重共振电光原理，与集成器件将超导和光学腔在同一芯片上。观察到电磁感应透明，表明微波和可见光之间的相干相互作用。内转换效率为25.9 \pm 0.3%，总转换效率为2.05 \pm 0.04%.超导腔电光具有宽的转换带宽和高的可扩展性，是实现集成混合量子线路和分布式量子计算的重要一步。
2018-05-14 physics.optics quant-ph
Strong coupling of a spin qubit to a superconducting stripline cavity
研究了超导带状线腔中单自旋双量子点中的电子-自旋-光子耦合。随着外部磁场，我们表明，无论是自旋轨道相互作用（InAs）或非均匀磁场（Si和GaAs）可以产生一个强大的自旋光子耦合，与1 MHz的数量级的耦合强度。利用同位素纯化的Si双点，其具有非常长的电子自旋相干时间，可以达到自旋和腔光子之间的强耦合极限，如腔量子电动力学中那样。耦合强度和弛豫速率的计算基于现有设备的参数，使该建议在实验上可行。
2012-09-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
Thermal self-oscillations in monolayer graphene coupled to a superconducting microwave cavity
超导谐振电路中的非线性现象在量子技术领域具有重要意义。我们观察到单层石墨烯薄片耦合到钼铼超导谐振器中的热自振荡。石墨烯薄片形成耦合到具有强温度依赖性电阻的谐振器的SINIS结。在一定的泵浦功率和频率条件下，这种非线性导致热自振荡出现在具有很强的温度依赖性和门可调谐性的腔传输测量中的边带。实验结果与基于热不稳定性的理论模型吻合得很好。振荡边带的建模提供了一种方法来评估在低能量下无序石墨烯样品中的电子声子耦合。
2022-05-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Meissner levitation of a millimeter size neodymium magnet within a superconducting radio frequency cavity
本文报道了毫米级钕永磁体在超导射频（SRF）腔体内的磁悬浮。据我们所知，这是第一个在SRF腔内悬浮磁体的实验工作。该谐振腔是由6061铝制成的同轴四分之一波长微波谐振器，具有10GHz的谐振频率和1400的加载Q。圆柱形磁体（N50）的高度为1mm，直径为0.75mm，质量为4mg，剩磁为1.44T。这产生了比铝的临界场大140倍的峰值磁场。我们的测量在几个加热和冷却循环中是一致的。我们的工作提供了一个新的光学机械系统的路径。
2020-11-06 physics.app-ph quant-ph
Josephson vortex interaction mediated by cavity modes: Tunable coupling for superconducting qubits
本文提出了一个描述超导传输线中约瑟夫森涡旋（磁通子）相互作用的量子力学模型。涡流通过线性波的发射和吸收（电磁腔模式）相互作用。我们表明，在一个经典的制度，这种特殊类型的相互作用是由通量子的瞬时速度的产品。在量子体系中，该性质提供了涡旋之间的可调谐耦合，其可用于涡旋量子比特的纠缠。涡旋相互作用的物理机制类似于基于捕获离子的量子比特。不同类型的传输线介导的涡流相互作用的建议。
2003-03-11 cond-mat.supr-con quant-ph
Parametric amplification via superconducting contacts in a Ka band niobium pillbox cavity
超导参量放大器通常使用具有由约瑟夫森结或薄膜的本征动力学电感提供的非线性电感的平面传输线来制造。然而，Banys等人[1]报告了铌丸盒腔中的非线性行为，假设在Tc以下，虹膜-体谐振器对将用作利用约瑟夫森类非线性的超导接触表面。这项工作通过应用是德科技的高级设计系统（ADS），使用包含用户定义的约瑟夫森电感元件的等效电路模型来模拟谐振腔，从而进一步研究了这种效应。模拟结果表明，对于以nu 0 = 30.649 GHz为中心的谐振，当两个音调（泵浦和信号）被注入到腔中时，会发生混频和参数增益。当谐振器被带到它的分叉能量时，探索最大可实现的增益。将这些结果与由矢量网络分析仪提供泵和信号的低温测量结果进行比较。
2022-10-03 physics.ins-det quant-ph
Coherent Control of a Superconducting Qubit with Dynamically Tunable Qubit-cavity Coupling
我们演示了耦合到超导共面波导谐振器的超导量子比特的相干控制和测量，该超导共面波导谐振器具有动态可调的量子比特-腔耦合强度。拉比振荡测量几个耦合强度，表明量子位跃迁可以关闭的因素超过1500。我们展示了如何通过快速通量脉冲在关闭状态下仍然可以访问量子位。我们用同步快通量脉冲在设备上进行脉冲延迟测量，并观察到$T_1$和$T_2$时间分别为1.6和1.9 $μ$ s。这项工作演示了如何将这种量子比特纳入量子计算架构。
2011-08-12 cond-mat.supr-con quant-ph
Exploration of superconducting multi-mode cavity architectures for quantum computing
该研究针对超导射频腔量子计算平台的算力提升需求，基于粒子加速器现有设计开展多单元SRF腔的参数化电磁仿真优化，重点分析其与transmon电路的相互作用，为同类系统研究提供设计蓝本。
2023-08-22 physics.app-ph quant-ph
Preparation of macroscopic quantum superposition states of a cavity field via coupling to a superconducting charge qubit
我们提出了如何利用含有超导电荷量子比特的微波腔产生宏观量子叠加态。基于对电荷态的测量，我们证明了单模腔场的两个宏观可区分相干态的叠加可以通过腔场与电荷量子比特的可控相互作用产生。在腔场的这种叠加被创建之后，相互作用可以被经典磁场关闭，并且在腔场和电荷量子比特之间没有信息传递。我们还讨论了两个压缩相干态叠加态的产生。
2005-07-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Cavity piezo-mechanics for superconducting-nanophotonic quantum interface
混合量子系统是实现分布式量子网络的关键。特别是，在典型的超导量子比特频率下工作的压电力学具有低热激发的特点，并提供了一个有吸引力的平台来桥接超导量子处理器和光通信信道。然而，在低温下以足够强的强相互作用集成超导和光机械元件仍然是一个巨大的挑战。在这里，我们报告了一个集成的超导腔压电光学机械平台，其中10 GHz的声子与超导和纳米光子腔中的光子同时共振耦合。受益于所实现的大的压电机械协同性（$C_\mathrm{em}\sim7$）和增强的光机械耦合的脉冲光泵，我们证明了相干相互作用在低温下通过观察有效的微波光光子转换。该混合接口在实现大规模量子通信方面迈出了实质性的一步，同时也为微波-光子纠缠和以吉赫声子为媒介的量子传感领域做出了新的探索。
2020-02-21 physics.optics quant-ph
Non-degenerate parametric resonance in tunable superconducting cavity
我们发展了一个可调谐超导腔中非简并参量共振的理论。我们专注于非线性效应所造成的非线性约瑟夫森元件连接到腔。我们分析了参数放大在一个强的非线性政权的参数不稳定性阈值，并计算最大增益值。在阈值以上，在参量振荡器状态下，线性腔响应在所有泵浦强度下在振荡器频率处发散。我们表明，这种分歧是有关的连续简并的自由振子状态的相位。应用共振输入提升简并消除发散。我们还研究了量子噪声压缩。结果表明，在强放大区，噪声经历四模压缩，并且在此区的输出信噪比可以显着超过输入值。我们还分析了模间频率转换，并确定在实现完全转换的参数。
2017-04-17 cond-mat.supr-con quant-ph
Quantifying the effects of dissipation and temperature on dynamics of a superconducting qubit-cavity system
由约瑟夫森结构成的超导电路提供了一个宏观量子二能级系统（qubit），该系统与谐振腔耦合，并通过微波信号进行工作。在这项工作中，我们研究了超导量子比特耦合到一个腔的动力学，包括在亚开尔文温度域的耗散。在第一步中，使用经典的有限元方法来模拟腔和基本电路元件以模拟约瑟夫森结。然后对电路进行量子化，利用结的能量分配比得到系统的完整哈密顿量。在得到哈密顿量的参数后，利用林德布拉德方程研究了考虑温度效应的开放量子系统的动力学行为.最后，我们得到了具有量子印记的系统随时间的频谱和/或动力学。这样的设备工作在几十毫开尔文，我们寻找一组参数，可以使观察量子行为的温度高达1 K。
2022-07-11 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
Dispersive Photon Blockade in a Superconducting Circuit
在耦合到超导电荷量子比特的超导共面波导腔中实现了介导的光子-光子相互作用。这些非共振相互作用阻止光子通过腔的传输。这种所谓的色散光子阻断的特征在于测量总透射功率，同时改变入射到腔上的光子的能谱。观察到具有四个不同台阶的阶梯，并且可以理解为与量子点中的电子输运和库仑阻塞类似。这项工作与以前的努力不同，因为腔量子比特激发保留了光子性质，而不是量子比特和光子的杂交，并为未来的凝聚态实验提供了所需的无序容忍度。
2011-05-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Coherent optical control of a superconducting microwave cavity via electro-optical dynamical back-action
该研究在毫开尔文温度下利用多模电光器件和激光脉冲实现了超导微波腔的相干控制，为量子压缩、非破坏性测量及混合量子网络等应用开辟了新途径。
2023-06-25 physics.optics quant-ph
3D cavity-based graphene superconducting quantum circuits in two-qubit architectures
National Sun Yat-Sen University（国立中山大学）；National Tsing-Hua University（国立清华大学）；Academia Sinica（中央研究院）
本研究通过三维谐振腔与二维材料超导电路的耦合，实现了双量子比特系统的量子跃迁和色散位移调控，展示了多量子比特三维transmon器件的可行性。
2025-12-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
