Microsecond resolution of quasiparticle tunneling in the single-Cooper-pair-transistor
我们提出了一个单一的库珀对晶体管，其中个别准粒子中毒事件微秒的时间分辨率观察到的射频测量。热激活的准粒子动力学的影响，因此，我们能够确定中毒和非中毒过程的能量。特别是，我们能够分配一个有效的准粒子温度parameterized中毒率。
2006-08-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Quasiparticle poisoning rate in a superconducting transmon qubit involving Majorana zero modes
由于Majorana零模在容错拓扑量子计算中的应用前景，它一直受到人们的广泛关注。近年来，人们提出了一些利用超导量子比特探测和操纵马约拉纳零模的方案。然而，操纵和读取马约拉纳零模必须保持在准粒子中毒的时间窗口。在这项工作中，我们研究了分裂transmon量子比特中的准粒子中毒问题，该量子比特包含含有Majorana零模的混合约瑟夫森结。我们证明了Majorana耦合将导致宇称混合和4π Josephson效应。此外，我们还得到了依赖于量子位参数的宇称切换率的表达式，并证明了通过量子位设计降低E_J/E_C可以大大抑制准粒子中毒。
2022-11-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Super-Poissonian noise from quasiparticle poisoning in electron transport through a pair of Majorana bound states
本文利用开放系统方法和全计数统计研究准粒子毒化对马约拉纳束缚态输运的影响，发现其导致Fano因子随偏压降低而发散的超泊松局域散粒噪声，提出噪声测量可作为探测MBSs的有效手段。
2025-04-06 cond-mat.mes-hall
Majorana qubit decoherence by quasiparticle poisoning
我们考虑的问题，准粒子中毒的马约拉纳量子位，自旋轨道耦合的半导体线被放置在（散装）超导体的顶部的基于量子阱的实现。通过利用最近的实验数据表现出的低温残留的非平衡准粒子人口在超导体的证据，我们通过分析和数值计算表明，由于准粒子隧穿到纳米线的退相时间可能是有问题的短，以允许量子位操纵。
2012-05-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Parity effect in superconducting aluminum single electron transistors with spatial gap profile controlled by film thickness
提出了一种新的抑制Al库仑阻塞器件中准粒子中毒的方法。该方法基于沿器件产生适当的能隙分布。与先前使用的技术相比，能隙由膜厚度控制。我们的运输测量证实，准粒子中毒被抑制和明确的2 $e$周期性观察只有当岛是比引线薄得多。这一结果与现有的模型一致，并提供了一种简单的方法来抑制准粒子中毒。
2006-05-08 cond-mat.mes-hall
Quasiparticle Poisoning and Quantum Coherence in a Differential Charge Qubit
我们演示了差分单库珀对盒的操作，电荷量子比特由两个铝岛组成，与地隔离，由一对小面积约瑟夫森结耦合，并与超导差分射频单电子晶体管读出。我们已经测试了四个装置，所有这些都显示出准粒子中毒的证据。微波光谱和温度依赖性的研究，其特征在于设备和库仑阶梯被证明是e周期的所有样品。然而，在非绝热电压脉冲的情况下，相干控制仍然是可能的。相干振荡实验和弛豫时间的测量进行了使用的电荷导数读出技术。
2007-05-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Dynamics of Majorana tetron qubits under quasiparticle poisoning
Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma（罗马大学物理系）
该研究针对准粒子中毒下的Majorana四元子量子比特，通过Bloch-Redfield方程推导得到稳态、宇称泄漏率和退相干率的解析表达式，为理解其时域实验数据提供了理论基础。
2026-09-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Electrostatic control of quasiparticle poisoning in a hybrid semiconductor-superconductor island
该研究针对超导器件中准粒子中毒导致性能下降的问题，在InAs/Al混合纳米线库仑岛上实现准粒子中毒的静电调控，发现栅极可使固定势垒的峰上隧穿速率变两个数量级，还探究了温度与磁场的影响。
2022-02-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Transport signatures of quasiparticle poisoning in a Majorana island
我们研究了在马约拉纳岛的准粒子中毒与正常金属铅强隧道耦合的影响。除了主要的库仑阻塞金刚石，“影子”金刚石出现，在栅极电压偏移1 e，与通过岛的激发（中毒）状态的传输一致。通过与简单模型的比较，得到了强耦合岛的宇称寿命估计值（~ 1 μs），并为弱耦合岛设定了一个界限（> 10 μs）。在高场的库仑峰的栅电压间距的波动，反映马约拉纳杂交，增强了减少杠杆臂在强耦合。在能量单位中，波动与以前的测量结果一致。
2016-12-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Floquet Quasiparticle Poisoning of Frozonium
Cornell University（康奈尔大学）
本文研究周期性驱动产生的frozonium电路，发现其动态冻结无法抑制准粒子耗散，通过Floquet框架分析准粒子过程，确定需平衡动态冻结与准粒子损耗以识别安全驱动参数。
2026-08-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Signatures of topological Josephson junctions
准粒子中毒和非绝热跃迁可能会显着缩小$4π$的实验观察窗口-周期$dc$约瑟夫森效应预测的拓扑约瑟夫森结。在这里，我们表明，开关电流测量提供了可访问的和强大的签名拓扑超导坚持存在的准粒子中毒过程。这样的测量提供了访问的相位相关的子带隙光谱和约瑟夫森电流的拓扑结时，将其与传统的约瑟夫森结与大的临界电流一起纳入一个非对称SQUID。我们还认为，泵浦探测实验与多个电流脉冲可以用来测量准粒子中毒率的拓扑结。建议的签名是特别强大的，即使在塞曼场和自旋轨道耦合的存在下，当专注于短约瑟夫森结。最后，我们还考虑微波激发的短拓扑约瑟夫森结，可以补充开关电流的测量。
2016-07-25 cond-mat.mes-hall
Scalable Designs for Quasiparticle-Poisoning-Protected Topological Quantum Computation with Majorana Zero Modes
我们提出了可扩展的量子计算机的设计组成的四个或更多的马约拉纳零模式的聚集体编码的量子位，实现在拓扑超导导线段组装成超导岛具有显着的充电能量的端部。量子信息可以根据仅测量的协议来操纵，这通过马约拉纳零模式和附近的半导体量子点之间的可调谐耦合来促进。我们所提出的结构设计具有以下主要优点：（1）由于所有拓扑超导导线都是平行的，所以磁场可以沿它们的方向排列;（2）不使用拓扑$T$结，从而避免了它们在制造和使用中可能遇到的困难;（3）准粒子中毒被充电能量所减轻;（4）Clifford操作通过相对标准的测量来执行：检测由量子涨落引起的对量子点能量、电荷或微分电容的校正;（5）它与产生良好近似魔态的策略兼容。
2017-06-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Suppression of quasiparticle poisoning in transmon qubits by gap engineering
本文提出在铝基 transmon 量子比特中利用能隙工程构建准粒子势垒，从而抑制低能 QP 隧穿，使电荷宇称保持超过 10^3 秒并降低能量弛豫率。
2024-05-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Quantum Computing with Majorana Kramers Pairs
我们提出了一个通用的门集作用于一个量子比特形成的库仑阻塞的时间反转不变的拓扑超导岛的退化基态与空间分离的马约拉纳Kramers对：“马约拉纳Kramers量子比特”。所有的门操作都是通过将Majorana Kramers对耦合到传统的超导导线来实现的。有趣的是，在这种全超导装置中，引线的能隙提供了另一层保护，使其免受准粒子中毒的影响，而与岛充电能量无关。此外，没有强磁场--这通常会减少岛的超导能隙大小--表明我们的量子比特对由于热激发引起的准粒子中毒具有独特的鲁棒性。因此，Majorana Kramers量子比特应该受益于延长的相干时间，并可能为基于Majorana的量子计算机提供替代路线。
2018-07-17 cond-mat.mes-hall
Suppressing relaxation in superconducting qubits by quasiparticle pumping
动态误差抑制技术通常用于提高量子系统的相干性。它们通过施加控制脉冲来减少移相误差，该控制脉冲被设计为逆转由环境噪声驱动的错误相干演化。然而，这种方法不能校正不可逆过程，如能量弛豫。在这项工作中，我们研究了一种互补的随机方法来减少错误：我们使用控制脉冲来动态地塑造噪声环境，而不是确定性地逆转不需要的量子比特演化。在超导量子比特的背景下，我们实施泵浦序列以减少靠近设备的未成对电子（准粒子）的数量。我们报告了70%的准粒子密度减少，导致量子位弛豫时间增加了三倍，相干性变化也相应减少。
2016-12-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Quantum Error Correction for Complex and Majorana Fermion Qubits
我们引入纠错码，可以纠正费米子宇称违反（准粒子中毒）和宇称守恒错误的复杂费米子和马约拉纳费米子系统。在建立了费米子码的性质之后，我们介绍了一种由弱自对偶经典二元纠错码构造费米子码的一般方法。我们使用这种方法来构造（i）最短的费米子码，以纠正准粒子中毒错误，（ii）几何不变的费米子码和（iii）其他代码，纠正更高的重量错误。最后，我们讨论了一个可能的物理实现这样的代码在介观超导体托管马约拉纳零模式。
2017-03-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dynamic parity recovery in a strongly driven Cooper-pair box
我们研究了一个超导电荷量子比特耦合到一个强电磁场和探针的形成的修饰态的谐振频率的变化。在大的驱动强度，超过量子位能级分裂，这揭示了众所周知的朗道-齐纳-施托克伯格（LZS）干涉结构的纵向驱动的两个能级系统。对于更强的驱动力，我们观察到LZS模式和对比度的显着变化。我们把这归因于量子比特中的光子辅助准粒子隧穿。这导致量子比特奇偶校验的恢复，消除了准粒子中毒的影响，并导致增强的干涉响应。干涉图案变得稳健的准粒子中毒，并具有良好的潜力，准确的电荷传感。
2013-08-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Kinetics of quasiparticle trapping in a Cooper-pair box
本文研究了超导岛（库珀对盒）中准粒子俘获和发射过程的动力学。在低温下，盒子上的电荷在两种状态之间波动，电子数为偶数和奇数。假设奇电子态具有最低的能量，我们评估的库珀对盒的偶数和奇数电子态的寿命分布。偶数电子态的寿命是一个指数分布的随机变量，对应于用准粒子“毒害”岛的齐次泊松过程。奇电子态的寿命分布可能偏离指数分布。这些偏差来自两个来源-超导体中准粒子态密度的特殊性和准粒子能量通过声子发射弛豫的可能性。除了寿命分布，我们还发现捕获和发射过程产生的电荷波动的谱密度。准粒子在库珀对盒中的停留时间的复杂统计可能导致噪声谱与洛伦兹形式的强烈偏离。
2007-05-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Energy relaxation of superconducting charge qubit via Andreev processes
研究了超导电荷量子比特在大能隙库珀对盒$Δ_b > Δ_r$中能量弛豫速率的基本限制。在盒$Δ_b$和库$Δ_r$中的带隙能量之间足够大的失配时，即使库中存在非平衡准粒子，“准粒子中毒”也变得无效。由于高阶（Andreev）过程，量子位弛豫仍然可能发生。在本文中，我们评估量子比特的能量弛豫率由于Andreev过程。
2007-08-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Evidence of Cooper pair pumping with combined flux and voltage control
我们在实验上证明了单岛介观结构中库珀对的抽运。岛通过SQUID（超导量子干涉器件）回路连接到导线。施加同步的通量和电压信号，由此SQUID的约瑟夫森能量和栅极电荷被调谐。从电流-电压特性可以看出，泵浦电流在测量时间尺度上以1 e级的步长增加，这是由于准粒子中毒，但我们认为电荷的输运是由于库珀对。
2004-10-29 cond-mat.mes-hall
Effect of quantum fluctuations on even-odd energy difference in a Cooper-pair box
研究了量子电荷涨落对超导岛（库珀对盒）与大超导体隧道结偶奇能差的影响。奇偶能量差对于理解准粒子“中毒”效应是很重要的，它决定了准粒子在库珀对盒中的激活能。我们发现，由于量子电荷涨落引起的激活能的重整化依赖于结的无量纲正常态电导g_T，并且在g_T >> 1时变得很强。
2007-03-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Unveiling Majorana Quasiparticles by a Quantum Phase Transition: Proposal of a Current Switch
我们提出了一种理论方法的基础上构成的干涉仪由两个量子点不对称耦合到孤立的马约拉纳准粒子（MQPs），躺在两个拓扑Kitaev链的边缘，分别通过耦合$(t+Δ)$和$(Δ-t)$。这种设置使我们能够以一种与零偏置峰值特征截然不同的方式探测MQPs。（i）对于连接到两个链的上部点，装置将两个MQP感知为普通费米子，并且电流仅穿过下部点，因为上部点中的电流由于超导能隙的存在而被阻止;和（ii）通过稍微抑制上面的点与一条链的杂交，电流突然切换到流过这个点，一旦被捕获的电子作为连续体（BIC）中的束缚态，（Phys. Rev. B 93，165116（2016））出现在下面的点中。这种在上点和下点之间的电流切换表征了这里提出的量子相变（QPT），其是转变的控制参数$t/Δ$的比率。该QPT与从普通的费米子激发制度到干涉仪中的MQP的变化相关联，这使得不仅能够基本揭示MQP，而且还产生由它们辅助的电流开关。
2016-11-14 cond-mat.mes-hall
Josephson quantum mechanics at odd parity
本研究理论分析了嵌入电磁环境的奇宇称约瑟夫森结，揭示了准粒子中毒解除超电流淬灭、奇宇称下施密德转变临界阻抗增大四倍及奇态超电流更高的现象。
2023-09-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Phonon down-conversion by normal metals for superconducting devices
Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心）；RWTH Aachen University（亚琛工业大学）；Technology Innovation Institute（技术创新研究所）
研究超导器件中因准粒子导致的配对破坏声子中毒机制，通过基于动力学方程的模型，研究普通金属膜下转换缓解该机制，发现下转换效率在有限金属厚度范围接近最优，最小近最优厚度约为微米量级。
2026-10-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Fully gapped superconductivity in magic-angle graphene Cooper-pair islands
ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）
在魔角扭转双层石墨烯中实现单片混合量子点器件，结合静电约束和可调超导性，展示超导岛和邻近量子点两种混合系统，用于研究平带超导与强库仑排斥的竞争。
2026-10-19 cond-mat.mes-hall
Rf-induced transport of Cooper pairs in superconducting single electron transistors in a dissipative environment
我们研究了低温和低电压偏置的超导铝单电子晶体管中的电荷输运在耗散环境中，实现为芯片上的高欧姆铬微带。在我们的具有相对大的充电能量值Ec > EJ的样品中，其中EJ是约瑟夫森耦合的能量，发现两种传输机制占主导地位，两者都基于单个库珀对的离散隧穿：取决于栅极电压Vg，经由晶体管岛的对的顺序隧穿（在点Qg = CgVg = e mod（2 e）周围的晶体管的打开状态下，其中Cg是栅极电容）或它们通过晶体管的共隧穿（对于远离这些点的Qg）被发现在净电流中占主导。由于我们的晶体管的开放状态已被发现是不稳定的准粒子中毒，高频栅极循环（在f ~ 1 MHz）被应用于研究顺序隧穿机制。一个简单的模型的基础上的主方程被发现是在一个很好的协议与实验数据。
2003-12-05 cond-mat.mes-hall
1 minute parity lifetime of a NbTiN Cooper-pair transistor
超导岛的基态的宇称调制是库珀对凝聚体的存在的直接结果，偏好偶数个载流子。奇数未成对准粒子的附加能量等于超导能隙$Δ$，在低温极限下抑制单电子跳跃。控制准粒子占据对于超导量子比特是至关重要的，因为单电子隧穿导致退相干。特别是，拓扑量子计算依赖于宇称控制和读出的马约拉纳束缚态。在这里，我们提出的奇偶性调制的第一次铌钛氮化物（NbTiN）库珀对晶体管耦合到铝（Al）的引线。我们表明，该电路是兼容的磁场的要求在100 mT的范围内诱导拓扑超导自旋轨道耦合纳米线。我们观察到的宇称寿命超过1分钟是几个数量级高于所需的门时间的磁通控制编织的马约拉纳状态。我们的研究结果很容易地表明，NbTiN岛可以奇偶控制，因此提供了一个很好的平台，超导相干电路工作在磁场。
2015-01-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Probing Majorana bound states via a pn-junction containing a quantum dot
我们提出了一个替代路线，用于检测马约拉纳束缚态（MBSs）的传输实验相结合的拓扑超导性与量子光学在超导$pn$结包含一个量子点（QD）。我们考虑一个拓扑超导体（TSC）托管两个马约拉纳束缚态在其边界（$n$侧）。在一个有效的低能量模型中，MBS相干隧道耦合到量子点上的自旋分裂电子能级，该量子点靠近其中一个MBS。QD上的孔隧道耦合到正常导电储层（$p$侧）。通过电子-空穴复合，发射出光学范围内的光子，这些光子通过复合的电子具有关于MBS性质的直接信息。使用主方程的方法，我们计算偏振分辨光子发射强度（PEI）。在弱耦合制度之间的MBSs和QD，我们找到了一个分析表达式的PEI，它可以清楚地区分的情况下，以及分离的MBSs在零能量重叠的MBSs。对于分离的MBS，马约拉纳自旋极化由与QD上的两个自旋状态相关联的两个PEI峰的相对宽度给出。对于重叠的MBS，耦合到遥远的（非本地）MBS的发射峰的移位。此外，我们表明，准粒子中毒（QP）的影响PEI急剧改变其散粒噪声从super-Poissonian到sub-Poissonian。在强耦合区，由于自旋混合效应，PEI中出现更多的共振。最后，我们评论如何使用马约拉纳纳米线实现我们的建议。
2022-12-01 cond-mat.mes-hall
Milestones toward Majorana-based quantum computing
我们介绍了一个方案的制备，操纵和读出的马约拉纳零模式的半导体导线介观超导岛。我们的方法综合了材料生长的最新进展与量子点实验中常用的工具，包括隧道势垒和库仑效应的栅极控制，电荷传感和电荷泵。我们概述了零模检测和量子计算之间的一系列里程碑，包括（1）使用邻近电荷传感器或泵浦电流检测非阿贝尔任意子的融合规则;（2）验证原型拓扑量子比特;（3）通过在分支几何中编织来演示非阿贝尔统计。前两个里程碑只需要一根带有两个岛的单线，并且还可以灵敏地测量系统的激发间隙、准粒子中毒率、残留马约拉纳零模分裂和拓扑量子比特相干时间。这些预编织实验也可以适用于其他操纵和读出方案。
2016-04-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Correlated Charge Noise and Relaxation Errors in Superconducting Qubits
建造量子计算机的核心挑战是纠错。与仅对一种类型的错误敏感的经典位不同，量子位（“量子位”）对两种类型的错误敏感，对应于量子位状态关于$X$ -和$Z$ -方向的翻转。虽然海森堡不确定原理排除了对单个量子位上的$X$和$Z$翻转的同时监测，但可以将量子信息编码在纠缠量子位的大阵列中，从而能够精确监测系统中的所有错误，前提是错误率低。另一个关键要求是错误不能相互关联。在这里，我们描述了一个超导多量子比特电路，并发现电荷波动高度相关的长度尺度超过600~ $μ$ m;此外，离散的电荷跳跃伴随着一个强大的瞬态抑制量子比特能量弛豫时间在毫米级芯片。由此产生的相关误差解释的充电事件和声子介导的准粒子中毒与吸收的伽马射线和宇宙射线μ子在量子位基板。稳健的量子纠错将需要开发缓解策略，以保护多量子位阵列免受粒子碰撞引起的相关错误的影响。
2020-12-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Interferometric Single-Shot Parity Measurement in an InAs-Al Hybrid Device
本研究在InAs-Al异质结构栅极纳米线中实现费米子宇称单次干涉测量，验证了马约拉纳零模宇称特性，达成1%的测量错误概率，推进拓扑量子计算基础操作研究。
2024-04-02 cond-mat.mes-hall
Surface charge-transfer doping a quantum-confined silver monolayer beneath epitaxial graphene
最近，石墨烯/SiC界面已经成为一个通用的平台，否则不稳定的，单元素，二维（2D）层通过嵌入外延。它们内部覆盖了一个带有顶部石墨烯的范德华异质结构，构成了一类新的量子材料，与它们的母体大块晶体相比具有惊人的特性。嵌入银提出了一个典型的例子，其中2D量子限制和反转对称性破缺需要金属到半导体的转变。然而，很少有人知道相关的未被占领的国家，和控制费米能级的位置跨越带隙将是可取的。在这里，我们通过原位钾沉积对石墨烯/2D-Ag/SiC异质叠层进行n型掺杂，并通过基于同步加速器的角度分辨光电子能谱学探测其能带结构。虽然在$10^{14}$ cm $^{-2}$数量级上的诱导载流子密度还不足以达到银导带的起始，但是石墨烯的能带排列相对于刚性移动的Ag价带和衬底芯能级而改变。我们进一步证明了一个有序的钾吸附层（$2\times 2$相对于石墨烯）与自由电子的分散，通过增强金属化的异质叠层抑制等离子体准粒子在石墨烯。我们的研究结果建立了表面电荷转移掺杂作为一种有效的处理，以修改能带排列和电子性质的范德华异质结构组装从石墨烯和一种新型的单层量子材料。
2022-06-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
