Optical Direct Write of Dolan--Niemeyer-Bridge Junctions for Transmon Qubits
我们的特点是高相干transmon量子位制造的直写光刻系统。多层蒸发和氧化允许我们通过减小有效隧穿面积和增加势垒厚度来改变临界电流密度。在施加抗蚀剂之前以及在蒸发之前再次进行表面处理，导致高相干性器件。通过优化的表面处理，我们实现了能量弛豫$T_1$时间超过$80\ μ$ s的三维transmon量子位与约瑟夫森结光刻面积为2 $μ\mathrm{m}^2$。
2021-08-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Top-transmon: hybrid superconducting qubit for parity-protected quantum computation
由非耦合的马约拉纳费米子构造的量子比特被保护不受退相干的影响，但要进行量子计算，这种拓扑保护需要被打破。宇称保护的量子计算以一种最小侵入的方式打破了这种保护，通过直接耦合到系统的费米子宇称-而不管任何准粒子激发。在这里，我们建议使用超导电荷量子比特在传输线谐振器（一个所谓的transmon）执行奇偶保护旋转和读出的拓扑（顶部）量子比特。与使用通量量子比特的早期提议相比，其优点在于可以以指数精度打开和关闭耦合，从而有望降低对电荷噪声的敏感性。
2011-05-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Performance Analysis of Superconductor-constriction-Superconductor Transmon Qubits
本文通过Ginzburg-Landau理论计算分析了用ScS纳米桥结替代SIS约瑟夫森结的超导transmon量子比特，发现其电荷色散改善但非谐性降低，并为吉赫兹频率工作提供了材料与尺寸设计框架。
2024-06-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Bulk and surface loss in superconducting transmon qubits
超导transmon量子比特的退相干被认为与衬底表面上的二能级系统的表面损耗一致。在这里，我们提出了一个研究transmon设备的表面损耗，明确设计有不同的灵敏度不同的表面损耗贡献者。我们的实验还包括两个特定的不同的蓝宝石衬底，这揭示了一个尚未未知的额外的损失机制以外的衬底表面损失的发病。在不同的晶圆和设备的测试证明了实质性的变化，我们强调的重要性，测试大量的设备解开不同的退相干源。
2015-09-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Approaching ultra-strong coupling in Transmon circuit-QED using a high-impedance resonator
在这个实验中，我们将超导量子比特耦合到高阻抗$645\ Ω$微波谐振器中。这样做会导致大的量子位-谐振器耦合率$g$，通过$2g\simeq 910$ MHz的大真空拉比分裂测量。耦合是量子位和谐振器振荡频率$ω$的重要部分，使我们的系统接近于超强耦合状态（$\bar{g}=g/ω=0.071$处于谐振状态）。将这种设置与真空间隙量子结构相结合，显示了深入到具有量子比特的超强耦合$\bar{g} \sim 0.45$的潜力。
2017-04-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Meissner transmon qubit - architecture and characterization
我们提出了一种新型的跨导分裂结量子比特，它可以通过相邻超导薄膜电极中的迈斯纳屏蔽电流进行调谐。最佳检测弛豫时间（$T_1$）为50 $μ$ s量级，失相时间（$T_2$）约为40 $μ$ s。在磁场的作用下，所获得的振荡周期比通常的基于SQUID的transmon量子比特小得多，从而实现了强的有效场放大。这种迈斯纳量子比特允许与超导涡旋的有效耦合。本文对耦合到Abrikosov涡旋的量子比特的无辐射能量弛豫进行了定量分析。相干量子振荡的观测提供了强有力的证据，证明涡旋可以存在于不同位置态的相干量子叠加态中。根据我们提出的模型，波函数崩溃定义为Caldeira-Leggett耗散与涡核的粘性运动。
2015-05-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Autler-Townes splitting in a three-dimensional transmon superconducting qubit
我们在温度为22 mK的三维Cu微波腔中观察到了Al/AlOx/Al超导transmon量子比特中的Autler-Townes二重态。使用脉冲微波光谱，三个最低的transmon能级被隔离，消除了更高的量子位模式和腔模式的不必要的影响。transmon的长相干时间（~40 us）使我们能够在远小于transmon水平非谐性（177 MHz）的驱动振幅下观察到清晰的Autler-Townes分裂。没有自由参数的三层密度矩阵模拟提供了对数据的极好拟合。在最大分离时，在该实验中实现的暗态的保真度估计为99.6- 99.9%。
2013-08-02 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph quant-ph
Controlled-Z gate for transmon qubits coupled by semiconductor junctions
我们分析了两个量子位通过外延半导体结的耦合。特别是，我们考虑三种配置，包括对transmons或gatemons，以及gatemon一样的两个量子位形成的外延四端结。这三种配置通过向半导体结附近的金属栅极施加电压来提供量子位之间的相互作用的电控制，并且可以用于自然地实现受控Z栅极（CZ）。我们计算了这种CZ门的保真度和定时。我们证明了在没有退相干的情况下，CZ门可以在$50\ {\rm ns}$下进行，门误差低于$10^{-4}$。
2018-01-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Measurement-induced entanglement of two transmon qubits by a single photon
按需在遥远的量子比特之间产生纠缠是分布式量子计算的必要组成部分。我们提出了一个纠缠方案，通过检测一个光子通过一个马赫-曾德尔干涉仪，每个臂上有一个transmon量子比特，允许单次确定性纠缠的产生。纠缠的产生本质上依赖于超导微波结构允许实现量子比特和光子之间的强耦合。通过光子计数器检测光子，实现奇偶性测量，并将两个量子比特的波函数投影到最大纠缠态上。最重要的是，纠缠的产生预示着我们的协议是不容易受到光子损失，由于单光子的不可分割的性质。
2017-05-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Magnetic-Field-Compatible Superconducting Transmon Qubit
我们提出了一种基于混合超导体的超导量子比特器件，它在高达1 T的磁场下保持相干。量子位跃迁频率表现出随磁场的周期性振荡，这与由于穿过邻近化的半导体纳米线结的截面的磁通量而引起的干扰效应一致。随着诱导超导的复苏，在高磁场下出现了额外的相干模式，我们将其归因于量子比特和低能Andreev态的相互作用。
2021-01-13 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
Prospects of cooling a mechanical resonator with a transmon qubit in c-QED setup
基于超导量子比特的混合器件已经成为控制宏观谐振器量子态的一个有前途的平台。量子比特所增加的非线性可以是这种控制的宝贵资源。在这里，我们研究一个混合系统组成的机械谐振器纵向耦合到transmon量子比特。量子位读出可以通过耦合到读出模式来完成，如在c-QED设置中。机械谐振器和transmon量子比特之间的耦合可以通过调制SQUID电感来实现。在这样一个三方系统中，我们分析了所有三个模式分散耦合时的机械模式的稳态占领。我们使用量子噪声和Lindblad形式主义表明，边带冷却的机械模式到其基态是可以实现的。我们进一步实验证明，热机械运动的测量是可能的色散极限，同时保持量子比特和机械模式之间的大耦合。我们的理论计算表明，单光子强耦合是在实验范围内，在这样的混合设备。
2022-05-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Minimal Kitaev-transmon qubit based on double quantum dots
提出基于双量子点Kitaev链的混合Kitaev-Transmon量子比特，利用4π-Josephson效应和宇称子空间，通过电路QED光谱学观察Majorana束缚态特征并提取Majorana极化。
2023-09-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Greenberger-Horne-Zeilinger generation protocol for N superconducting transmon qubits capacitively coupled to a quantum bus
我们提出了一个电路量子电动力学（QED）实现的协议，以产生一个格林伯格-霍恩-蔡林格（GHZ）状态的$N$超导transmon量子比特均匀耦合到超导传输线谐振器在色散极限。我们推导出一个有效的哈密顿量与成对的XY型，$\tilde{g}(XX+YY)$，可以全局控制的量子比特交换相互作用。从可分离的初始状态开始，这些相互作用允许在时间$t_{\text{GHZ}}\sim \tilde{g}^{-1}$内生成多量子比特GHZ状态。我们讨论了如何探测生成态的非局域性和真正的$N$ -粒子纠缠。最后，我们研究所提出的计划的稳定性，在物理参数的不均匀性。
2011-09-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Chaotic fluctuations in a universal set of transmon qubit gates
Freie Universität Berlin（柏林自由大学）；University of Cologne（科隆大学）
研究通过分析时间演算算子的瞬时本相位曲率，识别受混沌波动影响的子空间，发现高速纠缠门在接近量子速度极限时出现部分混沌动力学。
2024-01-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Microwave-based Arbitrary CPHASE Gates for Transmon Qubits
超导transmon量子比特在量子计算和量子模拟中具有重要的应用价值。量子化学模拟算法的一个关键组成部分是将演化分解为小步骤，这自然会导致需要非最大纠缠的任意CPHASE门。在这里，我们设计这样的微波为基础的门使用一个解析可解的方法，导致平滑，简单的脉冲。我们使用局部不变量的$SU(4)$中的演化算子开发的脉冲协议，它允许连续调谐的相位的构建方法。我们发现CPHASE结晶度超过$0.999$，门时间低至$100\text{ ns}$。
2019-08-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Coherence and Decay of Higher Energy Levels of a Superconducting Transmon Qubit
我们测量了超导transmon量子比特的高能级的相干性和连续衰变动力学。通过对每个连续的跃迁频率施加连续的$π$脉冲，我们将量子比特从基态激发到其第四激发能级，并表征每个状态的衰变和相干性。我们发现衰变进行主要顺序，与弛豫时间超过20 $μ$ s的所有过渡。我们还提供了一个直接测量这些水平的电荷分散通过分析拍频模式在拉姆齐条纹。结果证明了在transmon量子比特中使用更高能级来编码量子信息的可行性。
2014-12-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Comment on: "Introducing the Transmon: a new superconducting qubit from optimizing the Cooper Pair Box"
根据原始论文作者和本评论作者之间的相互协议，本评论已被撤回。
2009-05-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Investigating microwave loss of SiGe using superconducting transmon qubits
硅锗（SiGe）是一种具有从晶体管到电光调制器和量子点的多种应用的材料。SiGe的不同性质也使其对涉及超导量子计算的实现具有吸引力。在这里，我们演示了在SiGe层上制作transmon量子比特，并研究了SiGe在低温和单光子微波功率下的微波损耗特性。我们发现弛豫时间高达100 $μ$ s，对应的品质因数Q大于4 M的大垫transmons。获得的高Q值表明SiGe/Si异质结构与超导量子线路的现有技术性能兼容。
2021-03-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
Many-Body Interactions with Tunable-Coupling Transmon Qubits
超导电路中多体相互作用的有效实现允许实现多体纠缠和拓扑码，以及高度相关的费米子系统的有效模拟。我们提出了可调transmon共振器耦合的快速多量子位相互作用的工程。这种动力学是通过调制嵌入在transmon器件中的超导量子干涉器件回路的磁通量来获得的。我们认为，在一个现实的情况下，拟议的实施方案的可行性，并讨论潜在的应用。
2014-07-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Spurious Antenna Modes of the Transmon Qubit
超导量子比特是对断裂辐射的共振吸收体。形成量子位电容的金属垫支持频率为100 GHz的驻波模式;这些模式通过其电偶极矩与自由空间阻抗强耦合。虽然3D transmon量子比特的天线模式很容易被视为谐振偶极子，但其他2D量子比特类型可以被理解为线环天线或折叠偶极子的孔径。对于典型的约瑟夫森结参数，该结提供了与基本天线模式的合理的共轭匹配。我们计算了黑体辐射共振吸收对准粒子中毒的贡献。我们将我们的分析扩展到量子比特频率处的耗散，其中辐射损耗提供了量子比特能量弛豫时间的最终限制。对量子比特的寄生天线模式的清楚理解将允许对破坏辐射不敏感并且在量子比特频率处显示出减少的辐射损耗的设计。
2021-04-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Correlating decoherence in transmon qubits: Low frequency noise by single fluctuators
我们报告了对一个高度相干的、不可调谐的超导transmon量子比特的长期测量，揭示了相干时间和量子比特跃迁频率中的低频突发噪声。我们通过同时测量量子比特的弛豫和退相速率以及其谐振频率来实现这一点。这些参数之间的相关性的分析产生的约瑟夫森量子比特的内在退相干机制的微观起源的信息。我们的结果与少数位于超导薄膜边缘的微观二能级系统相一致，这一点通过光谱噪声分析得到了进一步的证实。
2019-06-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Critical fluorescence of a transmon at the Schmid transition
研究了微波光子与高阻电路中的transmon量子比特的非弹性散射。当阻抗达到临界值时，transmon经历电荷局域化（Schmid）转变。由于独特的transmon能级结构，荧光光谱带有跃迁点的特征。在较高的电路阻抗，准弹性光子散射的非弹性散射截面的主要部分，我们发现它依赖于量子比特和电路参数。
2020-12-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Nonlinear microwave photon-occupancy of a driven resonator strongly coupled to a transmon qubit
我们在20 $\,$ mK下测量了薄膜超导集总元件谐振器中与transmon量子位耦合的光子占有率，并发现了对所施加的微波功率的非线性依赖性。transmon谐振器系统在强色散区中操作，其中由于谐振器中存在的单个微波光子引起的交流斯塔克位移（$2χ$）大于量子位跃迁的线宽（$Γ$）。当谐振器在$5.474325\,$ GHz相干驱动时，transmon在$4.982\,$ GHz的跃迁光谱显示出分辨良好的峰，每个峰对应于谐振器的单个光子数状态。由相对峰高，我们得到光子态的占有率和谐振腔的平均光子占有率$\bar{n}$。我们观察到的非线性变化的$\bar{n}$与所施加的驱动功率$P_{rf}$为$\bar{n} < 5$和比较我们的结果的数值模拟的系统浴主方程在稳态下，以及一个半经典模型的谐振器，其中包括Jaynes-Cummings之间的transmon和谐振器。我们发现使用这两个模型和分析表明，非线性行为主要是由于量子比特诱导的Jaynes-Cummings非线性引起的谐振频率的变化，良好的定量协议。
2015-10-31 cond-mat.mes-hall quant-ph
Decay of transmon qubit in a broadband one-dimensional cavity
Department of Applied and Theoretical Physics, Novosibirsk State Technical University（新西伯利亚国立技术大学应用与理论物理系）
研究超导transmon量子比特与宽带一维腔体模式的衰减动力学，通过解析方法推导共振频率偏移和宽度，揭示马尔可夫与非马尔可夫两种动态 regime 的区别及耦合对衰减的影响。
2026-04-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Robustness of error-suppressing entangling gates in cavity-coupled transmon qubits
超导transmon量子位由于其长的相干时间和其可扩展到更大的量子位网络而构成用于量子信息处理的最有前途的平台之一。然而，它们的弱非谐谱导致多量子比特系统中的谱拥挤，这使得在避免泄漏错误的同时实现快速、高保真的门变得具有挑战性。为了应对这一挑战，我们使用了一种称为SWIPHT的协议[Phys. Rev. B 91，161405（R）（2015）]，该协议产生平滑、简单的微波脉冲，旨在通过频谱选择性抑制泄漏，而不牺牲门速度。在这里，我们确定SWIPHT是有效的参数制度，并证明在这些制度中，它系统地产生两个量子比特的门的量子数为腔耦合transmons在99.6%-99.9%的范围内，门时间快至23 ns。我们的研究结果是从完整的数值模拟，包括当前的实验水平的放松和退相。这些高结晶度持续在广泛的系统参数，包括许多目前的实验设置，是不敏感的小参数变化和脉冲缺陷。
2017-07-31 cond-mat.mes-hall quant-ph
Majorana oscillations and parity crossings in semiconductor-nanowire-based transmon qubits
我们表明，微波（MW）光谱在超导纳米线为基础的transmon量子比特提供了一个强有力的签名的存在下，在结中的马约拉纳束缚态。这是由于外部磁场将导线调谐到拓扑状态，并且由于它们在有限长度导线中的波函数空间重叠，出现的马约拉纳模式的能量分裂在零能量附近振荡。特别是，我们讨论了如何这些马约拉纳振荡，以及伴随的费米子宇称开关的基态的交界处，导致不同的光谱特征-在一个间歇的可见性的吸收线的形式-强烈偏离标准transmon行为。相比之下，非振荡零模式，如拓扑平凡的Andreev束缚态产生足够光滑的潜力，表现出整体标准transmon响应。MW响应中的这些差异可以帮助确定连接是否包含拓扑马约拉纳。
2020-10-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Large flux-mediated coupling in hybrid electromechanical system with a transmon qubit
控制大质量振荡器的量子态对于一些技术应用和测试量子力学的基本极限是重要的。向振荡器添加内部自由度可以是用于这种控制的有价值的资源。最近，基于电荷介导耦合的使用超导量子比特的混合机电系统已经相当成功。在这里，我们实现了一个混合装置，由超导transmon量子比特和使用磁通耦合的机械谐振器组成。这种耦合源于超导相穿过隧道结的量子干涉。我们证明了真空机电耦合率高达4 kHz的transmon量子位与读出腔共振。因此，通过驱动平均占有率远低于一个光子的混合模式来检测机械谐振器的热运动。通过将量子比特从腔中调谐出来，机电耦合可以增强到40 kHz。在这个极限下，机械谐振器上的小相干驱动导致量子比特谱的分裂，并且我们观察到由Landau-Zener-Stückelberg效应引起的干涉签名。随着量子比特相干性的改善，该系统提供了一个实现丰富相互作用的新平台，并可能提供对量子运动态的完全控制。
2020-10-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Controlling the spontaneous emission of a superconducting transmon qubit
我们提出了一个电路QED架构中的七个transmon量子比特的相干性的详细表征。我们发现，自发发射率的强烈影响，远离谐振腔的模式，可以理解内的半经典电路模型。仔细分析自发量子比特衰变到微波传输线腔中的过程，可以准确地预测量子比特的寿命，时间上超过两个数量级，频率上超过一个倍频程。相干时间$T_1$和$T_2^*$超过微秒的可重复性证明。
2008-03-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
A fast tunable 3D-transmon architecture for superconducting qubit-based hybrid devices
超导量子位利用约瑟夫森结的强非线性。通过电流偏置或通过磁通量来控制约瑟夫森非线性，可以是在由超导量子比特组成的混合系统中带来可调谐性的有价值的资源。为了实现这样的控制，在这里，我们将一个快速通量线的频率可调transmon量子位在3D腔结构。我们研究了磁通相关的动态范围，从无约束状态的弛豫，和磁通线的带宽。使用时域测量，我们探测transmon的弛豫从更高的能级后填充腔与$\approx 2.1\times10^4$光子。对于实验所用的器件，我们发现相干恢复所对应的重现时间为4.8~ $μ$ s。我们使用快通量线来调谐量子比特频率，并演示了腔和量子比特模式之间的单个激发的交换。通过测量转移布居与理论预测的偏差，我们估计通量线的带宽为$\approx$ ~100 MHz，受到设计中寄生效应的限制。这些结果表明，在这里采取的方法来实现一个快速的磁通线在一个3D腔可能是有用的基于超导量子位的混合设备。
2022-04-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
A gate tunable transmon qubit in planar Ge
本文在平面锗中制备了栅极可调transmon量子比特，通过铝诱导二维空穴气超导并集成Xmon电路，展示了宽频率可调性和最高75 ns相干时间，为第四族CMOS兼容材料中的新型混合与受保护量子比特开辟了道路。
2024-03-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Suppressed Charge Dispersion via Resonant Tunneling in a Single-Channel Transmon
我们证明了强抑制的电荷分散在一个基于超导体的transmon量子比特跨越约瑟夫森共振与结中的量子点。在共振时，色散与具有相应约瑟夫森和充电能量的常规transmons相比大幅减少。我们开发了一个模型的量子比特色散的单通道共振，这是在定量协议与实验数据。
2019-11-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Measurements of Quasiparticle Tunneling Dynamics in a Bandgap-Engineered Transmon Qubit
我们已经设计了transmon量子比特的带隙分布相结合的掺杂氧的铝隧道结电极和清洁铝作为准粒子陷阱，调查由于准粒子隧穿的能量弛豫。量子位的弛豫时间$T_1$被证明是不敏感的带隙工程。在相对较低的$E_J/E_C$下工作，使得transmon跃迁频率明显依赖于电荷宇称，从而使我们能够检测到穿过量子位结的准粒子隧穿。准粒子动力学已被研究，通过监测的频率切换由于偶/奇宇称变化的实时。它表明开关时间快于10 $μ$ s，表明必须减少准粒子诱导的弛豫以实现远长于100 $μ$ s的$T_1$。
2011-12-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Electronically-controlled one- and two-qubit gates for transmon quasicharge qubits
University of Queensland（昆士兰大学）；University of Sydney（悉尼大学）；Concordia University（康考迪亚大学）
本研究提出利用拓扑超导体形成的隧道结实现单量子比特和双量子比特门，通过动态4π周期约瑟夫森效应，展示了一种基于最小Kitaev链量子点结的准电荷量子比特门实现策略。
2026-01-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Generalized transmon Hamiltonian for Andreev spin qubits
Jožef Stefan Institute（约瑟夫·斯蒂芬研究所）；Faculty of Mathematics and Physics, University of Ljubljana（卢布尔雅那大学数学物理学院）
研究基于转子哈密顿量的量子点嵌入超导体结中的相互作用问题，通过富尔曼带近似方法精确对角化并描述低能现象。
2024-02-03 cond-mat.mes-hall 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
Towards a hybrid 3D transmon qubit with topological insulator-based Josephson junctions
该研究利用拓扑绝缘体约瑟夫森结构建混合3D transmon量子比特，通过系统表征和高质量腔体测量，探索栅极可调性与噪声鲁棒性等新功能。
2025-06-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Flux-mediated optomechanics with a transmon qubit in the single-photon ultrastrong-coupling regime
我们提出了一个利用超导量子比特在量子水平上控制射频机械谐振器的方案。电路的机械部分由一个悬浮的微米长的梁组成，该梁嵌入超导量子干涉器件（SQUID）的回路中，并与transmon量子比特并联连接。使用现实的参数，从最近的实验与类似的设备，我们表明，这种配置可以使可调的光机械相互作用的单光子超强耦合制度，其中的辐射压力耦合强度大于transmon衰减率和机械频率。我们调查的动力学驱动系统的耦合强度的范围内，并找到一个最佳的制度，基态冷却，与以前的理论研究考虑线性腔。此外，我们数值演示了一个协议，用于产生混合离散和连续变量纠缠以及力学薛定谔猫态，我们的研究结果表明，在单量子点上使用超导量子比特控制大质量物体的机械运动是可能的。光子水平，并且可以实现混合量子技术中的应用以及量子力学的基本测试。
2020-06-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Effect of quasiparticles on the parameters of a gap-engineered transmon
本研究分析了能隙不等的约瑟夫森结构成的transmon中，准粒子对其频移和弛豫率的影响，发现能隙差可引发反常正频移与弛豫率共振效应，并提出借此探究准粒子能量分布细节。
2025-07-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
High-frequency readout free from transmon multi-excitation resonances
针对超导transmon量子比特传统读出受多激发共振限制、保真度低的问题，本研究通过将读出频率提至transmon频率的12倍大幅失谐，指数抑制虚假共振，实现99.93%的量子非破坏测量保真度，泄漏率仅0.02%。
2025-01-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Recovery dynamics of a gap-engineered transmon after a quasiparticle burst
Yale University（耶鲁大学）；Northrop Grumman Corporation（诺斯罗普·格鲁曼公司）；Stanford University（斯坦福大学）；Yale Quantum Institute（耶鲁量子研究所）；Google Quantum AI（谷歌量子AI）
研究通过间隙工程减少准粒子爆发对transmon量子比特相干性的破坏，发现声子热化缓慢是限制效果的因素。
2026-02-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dissipation by normal-metal traps in transmon qubits
准粒子是超导量子位弛豫和退相干的内在来源。最近的工作表明，正常金属陷阱可以用来疏散准粒子，并有可能提高量子比特的寿命。在这里，我们研究了正常金属本身可以引入量子位弛豫的程度。我们确定正常金属内的欧姆损耗和隧道电流通过正常的金属超导体界面作为相关的弛豫机制。我们发现，欧姆损耗的贡献强烈依赖于设备和陷阱的几何形状，作为一个结果，在量子比特的不均匀电场。另一方面，由于隧穿电流引起的品质因数的校正对准粒子的非平衡分布函数高度敏感。总的来说，我们表明，即使选择低于最佳参数，正常金属陷阱的存在并不影响国家的最先进的量子位的品质因数。
2018-03-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Optimal configurations for normal-metal traps in transmon qubits
控制准粒子动力学可以提高超导器件的性能。例如，它已被证明在增加超导量子比特的寿命和稳定性方面是有效的。在这里，我们研究如何优化transmon型量子比特中的正常金属陷阱的位置。当陷阱的大小增加超过一定的特征长度时，几何形状和陷阱位置的细节，甚至陷阱的数量，变得重要。我们讨论了一些实验相关的例子如何缩短过剩准粒子密度的衰变时间。此外，我们发现，在约瑟夫森结附近的陷阱可以降低该结附近的稳态准粒子密度，从而抑制准粒子诱导的量子比特的弛豫速率。这样的陷阱也减少了准粒子产生率波动的影响，使量子比特更加稳定。
2017-12-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Anomalous magnetic flux via junction twist-angle in a triplet-superconducting transmon qubit
本研究提出由三重态超导体构成的带扭转角c轴结，可调控transmon量子比特的库珀对隧穿强度并产生零场反常磁通量，为量子比特优化设计提供了新的零场调控途径。
2024-03-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Transmon-qubit readout using in-situ bifurcation amplification in the mesoscopic regime
提出利用腔中极化激元测量器在介观少光子区域的原位分岔锁存机制实现 transmon 量子比特读出，获得 98.6% 单次保真度且无需外部量子极限放大器。
2024-01-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Enhancing Circuit Fidelity in Transmon Qubit Rings via Operation Duration Tuning under Strong Connectivity Noise
School of Physics and Technology, Wuhan University（武汉大学物理科学与技术学院）；Quantum Science Center of Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area（粤港澳大湾区量子科学中心）；Department of Physics, City University of Hong Kong（香港城市大学物理系）；City University of Hong Kong Shenzhen Research Institute（香港城市大学深圳研究院）
研究通过调谐门操作持续时间在强连接噪声下提升超导transmon量子环的电路保真度，发现局部最大保真度在不同量子比特数和操作类型下均一致，并开发了监督机器学习模型预测最优操作持续时间。
2026-02-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Higher Josephson harmonics in a tunable double-junction transmon qubit
Niels Bohr Institute, University of Copenhagen（哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所）
研究可调谐双结transmon量子比特中的约瑟夫森谐波，通过超导电路元件及相关模型和光谱分析，分辨出二次谐波，确定磁通甜点，为受保护量子比特和可定制微波器件提供途径。
2026-07-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
High-Fidelity Transmon Reset with a Multimode Acoustic Resonator
ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院）
利用多模声学谐振器实现Transmon量子比特的高保真度重置，通过冷 phononic 浴降低激发态人口，提升量子电路的初始化精度。
2026-09-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Engineering Entangled Coherent States of Magnons and Phonons via a Transmon Qubit
提出由 transmon 量子比特经磁通介导耦合 YIG 磁振子或机械声子双模的混合架构，利用辐射压力型相互作用制备并高保真读出 ECS 与 Bell 态。
2023-09-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Fast and Unconditional All-Microwave Reset of a Superconducting Qubit
主动量子位重置是许多量子算法中的关键操作，特别是在纠错码中。在这里，我们实验演示了一个三能级transmon人工原子耦合到一个大带宽谐振腔的复位方案。重置协议使用耦合transmon-谐振器系统的$|f,0\rangle$和$|g,1\rangle$状态之间的微波诱导相互作用，其中$|g\rangle$和$|f\rangle$表示transmon的基态和第二激发态，而$|0\rangle$和$|1\rangle$表示谐振器的光子Fock状态。我们的复位过程的特点，并证明重新初始化的transmon谐振器系统的基态与$0.2\%$剩余激发小于$500 \, \rm{ns}$。我们的协议是实际的兴趣，因为它没有要求的架构，除了那些快速和有效的单发读出的transmon，并不需要反馈。
2018-01-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Tunability of microwave transitions as a signature of coherent parity mixing effects in the Majorana-Transmon qubit
将马约拉纳费米子激发耦合到相干外场是操纵和探测费米子的重要步骤。我们分析的电荷和transmon制度的拓扑纳米线嵌入在一个库珀对盒，超导相位差耦合到零能量宇称状态，产生的马约拉纳准粒子。我们表明，在特殊的栅极偏置点，光子量子比特耦合可以通过量子干涉关闭，并在其他点，它是指数依赖于控制参数$E_J/E_C$。以及探针的拓扑超导体激发，我们建议，这种类型的设备可以用来实现一个可调的高相干四能级系统的超导电路架构。
2013-12-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Ghost factors in Gauss-sum factorization with transmon qubits
高斯和因式分解方案中的一个挑战是幽灵因子的存在-表现类似于整数的实际因子的非因子-这可能导致将非因子错误识别为因子，反之亦然，特别是在存在噪声的情况下。我们调查第二类鬼因素，这是一类鬼因素，不能抑制与技术先前在文献中列出。II型鬼因子的存在和量子位的相干时间为总实验时间设定了上限，因此是该方案的最大可因子分解数。可辨别性是引入来表征该行为的品质因数。我们引入预处理作为一种策略，以增加系统的可辨别性，并展示了transmon量子位的技术。这可以使系统的总实验时间更接近其退相干极限，并增加最大可因子分解数。
2021-12-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
High-power readout of a transmon qubit using a nonlinear coupling
本文通过非线性耦合实现transmon量子比特的高功率读取，在89光子下达到99.21%保真度，QND性质保持96.7%，理论临界光子数为377，展示了transmon分子在高功率区域的优越性能。
2025-08-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
Evolution of Nanowire Transmons and Their Quantum Coherence in Magnetic Field
本文对纳米线在零磁场和面内磁场作用下的传输特性进行了实验研究。利用纳米线提供的约瑟夫森非线性，我们的量子比特在比标准transmons更高的磁场下工作。纳米线传输子表现出高达70 mT的相干性，其中纳米线中的感应超导能隙关闭。我们证明，在芯片上的电荷噪声耦合到约瑟夫森能量中起着主导作用的量子位退相。这采取了强耦合两电平系统在100 ms时间尺度上切换的形式，并且更弱耦合的背景产生$1/f$噪声。一些观察结果，包括量子位能量弛豫和退相的场依赖性，还没有完全理解，需要进一步的实验研究和理论。使用具有更薄超导壳的纳米线将使这些电路的操作高达0.5 T，这是与拓扑量子计算相关的制度。
2017-11-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
