Flexible Integration of Gigahertz Nanomechanical Resonators with a Superconducting Microwave Resonator using a Bonded Flip-Chip Method
本研究提出电流键合倒装芯片方法，实现吉赫兹纳米机械谐振器与可调超导微波谐振器的强耦合，在低温下获得约15 MHz耦合强度，为可即插即用的复杂杂化量子系统架构奠定基础。
2023-04-26 quant-ph
Optimizing Resonator Frequency Stability in Flip-Chip Architectures: A Novel Experimental Design Approach
针对倒装芯片多量子比特系统中芯片间距变化导致谐振器频率漂移的问题，提出刻蚀底部芯片对应金属的新设计，实验证明频率稳定性提升逾3.5倍。
2023-12-11 quant-ph
On-chip microwave-to-optical quantum coherent converter based on a superconducting resonator coupled to an electro-optic microresonator
我们提出了一种能够将微波直接量子电光转换为可见光子的器件结构。该混合系统由一个平面超导微波电路耦合到一个集成的回音壁模式的电光材料制成的微谐振器。我们表明，电光（真空）耦合率$g_0$高达$\sim 2π\, \mathcal{O}(10-100)$ kHz是可实现的，与目前可用的技术，由于小模式体积的平面微波谐振器。在毫开尔文温度下工作，这种转换器将能够将微波高效转换为光子。我们分析了增加的噪声，并表明，最大的转换效率是实现了多光子合作的单位，可以达到与光功率低至$ \mathcal{O}(1)\,\mathrm{mW} $。
2016-08-07 physics.optics quant-ph
Scalable on-chip quantum state tomography
量子信息系统的复杂性将大大超过任何经典设备。量子设备中纠缠量子比特的数量正在迅速增加，并且完全描述这些系统所需的信息随量子比特数量呈指数级增长。这种缩放是量子系统的关键优势，但它也带来了严峻的挑战。为了表征这样的系统，通常需要指数级长的不同测量序列，对于大量的量子比特来说，这对资源的要求很高。在这里，我们提出了一种新颖的和可扩展的方法来表征量子系统，其中测量过程的复杂性仅与量子比特的数量线性相关。我们实验证明了一个集成的光子芯片能够测量两个和三个光子量子态与重建保真度为99.67%。
2017-04-12 physics.optics quant-ph
On-chip Quantum Measurement of Squeezing Generated from a Silicon Nitride Micro-ring Resonator
City University of Hong Kong（香港城市大学）；The Chinese University of Hong Kong（香港中文大学）
该研究提出利用两个匹配的氮化硅微环，通过片上量子测量方案观测到4.6 dB量子噪声降低，实现了首个单片SU(1,1)干涉仪，为芯片量子传感器提供实用路径。
2026-08-05 physics.optics quant-ph
On-chip quantum interference with heralded photons from two independent micro-ring resonator sources in silicon photonics
多源单光子之间的高可见度片上量子干涉是集成线性光学量子计算的关键前提。微环谐振器中的谐振增强自然能够在没有任何紧密光谱滤波的情况下产生更亮、更纯和更不可区分的单光子。来自多个微环谐振器的预示单光子的不可分辨性尚未在任何光子平台中测量。在这里，我们报告的芯片上的不可分辨性测量预示着单光子产生的独立的微环谐振器通过使用芯片上的马赫-曾德尔干涉仪和光谱解复用器。我们测得的原始预告双光子干涉条纹的可见度为72 +/-3%。这一结果与我们的模型一致，该模型包括器件缺陷、光谱杂质和多对发射。我们确定多对排放的主要因素限制的非经典干涉的可见性，并在未来的实验中实现接近统一的可见性的路线。
2018-08-07 quant-ph
Simultaneous Generation of Quantum Frequency Combs across Distinct Modal Families in a Single $Si_3 N_4$ Whispering Gallery Mode Resonator
本文提出在单个氮化硅回音壁模式谐振器中，通过空间光调制或逆向设计模式转换器调制泵浦模式，实现跨不同模式族同时生成量子频率梳，为片上高密度纠缠集成提供简单低成本方案。
2024-11-20 physics.optics quant-ph
Bayesian tomography of high-dimensional on-chip biphoton frequency combs with randomized measurements
由于集成双光子频率梳（BFC）的出现，频域量子信息处理因其固有的高维性和与光纤网络兼容的纠缠特性而受到越来越多的关注。然而，这种状态的量子态层析成像（QST）需要复杂且精确的有源混频操作工程，这是难以缩放的。为了解决这些限制，我们提出了一种新的解决方案，采用脉冲整形器和电光相位调制器（EOM）来执行随机操作，而不是以规定的方式混合。我们成功地验证了纠缠和重建全密度矩阵的BFC产生的片上Si $_{3}$ N $_{4}$微谐振器（MRR）在高达一个$8\times8$维二维量子希尔伯特空间，最高的维度频率箱。更一般地说，我们所采用的贝叶斯统计模型可以针对具有有限测量能力的各种量子系统进行定制，从而形成以最佳方式利用所有可用数据的机会断层扫描框架。
2022-01-24 physics.optics quant-ph
On-chip quantum tomography of mechanical nano-scale oscillators with guided Rydberg atoms
纳米机械振荡器以及微加工芯片表面上的里德伯原子波导有望成为未来量子技术的支柱。在一个混合平台与两者，我们表明，在波导中的里德伯原子的光束可以量子相干询问和操纵纳米机械元件，允许充分的量子态断层扫描。断层扫描的核心是使用里德伯原子作为探针的量子非破坏测量。通过在原子与振荡器相互作用时用外场驱动原子，也可以实现振荡器的量子相干位移。我们数值证明了这种完全集成的片上控制和读出套件的量子纳米力学的可行性，考虑到噪声和误差源。
2017-03-31 quant-ph
Demonstration of Ultra Low Dissipation Optomechanical Resonators on a Chip
腔增强的辐射压力耦合的光学和机械自由度引起一系列的光机械现象，特别是提供了一个途径的介观机械振荡器的量子制度。然而，腔光学力学的主要挑战是实现同时最大化光学精细度和机械质量的系统。在这里，我们证明了第一次独立控制的机械和光学自由度内的一个和相同的片上谐振器。第一次直接观察到的机械正常模式耦合在微机械系统允许定量的机械耗散的理解。谐振器几何形状的后续优化实现了固有材料损耗限制的机械Q因子，与高MHz频率范围内报告的最佳值相媲美，同时保持谐振器的超高光学精细度。我们的结果不仅对基于微谐振腔的光机系统中的机械损耗有了全面的了解，而且为腔光机学提供了一个理想的环境。
2008-07-18 quant-ph
Coherent coupling of single molecules to on-chip ring resonators
我们报告的低温耦合的有机分子环微谐振器通过循环亚波长波导（纳米波导）。我们讨论了基于芯片的纳米光子元件的制造和表征，该元件在被分子晶体覆盖时产生约20的谐振器精细度。我们观察到的单分子消光下降达到22%，与预期的Purcell增强高达11倍一致。未来的努力将致力于通过与环形微谐振器模式的相互作用有效地耦合少数分子，为实现量子光学合作效应奠定基础。
2019-02-15 physics.app-ph quant-ph
Efficient flip-chip and on-chip-based modulation of flux-tunable superconducting resonators
Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）；Austrian Academy of Sciences（奥地利科学院）；University of Innsbruck（因斯布鲁克大学）
本文提出了一种高效低电流磁通调制方法，利用翻转芯片和芯片内线圈实现超导谐振子的高灵敏度磁通检测。
2025-12-28 cond-mat.supr-con quant-ph
Scalable one-way quantum computer using on-chip resonator qubits
我们提出了一个可扩展的和强大的架构，单向量子计算使用超导传输线谐振器耦合网络。在我们的协议中，量子信息被编码到谐振器的长寿命光子态中，其具有比通常的超导量子比特长得多的相干时间。每个谐振腔包含一个电荷量子比特，用于光子量子比特的状态初始化和局域投影测量。任何一对相邻的光子量子位通过介体电荷量子位耦合，并且可以通过将斯塔克移位的拉比脉冲施加到这些介体量子位来创建大的光子簇态。我们的架构的显着优势是，它结合了固态系统的良好的可扩展性和光子量子比特的长相干时间。此外，该架构对于参数变化非常鲁棒。
2011-11-11 quant-ph
Experimentally verified, fast analytic and numerical design of superconducting resonators in flip-chip architectures
本文提出基于共形映射的解析方法，从二维截面快速预测超导谐振器参数，经三维模拟及15个倒装芯片谐振器实验验证，频率误差小于2%，并给出降低芯片间距敏感性的设计方法。
2023-08-30 cond-mat.supr-con quant-ph
Tunable coupling of a quantum phononic resonator to a transmon qubit with flip-chip architecture
本文利用倒装芯片技术实现了表面声波谐振器与transmon量子比特之间的强可调耦合，并展示了声子引起的交流斯塔克位移，为量子声学和混合系统研究提供了实验平台。
2024-04-29 quant-ph
Noise suppression of on-chip mechanical resonators by chaotic coherent feedback
提出了一种通过引入混沌相干反馈回路使光机械系统中的纳米机械谐振器与环境噪声解耦的方法。我们发现，反馈回路中的混沌控制器可以调制受控光机系统的动力学和诱导宽带响应的机械模式。机械模式的这种宽带响应将切断机械模式与环境之间的耦合，从而抑制机械模式的环境噪声。作为应用，我们使用受保护的光机系统作为量子存储器。结果表明，噪声解耦的光机械量子存储器可以有效地存储相干光或压缩光传输的信息。
2015-04-19 quant-ph
Integrating cavity quantum electrodynamics and ultracold-atom chips with on-chip dielectric mirrors and temperature stabilization
我们制作了一个原子芯片器件，它结合了冷原子磁捕获电路和适用于单原子强耦合腔QED的高精细度光学谐振腔。在横向尺寸< 100 μ m的微图案化片上平面镜和悬置在芯片上方的曲面镜之间形成精细度F > 2 × 10^5的法布里-珀罗光学谐振器。在原子芯片的模拟操作期间，利用片上电元件和光学元件之间的强且快速的热耦合来稳定伺服带宽超过100 kHz的腔镜分离。
2007-07-02 quant-ph
Purcell enhanced and indistinguishable single-photon generation from quantum dots coupled to on-chip integrated ring resonators
集成光子电路为先进的量子光学应用提供了一个多功能的工具箱。在这里，我们展示了这样一个系统的一个重要组成部分的形式的Purcell增强单光子源的基础上耦合到一个强大的片上集成谐振器的量子点。为此，我们开发了基于分布布拉格反射脊波导的GaAs单片环形腔。在共振激发条件下，我们利用Purcell效应观察到了超过两倍的自发发射率增强，并利用Rabi振荡实现了量子点二能级系统的全相干光控制。此外，我们展示了一个按需单光子产生强烈抑制多光子发射概率低至1%和双光子干涉的能见度高达95%。这种集成的单光子源可以很容易地按比例放大，为可扩展的片上线性光学量子模拟、量子计算和量子网络提供了一条现实的途径。
2020-07-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Chip-scale superconducting quantum gravimeter combining a SQUID, a transmon, and a nanomechanical resonator
Qatar Center for Quantum Computing, College of Science and Engineering, Hamad Bin Khalifa University（卡塔尔量子计算中心，科学与工程学院，哈马德·本·哈利法大学）；Department of Physics, National Institute of Technology Srinagar（物理系，斯利那加国家技术学院）
本文提出一种芯片级超导重力仪，利用可调磁通transmon量子比特与高Q值纳米机械梁耦合，通过SQUID磁通调制量子比特频率，实现高带宽重力测量。
2026-05-01 quant-ph
Bose-Einstein condensate coupled to a nanomechanical resonator on an atom chip
本文从理论上研究了玻色-爱因斯坦凝聚态原子与纳米磁悬臂梁的耦合。这是一个实验上可行的混合量子系统，它允许人们探索量子光学和凝聚态物理的接口。我们提出了一个实验，容易检测到的原子自旋翻转引起的悬臂梁运动。这可以用来探测带有原子的悬臂的热振荡。在低的悬臂梁温度下，在最近的实验中实现的原子到悬臂梁上的反作用是显着的，该系统代表了腔量子电动力学的机械模拟。高但现实的悬臂梁品质因数，强耦合制度可以达到，无论是与单个原子或集体与玻色-爱因斯坦凝聚体。我们讨论一个原子芯片上的实现。
2007-10-04 quant-ph
Unidirectional frequency conversion in microring resonators for on-chip frequency-multiplexed single-photon sources
微带谐振器具有梳状谐振谱，在低功率布拉格散射四波混频频率转换中具有重要的应用价值。然而，由于上转换和下转换的概率相等，转换效率被限制在50%。在这里，我们演示了如何两个耦合的微环使之一的环的光谱模式之间的高度定向转换。实验观察到上转换和下转换之间的消光超过40 dB。基于这种方法，我们提出了一种片上复用单光子源的设计，允许本地化的频率模式转换成传播连续模式光子波包使用一个单一的操作。关键在于，如果微扰器以干涉方式耦合到总线波导，则频率转换作为光子的空间自由度和光谱自由度的开关。我们的数值结果表明，99%的转换效率到一个传播模式的波包有90%的重叠与高斯的内在和耦合品质因数之间的比率为400。
2018-11-28 quant-ph
Interfacing Rydberg atoms with a chip-based superconducting microwave resonator using an ac-Stark-shifted single-photon transition
University College London（伦敦大学学院）
通过交流斯塔克位移将里德伯原子单光子跃迁调谐至芯片超导谐振器模式，实现共振耦合，估算单光子拉比频率约2π×100 Hz，为单光子强耦合奠定基础。
2026-09-10 physics.atom-ph quant-ph
All-optical switching of dark states in nonlinear coupled microring resonators
我们提出并分析了一种用于耦合非线性谐振腔的片上全光动态调谐方案，该方案采用与信号光并行注入的单个控制光。我们表明，非线性克尔响应可以用来动态切换的光谱特性之间的“暗态”和电磁感应透明配置。这种方案可以在用于脉冲捕获和延迟的集成光学应用中实现。
2010-08-10 physics.optics quant-ph
Steady-state dynamics of quantum frequency combs in microring resonators
Robert Bosch GmbH（罗伯特·博世有限公司）；Institute for Micro Integration (IFM), University of Stuttgart（斯图加特大学微集成研究所）；Bosch Sensortec GmbH（博世传感科技有限公司）；Hahn-Schickard（汉-施基卡德协会）
研究微环谐振器中量子频率梳的稳态动力学，推导了梳模式的压缩、二阶相关性和联合光谱强度的解析表达式，揭示了设计和色散对量子特性的影响，为芯片集成量子应用提供基础工具。
2026-05-01 physics.optics quant-ph
Mechanical Resonators for Quantum Optomechanics Experiments at Room Temperature
迄今为止，所有量子光学力学实验都在低温下进行，这带来了严峻的技术挑战和基本限制。在这里，我们提出了一种新的设计的片上机械谐振器，表现出基本模式的频率$f$和机械品质因数$Q_\mathrm{m}$足以进入光机械量子制度在室温下。我们克服了以前的限制，通过设计高应力氮化硅（Si $_3$ N $_4$）膜，在谐振器的夹具接近材料的最终屈服强度的拉伸应力。通过在SiN膜上图案化光子晶体，我们观察到大于99%的反射率。这些片上谐振器具有非常低的机械耗散，其中$Q_\mathrm{m}$ $\sim$ $10^8$，同时表现出大的反射率。这使它们成为在室温下观察大量量子行为的实验的独特平台。
2016-04-06 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Perfect coherent transfer in an on-chip reconfigurable nanoelectromechanical network
实现具有多个相互作用度的可控网络是对物理和工程的挑战。在这里，我们实验报告的片上可重构网络的基础上，纳米机电谐振器与最近邻（NN）和下一个最近邻（NNN）强耦合。通过在同一片上器件上施加不同的参变电压，实现了NN和NNN耦合阵列网络的完全相干传输。此外，低损耗谐振器确保了所需的演变，以实现完美的传输和演示的奇偶依赖的相位关系在传输周期。NNN耦合的实现展示了工程相干耦合的能力，超越了双箝位谐振器的NN耦合阵列的简单模型。我们的可重构纳米机电网络提供了一个高度可调的物理平台，并提供了调查各种有趣的现象，如拓扑传输，网络同步，以及超材料的可能性。
2020-09-07 quant-ph
Measurements of a Quantum Dot with an Impedance-Matching On-Chip LC Resonator at GHz Frequencies
我们报告了一种键合桥片上超导线圈的实现及其在高欧姆量子点（QD）与$\rm{3~GHz}$测量装置的阻抗匹配中的应用。被建模为集总元件$LC$谐振器的线圈比基于共面传输线的谐振器（例如，$λ/4$阻抗Transformers和短截线调谐器）更紧凑并且具有更宽的带宽，具有潜在更好的信噪比。特别是对于测量设备发出的辐射，如散粒噪声，50 $\times$更大的带宽减少了获取谱密度的时间。的谐振频率，接近3.25 GHz，是三倍高于一个先前报道的引线键合线圈。作为原理的证明，我们制造了一个$LC$电路，实现阻抗匹配的$\rm{\sim 15~kΩ}$负载，并验证它与负载定义的碳纳米管量子点，我们测量的散粒噪声在库仑阻塞制度。
2017-07-27 cond-mat.mes-hall physics.app-ph 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
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
Optomechanically induced non-reciprocity in microring resonators
我们描述了一种新的方法，在芯片上的光学非互易性，它利用强的光机械相互作用的微谐振腔。通过在一个方向上光学地泵浦环形谐振器，光机械耦合仅在该方向上增强，并且因此，系统表现出非互易响应。对于不同的配置，该系统可以作为一个光隔离器或相干非互易移相器。我们表明，这样的设备上的单光子水平的操作可以实现与现有的技术。
2012-03-16 physics.optics quant-ph
On-Chip Chiral Single-Photon Interface: Isolation and Unidirectional Emission
手征量子系统在基础物理和量子信息处理中的应用，包括光隔离和光子单向发射等方面受到了广泛的关注。在这里，我们设计了一个具有强手性光-物质相互作用的片上发射-谐振腔系统，用于手性单光子界面。该系统包括一个具有强倏逝场和沿整个外壁和内壁的近统一光学手性的微腔谐振器，允许回音壁模式与量子发射器的强手性耦合。通过将量子点初始化在特定的自旋基态或利用偏振选择性光学斯塔克效应移动跃迁能量，我们在单光子水平上实现了几GHz以上的宽带光隔离。此外，与微谐振腔手性耦合的量子发射器可以单向发射单光子。该协议为在片上量子信息处理和量子网络中实现多功能手征单光子接口奠定了基础。
2019-01-20 quant-ph
A reconfigurable silicon photonics chip for the generation of frequency bin entangled qudits
集成环形谐振腔中的量子光学微梳产生了多种光谱模式的纠缠光子对，并允许制备高维量子态。理想情况下，这些源应该是可编程的，并具有高生成速率，梳状线紧密间隔，以实现基于电光频率混合的高效量子比特门。虽然这些要求不能全部由单个谐振器设备满足，对于单个谐振器设备，在高生成速率和紧密的仓间隔之间存在权衡，但是有希望的策略是使用多个谐振器，每个谐振器经由自发四波混频在特定的频率仓中生成光子对。基于这种方法，我们提出了一种可编程的硅光子器件的频率仓纠缠量子比特的产生，其中仓间距，量子比特尺寸，和二分量子态可以在芯片上重新配置。使用半径为22 μ m的谐振腔，我们获得了高亮度（MHz/（mW）^2）的每梳线与仓间距为15 GHz，和85%以上的最大纠缠贝尔态的希尔伯特空间维数为16。通过单独寻址每个光谱模式，我们实现了无法使用单个谐振器在片上生成的状态。我们在一组相互无偏的基上测量了最大纠缠的两个量子比特和两个量子比特态的相关矩阵，发现相关性超过98%，并表明该源可以在高维安全通信协议中找到应用。
2023-01-27 quant-ph
Superconducting surface trap chips for microwave-driven trapped ions
针对微波囚禁离子电极焦耳热阻碍门速度、保真度及可扩展性的问题，提出集成高Q微波谐振器的超导表面势阱芯片，利用超导Nb谐振器降低损耗，实现节能的双比特门方案。
2024-07-16 quant-ph
Cavity driven Rabi oscillations between Rydberg states of atoms trapped on a superconducting atom chip
由冷原子和微波谐振器组成的混合量子系统可以实现原子自旋系统之间的腔介导的无限程相互作用，并实现用于微波到光学转换的原子量子存储器和换能器。为了实现原子与片上微波谐振器的强耦合，建议使用具有强电偶极跃迁的原子里德伯态。本文报道了在集成超导原子芯片上实现超冷原子里德堡跃迁与共面波导谐振腔微波场的相干耦合。我们观察并描述了腔驱动的原子里德堡态在非均匀电场中的拉比振荡。我们的研究证明了里德伯原子与超导电路相互作用的相干态操纵的可行性，但也揭示了挑战。
2021-05-11 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Fast On-Chip Thermometry with TiN Kinetic Inductance Resonators in 22 nm Process Technology
Quantum Motion（量子运动）；Imperial College London（帝国理工学院）；CIC nanoGUNE Consolider（纳米GUNE联合创新中心）；IKERBASQUE, Basque Foundation for Science（伊卡巴萨克，巴斯克科学基金会）
本研究基于22nm FDSOI芯片集成的TiN动力学电感谐振器，实现了亚毫开尔文灵敏度的快速片上测温，揭示了低温下热传播与弛豫的两种机制，可用于探测量子处理器的非平衡温度动态。
2026-08-31 cond-mat.mes-hall quant-ph
Single-atom trapping in the evanescent field of an integrated photonic resonator
Quantum Source Labs（量子源实验室）
研究通过倏逝场机制实现单个超冷原子在硅氮微环谐振腔中的高效捕获，展示了无持续冷却下的捕获持续时间对数扩展，实现了单原子与谐振腔的高效耦合。
2026-05-10 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Longitudinal coupling between a Si/SiGe quantum dot and an off-chip TiN resonator
该研究通过倒装芯片结构实现双量子点电荷量子比特与高阻抗谐振器的耦合，在绝热驱动下证实了基态下可切换的纵向耦合的存在，为量子比特实验提供了新工具。
2023-09-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Superconducting Quantum Memory with a Suspended Coaxial Resonator
本文提出一种由介电支架在3D封装内支撑薄膜导体的悬浮同轴谐振器设计，结合了块状腔体低损耗与薄膜高材料品质优势，并集成transmon量子比特实现单光子寿命超1毫秒的量子存储器，为模块化扩展提供优势。
2024-02-14 quant-ph
Quantum-Referenced Spontaneous Emission Tomography
提出量子参考自发发射断层扫描（Q-SpET），利用目标源与参考源的量子干涉，通过四次光谱分辨测量提取自发发射光子对的联合光谱相位，并在微环谐振器源上验证其与受激发射的差异。
2023-12-24 quant-ph
Multipartite high-dimensional entangled state generation through soliton-induced dynamical Casimir effect on a chip
提出了一种利用动态Casimir效应产生复杂量子态的集成光子学方法。该方法提供了一种在微波（MW）和太赫兹（THz）波段实现多体高维纠缠态的方案，通过在一个耦合到支持时间光孤子的光学微谐振腔的微波谐振腔中进行调制。在MW谐振器的状态从基态演变，实现实光子从虚光子在基态。通过克尔引起的折射率变化的光学微谐振腔中的微波谐振腔的周期性调制，以及耗散克尔孤子（DKS）的局部空间分布，使光子对的产生和模式间耦合在微波谐振腔。这允许在宽光谱范围内产生高度持久的多体高维纠缠态。所提出的方法铺平了道路的混合集成平台，在MW和太赫兹制度使用高度相干的超短光脉冲在单片集成平台产生的多体纠缠量子比特（高维量子比特）。这种体系结构可以作为一个纠缠态源，作为一个必要的资源，利用广泛的量子协议，从容错计算，以增强传感和隐形传态。
2020-12-22 quant-ph
Chip-to-chip entanglement of transmon qubits using engineered measurement fields
虽然电路QED器件中的片上处理能力正在迅速增长，但一个开放的挑战是在不同芯片上的量子位之间建立高保真量子链路。在这里，我们展示了不同cQED芯片上的transmon量子比特之间的纠缠，具有$49\%$并发和$73\%$ Bell态保真度。我们工程师的半宇称测量连续反射相干微波场关闭两个几乎相同的transmon谐振器系统。通过确保测量的输出场不区分$\vert 01 \rangle$和$\vert 10 \rangle$，非纠缠叠加态被概率地投影到奇宇称子空间中的纠缠态上。我们使用原位可调谐性和一个额外的弱耦合驱动场的第二个谐振器，以克服由于制造的变化不完美的匹配。为了证明这种方法的灵活性，我们还通过设计$\vert 00 \rangle$和$\vert 11 \rangle$状态的输出匹配来产生类似质量的偶宇称纠缠态。该协议的特点是在一个范围内的测量强度使用量子态层析成像显示出良好的协议与一个全面的理论模型。
2017-12-17 quant-ph
Improved Parameter Targeting in 3D-Integrated Superconducting Circuits through a Polymer Spacer Process
本文提出用聚合物间隔层控制三维集成超导电路芯片间距，使平面度误差降低3.5倍、间距偏差降低十倍，谐振器频率变化低于1%，且保持高品质因子。
2023-06-30 physics.app-ph quant-ph
Strong coupling of a Gd$^{3+}$ multilevel spin system to an on-chip superconducting resonator
我们报道了一个Gd $^{3+}$自旋系综托管在白钨矿（CaWO $_4$）单晶和共面带状线超导腔的共振模式之间的强耦合的实现，导致146 MHz的自旋光子态的大分离。这种相互作用可以用Dicke模型和多能级自旋系统的晶场哈密顿量来描述。我们观察到的晶体场参数的变化，由于在腔中产生显着的扰动的晶体基态的光子的存在。使用有限元计算，我们数值估计腔感应体积以及平均自旋光子耦合强度的$g_0\approx$ 620赫兹。最后，通过记录作为脉冲长度和幅度的函数的腔衰荡信号，通过脉冲测量探索自旋腔状态的动力学。结果表明，一个潜在的方法，通过主动冷却过程初始化在其基态的多能级系统。
2022-11-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum state preparation, tomography, and entanglement of mechanical oscillators
精密设计的机械振荡器可以计时、过滤信号和感知运动，使其成为当今技术领域不可或缺的一部分。这些独特的能力促使机械设备通过与工程量子线路接口而进入量子领域。将微波频率的机械共振器与超导装置结合的提议，暗示了强大的量子声学处理器的可能性。同时，在几个力学系统中的实验已经证明了量子态的控制和读出，声子数分辨率，以及声子介导的量子比特-量子比特相互作用。目前，这些声学平台缺乏能够用单个量子比特控制多个机械振荡器的量子态的处理器，以及纠错所需的机械态的快速量子非破坏测量。在这里，我们使用一个超导量子比特来控制和读出一对纳米机械谐振器的量子态。我们的设备能够进行快速量子位力学交换操作，我们使用它来确定性地操纵机械状态。通过将量子比特同时置于两个机械谐振器的强色散区，我们通过拉姆齐测量确定了谐振器的声子数分布。最后，我们提出了量子层析成像的准备非经典和纠缠的机械状态。我们的结果代表了一个具体的步骤，以反馈为基础的操作的量子声学处理器。
2021-10-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
On-Chip Levitated Neon Particle Arrays for Robust and Scalable Electron Qubits
芯片内悬浮氖粒子阵列用于稳健和可扩展的电子量子比特
2025-12-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Strong On-Chip Microwave Photon-Magnon Coupling Using Ultra-low Damping Epitaxial Y3Fe5O12 Films at 2 Kelvin
本研究在2 K下于Y3Sc2Ga3O12衬底上生长出超低阻尼外延Y3Fe5O12薄膜，首次实现了图案化YIG薄膜磁振子与超导Nb谐振器微波光子的强耦合，为构建可扩展的片上混合量子系统铺平道路。
2022-12-03 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Calibration and High Fidelity Measurement of a Quantum Photonic Chip
集成量子光子电路正变得越来越复杂。器件参数的精确校准和制备的量子态的详细表征对于未来的进展至关重要。在这里，我们报告了一个有效的实验校准方法的基础上贝叶斯更新和马尔可夫链蒙特卡罗积分。我们使用这种校准技术来表征两个量子位芯片，并提取其定向耦合器的反射率。对四个Bell态的平均量子态层析成像保真度为93.79+/-1.05%。此外，将测量的密度矩阵与使用从校准导出的非理想器件参数的模型进行比较，我们实现了97.57+/-0.96%的平均保真度。这指出芯片参数的非理想性是贝尔态保真度下降的主要因素。我们还进行了量子态层析贝尔态，而连续变化的光子可分辨性，并找到与理论非常吻合。
2013-06-07 quant-ph
A Compact Broadband Purcell Filter for Superconducting Quantum Circuits in a 3D Flip-Chip Architecture
Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）；Walther-Meißner-Institut, Bayerische Akademie der Wissenschaften（瓦尔特·迈斯纳研究所，巴伐利亚科学院）；Fraunhofer EMFT Institute for Electronic Microsystems and Solid State Technologies（弗劳恩霍夫电子微系统和固态技术研究所）
提出一种基于3D倒装芯片的四极点宽带珀塞尔滤波器，实现1 GHz平坦通带和>45 dB的量子比特频率抑制，支持多路复用读出，并通过解析模型实现快速电路设计优化。
2026-08-21 quant-ph
A Versatile Analytical Model for Fast and Accurate Determination of Feedline-Coupled Resonators for Superconducting Qubit Readout
Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）；Walther-Meißner-Institut, Bayerische Akademie der Wissenschaften（瓦尔特·迈斯纳研究所，巴伐利亚科学院）；Fraunhofer EMFT Institute for Electronic Microsystems and Solid State Technologies（弗劳恩霍夫电子微系统和固态技术EMFT研究所）
提出一种基于四端口微波网络分析的解析模型，用于精确确定超导谐振器的谐振频率和耦合Q因子，适用于平面和3D异构架构，并通过实验验证其准确性。
2026-07-02 quant-ph
Quantum Tomography of the Photon-Plasmon Conversion Process in a Metal Hole Array
在过去的几十年里，量子等离子体激元学由于其在量子信息处理的片上等离子体激元器件中的潜在应用而成为一个活跃的研究领域。然而，基本的物理过程，即，光的量子态如何在光子-等离子体激元转换过程中演化还没有被清楚地理解。在这里，我们报告了一个完整的表征等离子体辅助非凡的光学传输过程中，通过量子过程层析成像。通过输入各种相干态与等离子体结构相互作用，并利用零差探测器探测输出态，我们重建了光子-等离子体转换过程的过程张量。提取了该过程的振幅和相位信息，解释了与等离子体耦合后量子光学态的演化。我们的实验演示构成了一个基本块，为未来的芯片上应用的量子等离子体激元电路。
2019-04-24 quant-ph
Quantum Squeezing Induced Optical Nonreciprocity
我们提出了一种全光方法，通过量子压缩两个耦合腔模式之一来实现芯片上的光学非互易性。利用经典相干光场对非线性谐振腔进行单向参量泵浦，由于相位匹配条件，谐振腔模被压缩到一个选择性的方向，从而在两个谐振腔之间产生手征光子相互作用。基于这种手征腔间耦合，我们实现了一个全光二极管和一个三端口准环行器。通过施加第二压缩真空场的压缩谐振腔模式，我们的非互易装置也适用于单光子脉冲。二极管的隔离比>40 dB，准环行器的保真度为$>98\%$，插入损耗<1 dB。我们还表明，强光的非互易传输可以通过一个相对较弱的泵浦光打开和关闭。这一成就意味着一种非互易光学晶体管。我们的协议开辟了一条新的路线，以实现可集成的全光非互易器件，允许芯片兼容的光隔离和非互易量子信息处理。
2021-10-11 quant-ph
Two-Qubit State Tomography using a Joint Dispersive Read-Out
量子态层析成像是量子信息科学中全面表征多量子比特态及其相关性的重要工具。在这里，我们报告了一种方法来执行联合同时读出的两个超导量子比特色散耦合到微波传输线谐振器的相同模式。谐振器传输对量子比特状态相关腔频率的非线性依赖性允许我们提取完整的两量子比特相关性，而不需要Single Shot读出各个量子比特。我们采用标准的层析技术来重建双量子比特量子态的密度矩阵。
2008-12-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Polariton-polariton coherent coupling in a molecular spin-superconductor chip
Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón (INMA), CSIC-Universidad de Zaragoza（阿拉贡纳米科学与材料研究所，西班牙高等科学研究委员会-萨拉戈萨大学）；Centro de Astrobiología (CAB), CSIC-INTA（天体生物学中心，西班牙高等科学研究委员会-国家航空航天技术研究所）；Laboratorio de Microscopias Avanzadas (LMA), Universidad de Zaragoza（先进显微镜实验室，萨拉戈萨大学）；Instituto de Ciencia de Materiales de Barcelona (ICMAB), CSIC（巴塞罗那材料科学研究所，西班牙高等科学研究委员会）；Jagiellonian University, Faculty of Chemistry（雅盖隆大学，化学学院）；IMDEA-Nanoscience（IMDEA纳米科学研究所）
研究通过分子自旋超导芯片实现极子-极子相干耦合，利用磁场所致的频率调制和避免能级交叉验证了电路介导的相干相互作用。
2026-02-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
The spatial correlation of radiation-induced errors in superconducting devices decays over a millimeter
本文利用六个同芯片超导谐振器的纳秒级多路复用读出构建片上地震阵列，通过声子差分飞行时间定位辐射撞击点，并揭示声子介导辐射污染在毫米尺度上衰减。
2025-05-08 cond-mat.supr-con quant-ph
