Graphene microwave transistors on sapphire substrates
我们已经开发了在微波频率下工作的蓝宝石衬底上的金属氧化物石墨烯场效应晶体管（MOGFET）。对于单层膜，我们得到的渡越频率高达~ 80 GHz的栅极长度为200 nm，和功率增益的最大频率约为3 GHz的这个特定的样品。鉴于蓝宝石上纳米结构的电荷噪声大幅降低，以及这种材料在低温下的高稳定性和高性能，我们的蓝宝石MOGFET非常适合低温宽带低噪声放大器。
2011-06-27 cond-mat.mes-hall
Modelling dielectric loss in superconducting resonators: Evidence for interacting atomic two-level systems at the Nb/oxide interface
虽然有几个实验声称，非晶表面/界面中的两能级系统（TLS）缺陷是超导谐振器和量子比特中能量弛豫的原因，但没有一个实验能用传统的非相互作用TLS模型对其数据进行定量解释。在这里，提出了一个模型，插值之间的相互作用和非相互作用的TLS损耗角正切进行数值分析的实验数据和提取有关TLS参数及其分布的信息。作为一个证明的原则，该模型适用于TESLA腔，只包含一个单一的有损耗的材料在其内部，铌/铌氧化物界面。最佳拟合显示薄（5 nm）和厚（100 nm）氧化物的相互作用的TLS与尖锐的电偶极矩模量，表明TLS是“原子”，而不是“玻璃态”。所提出的方法可以应用于具有多个材料界面和衬底的其他器件，目的是阐明导致谐振器和量子比特中能量损失的TLS的性质。
2022-10-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Internal loss of superconducting resonators induced by interacting two level systems
在微波高质量超导共面波导（CPW）谐振器的一些实验中，观察到品质因数的弱功率依赖性。我们认为，这一观察意味着单色辐射不饱和的两个能级系统（TLS）位于界面氧化物表面的谐振器，并建议它们之间的相互作用的重要性。我们估计由于相互作用TLS的微波损耗，并表明TLS之间的相互作用导致其能量的漂移，导致其吸收对辐射功率的对数依赖性慢得多，与数据一致。
2012-09-08 cond-mat.mes-hall
Entangling two distant non-interacting microwave modes
我们提出了一个协议，能够准备两个远程和最初不相关的微波模式在纠缠定态，这是可证明的，只使用本地光学零差测量。该协议是连续变量纠缠交换的扩展，并利用两个混合四分光机电系统，其中纳米机械谐振器作为量子接口，能够纠缠光场和微波场。所提出的协议允许规避与微波光子相对于热噪声的脆弱性相关的问题，并且可以代表用于实现连接远程固态和超导量子位的量子网络的基本工具，这些量子位通常用微波场操纵。对光学模式的验证测量保证了纠缠交换的成功，而不需要对远距离微波场进行显式测量。
2014-08-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Microwave susceptibility observation of interacting many-body Andreev states
静电荷影响Andreev态的多体光谱，但它对它们的微波性质的影响尚未阐明。我们开发了一种电路量子电动力学探针，除了过渡光谱，测量微波磁化率的不同状态的半导体纳米线弱链接与一个单一的主导（自旋简并）Andreev水平。我们发现，微波磁化率不表现出粒子-空穴对称性，我们定性地解释为库仑相互作用的影响。此外，我们的状态选择性测量揭示了一个大的，$π$相移的贡献，共同的所有多体状态，可以解释为产生的超导态密度的相位相关的连续响应。
2021-12-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Theory of nonlinear microwave absorption by interacting two-level systems
量子二能级系统（TLS）引起的微波吸收和噪声极大地抑制了约瑟夫森结量子位的相干性，而约瑟夫森结量子位是量子信息应用的有希望的候选者。由于相互作用的复杂性，导致光谱扩散，所以对热释光系统的微波吸收还没有完全了解。在这里，在光谱扩散的存在下的非线性吸收的理论开发使用广义主方程形式主义。该理论预测，当TLS拉比频率小于它们的相位退相干率时，线性吸收机制成立。在较高的外场下，发现了一种新的非线性吸收机制，其损耗角正切与场强成反比。该理论可以推广到超导量子比特中实现的声吸收和低维。
2018-06-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum Coherence and Correlations of optical radiation by atomic ensembles interacting with a two-level atom in microwave cavity
我们研究了经典驱动的原子系综通过微波光子交换与二能级原子同时耦合时所发射的可见光子的量子统计特性。通过计算二阶相干度、冯诺伊曼熵、多粒子纠缠态的自旋压缩以及稳态和非平衡态的真实双模和三模纠缠参数，分析了量子统计和关联.讨论了辐射模之间布居数的相干转移以及二能级原子与光模之间的量子态映射。讨论了在含有氮空位色心金刚石晶体和超导人工二能级原子的超导共面波导谐振腔中实现理论结果的可能性。
2010-07-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Designing large arrays of interacting spin-torque nano-oscillators for microwave information processing
自旋力矩纳米振荡器阵列在宽带微波信号检测和处理以及神经形态计算方面具有广阔的应用前景。在许多这些应用中，振荡器应设计成具有相等间隔的频率和对微波输入的相等灵敏度。在这里，我们设计自旋扭矩纳米振荡器阵列与这些规则，并估计其最佳尺寸为给定的灵敏度，以及频率范围，他们覆盖。为此目的，我们探索分析和数值条件，以获得涡旋自旋扭矩纳米振荡器与等距gyrotropic振荡频率，并具有所有类似的同步带宽输入微波信号。我们表明，阵列的数百个振荡器，覆盖范围为几百MHz的可以建立考虑到纳米的限制。
2019-11-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Reproducible magnetic fluctuations of microwave absorption in zeolites
对于热氧化处理的沸石多晶样品，我们揭示并研究了在9.4 GHz频率下可再现的磁微波吸收起伏的弱谱。在77-500 K温度范围内用ESR方法进行了研究。涨落谱具有以前在低于临界温度的高温超导体和金属的ESR谱中观察到的典型介观现象的特征。在300 K时，对某些氧化物、氧化银和金粒子也得到了类似的涨落谱.进行的实验可能是在异常高温下首次观察到这种现象，这种现象只在超导系统中观察到。
1997-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Strong Coupling of a Single Electron in Silicon to a Microwave Photon
由于硅的高质量原生氧化物和成熟的掺杂技术，硅对计算行业至关重要。同位素纯化已经使量子相干性时间达到秒级，从而使硅处于创造固态量子处理器的最前沿。我们证明了硅双量子点中的单电子与微波腔中的光子场的强耦合，正如真空拉比分裂的观察所示。量子点电子与腔光子的强耦合将允许半导体量子点中电子的长程量子位耦合和长程纠缠。
2017-03-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantised conductance of one-dimensional strongly-correlated electrons in an oxide heterostructure
氧化物异质结构是研究和创造新型功能纳米结构的通用平台。我们成功地在MgZnO/ZnO异质结构上利用量子点接触开发了一维量子线器件，并观察到了弹道电子输运，电导以2 e ^{2}/h为单位量化。使用直流偏置和面内场测量，我们发现，g因子增强到6.8左右，超过三倍的值在散装氧化锌。我们发现，有效质量m^{*}随着电子密度的降低而增加，这是由于强的电子-电子相互作用。在这个强相互作用的1D系统中，我们研究的功能匹配的0.7电导异常的第五子带。本文表明，高迁移率氧化物异质结构，如这可以提供良好的替代传统的III-V族半导体在自旋电子学和量子计算，因为他们没有不可避免的从核自旋退相。这为量子位的开发铺平了道路，量子位受益于未掺杂异质结构的低缺陷以及硅中可实现的长自旋寿命。
2019-03-08 cond-mat.mes-hall
Microwave-Driven Transitions in Two Coupled Semiconductor Charge Qubits
研究了两个电容耦合GaAs/AlGaAs少电子双量子点之间的相互作用。每个双量子点定义了一个可调的两能级系统或量子位，其中一个多余的电子占据一个点或另一个点的基态。应用微波辐射，我们共振驱动状态之间的转换，并使用近端量子点接触电荷检测器非侵入性地测量占用变化。通过在固定的微波频率下驱动两个量子比特系统，同时改变两个双量子点的能量失谐，来探测相互作用的两个量子比特系统的能级结构。我们观察到额外的共振跃迁符合一个简单的耦合双量子位哈密顿模型。
2009-07-14 cond-mat.mes-hall
Ultralow-current-density and bias-field-free spin-transfer nano-oscillator
自旋转移纳米振荡器（STNO）提供了通过自旋极化电流转移自旋角动量来产生微波信号的可能性。然而，目前STNO微波发射主要依赖于大的驱动电流和外部磁场。这些问题在功耗和尺寸方面阻碍了STNO在实际应用中的实现。在这里，我们报告微波测量STNO内置MgO基磁性隧道结具有平面偏振器和垂直的自由层，其中微波发射具有大的输出功率，在超低电流密度激发，并在没有任何偏置磁场观察。测得的临界电流密度比以前报道的小一个数量级以上。这些结果表明，改进集成的STNO与互补金属氧化物半导体技术的可能性，并可能代表下一代片上振荡器的发展的新途径。
2013-03-22 cond-mat.mes-hall
Engineering topological materials in microwave cavity arrays
我们提出了一个可扩展的架构，探索相互作用的拓扑相位的光子阵列的微波腔，使用腔和电路量子电动力学的既定技术。一个时间反演对称性破缺（非互易）通量诱导耦合的微波腔铁氧体，允许生产的各种拓扑能带结构包括$α=1/4$霍夫斯塔德模型。通过将腔耦合到超导量子位来包括有效的光子-光子相互作用，并且有效的光子-光子相互作用足以产生$ν=1/2$玻色子劳克林水坑。我们证明了精确的对角化，这种架构是强大的实验可实现的水平的混乱。这些进展提供了一个令人兴奋的机会，采用量子线路工具包的探索强相互作用的拓扑材料。
2016-05-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas physics.optics
Entangling cavity-magnon polaritons by interacting with phonons
本文提出通过磁致伸缩引入声子与磁子模式色散耦合，利用声子散射驱动场的边带共振及模式比例优化，实现两个腔-磁子极化激元间的稳态纠缠，为微波量子信息处理和量子计量学提供宏观量子态及频率纠缠光子。
2025-03-21 cond-mat.mes-hall physics.optics physics.plasm-ph
Non-Hermitian Hamiltonian approach to the microwave transmission through one- dimensional qubit chain
研究了微波光子在一维开放波导中与多个人工原子（量子比特）相互作用的传播。在投影算符和非厄米哈密顿方法的基础上，我们发展了一个单光子近似方案，用于计算微波信号在含有任意数量\emph{N}的非相互作用量子比特的波导中的透射和反射因子.我们详细考虑了链中两个和三个量子比特的共振和光子介导的纠缠。我们证明了在非马尔可夫情形下，定义纠缠态衰变率的共振宽度可以比单个量子比特的衰变宽度小得多。研究还表明，对于相同的量子比特，在长波长极限下，相干超辐射态的宽度等于\emph{N}单个量子比特自发跃迁宽度之和.本文所得到的结果具有普遍性，可以应用于任何类型的量子比特。量子比特的具体属性仅编码在两个参数中：量子比特能量$Ω$和自发发射率$Γ$。
2015-10-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
Microwave spectroscopy of interacting Andreev spins
本研究利用磁通可调超导电路在强磁场中对InAs/Al纳米线Josephson结中的自旋极化Andreev态进行微波谱学分析，揭示了由交换作用分裂的单态与三重态，实现了单准粒子自旋翻转跃迁，并测量到高达约0.7π的反常相移。
2022-08-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Interaction between Rydberg Excitons in Cuprous Oxide Revealed through Resonant Second Harmonic Generation
Technische Universität Dortmund（多特蒙德工业大学）；Universität Rostock（罗斯托克大学）
本研究通过共振二次谐波生成实验与半经典理论，探究氧化亚铜里德伯激子的相互作用，发现其与原子的范德瓦尔斯相互作用存在根本差异。
2026-08-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Interacting Two-Level Systems as a Source of 1/f Charge Noise in Quantum Dot Qubits
本文提出量子点电荷1/f噪声源于相互作用的两能级系统库，通过伊辛自旋玻璃模拟，发现噪声谱和互相关与实验定性一致，且互相关随间距指数衰减。
2023-10-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
High cooperativity in coupled microwave resonator ferrimagnetic insulator hybrids
本文报道了掺镓钇铁石榴石中的交换耦合自旋与铌超导共面微波谐振腔之间的强耦合。测量的450 MHz的耦合率与交换耦合自旋数的平方根成比例，并且远远超过自旋系统的50 MHz的损耗率。这表明交换耦合系统适合于腔量子电动力学实验，同时由于其非常高的自旋密度而允许高集成密度。我们的研究结果还表明，多个交换耦合自旋系统通过一个单一的谐振器相互作用的实验是触手可及的。
2013-08-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Charge Fractionalization in Oxide Heterostructures: A Field Theoretical Model
具有极性和非极性组分的LaAlO $_{3}$ /SrTiO $_{3}$异质结构由于部分电荷转移到界面而表现出界面金属导电性。沿（001）取向的电子重新分布的界面重构，其中每个二维晶胞中一半的电子转移到相邻平面，导致一半的电荷净转移到界面和最顶部的原子平面，已被归因于极性突变模型中界面处的极性不连续性。这避免了静电势的发散，因为层数增加，产生振荡电场和有限电势。类似于费米子与拓扑非平凡背景场相互作用的Jackiw-Rebbi场论模型对准一维聚乙炔中电荷分馏的描述，我们证明了极突变模型与Bell-Rajaraman模型之间的类似联系，其中电荷分馏作为端部效应发生在孤子自由区.
2016-04-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Low Loss Multi-Layer Wiring for Superconducting Microwave Devices
复杂的集成电路需要多个布线层。在互补金属氧化物半导体（CMOS）工艺中，这些层被非晶硅牢固地分离。在超导集成电路中，这些杂质将主导能量损耗。在这里，我们展示了一个程序，利用在制造过程中的层间介电层的结构优势，并减轻了增加的损失。我们使用SiO $_2$支架在整个制造过程中分离并支撑多个布线层，然后在制造后将其移除。这种技术与代工级工艺兼容，可以推广到许多不同形式的低损耗多层布线。我们使用这种技术来创建独立的铝真空间隙交叉（空气桥）。我们通过在微波频率$λ/4$共面波导谐振器上连接接地层并测量谐振器损耗来表征这些空气桥的附加电容损耗。我们测量的低功率谐振器损耗为每桥$\sim 3.9 \times 10^{-8}$，比介质支撑桥低100倍。我们进一步将这些空气桥描述为交叉点，控制线跳线，以及gmon和fuxmon量子位中耦合网络的一部分。我们在gmon器件中测量了超过30个$μ$ s的量子比特特征寿命（$T_1$ s）。
2018-02-28 cond-mat.mes-hall physics.app-ph quant-ph
