Symmetry Protected Josephson Supercurrents in Three-Dimensional Topological Insulators
将拓扑绝缘体（TI）的表面态耦合到s波超导体上，可以产生长期以来一直寻求的Majorana准粒子激发。然而，当体载流子完全耗尽时，即，在真正的拓扑制度，是相关的调查马约拉纳模式。在这里，我们报告测量的直流约瑟夫森效应在TI-超导体结的化学势从散装带的带隙，或通过真正的拓扑制度，其特征在于存在的只有表面电流。我们研究了在不同的体积/表面比的系统的相对行为，确定强体/表面混合，无序，和磁场的影响。我们将我们的结果与3D量子输运模拟进行比较，得出的结论是，由于带的固有拓扑结构，超电流主要由表面态携带，并且它对无序具有鲁棒性。
2012-09-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Parity-protected superconducting qubit based on topological insulators
Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学）；Wuhan National High Magnetic Field Center（武汉国家强磁场中心）；Fuyang Normal University（阜阳师范大学）
基于拓扑绝缘体的 parity 保护超导量子比特，利用拓扑约瑟夫森结实现对电荷和磁通噪声的双重保护，提升量子比特的相干时间。
2023-08-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Fluxon Time-Delay Readout of a Superconducting Qubit Protected by a Spectral Gap in a Josephson Transmission Line
Secure System Platform Research Laboratories, NEC Corporation（NEC公司安全系统平台研究实验室）；NEC-AIST Quantum Technology Cooperative Research Laboratory（NEC-AIST量子技术联合研究实验室）；Division of Physics, Faculty of Pure and Applied Sciences, University of Tsukuba（筑波大学理学院物理学系）；Graduate School of Engineering, Nagoya University（名古屋大学研究生院工学研究科）；Global Research and Development Center for Business by Quantum-AI technology (G-QuAT), National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST)（国立产业技术综合研究所量子AI技术商业化全球研发中心（G-QuAT））
本研究提出利用约瑟夫森传输线谱隙实现超导量子比特时间延迟读取，通过电容耦合和非绝热过渡抑制，提升读取效率，同时避免复杂低温连接和微波组件，为大规模超导量子计算机提供新方案。
2026-03-13 nlin.PS physics.app-ph quant-ph
Modeling of simple bandpass filters: bandwidth broadening of Josephson parametric devices due to non-Markovian coupling to dressed transmission-line modes
State Key Laboratory of Materials for Integrated Circuits, Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海微系统与信息技术研究所）；Institute for Quantum Computing and Department of Electrical & Computer Engineering, University of Waterloo（滑铁卢大学量子计算研究所及电气与计算机工程系）；Shanghai Key Laboratory of Superconductor Integrated Circuit Technology, Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海微系统与信息技术研究所）；Department of Physics and The Dodd-Walls Centre for Photonic and Quantum Technologies, University of Otago（奥塔哥大学物理系及多德-沃尔斯光子与量子技术中心）
本文通过非微扰电路分析研究了Josephson参量器件的带宽展宽问题，揭示了非马尔可夫耦合对器件性能的影响，提出了基于完整频率依赖性的量子Langevin方程形式。
2026-04-14 quant-ph
Controllable creation of topological boundary states in topological-insulator-based Josephson corner junctions
本研究在基于拓扑绝缘体的约瑟夫森角结角部可控创建拓扑边界态，验证其参数空间内的受保护性及与 4π 周期相容的能量—相位关系，为承载和编织 MZMs 提供平台。
2025-05-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Decay-protected superconducting qubit with fast control enabled by integrated on-chip filters
本文提出集成片上滤波器实现超导量子比特的快速门操作与长相干时间，通过阻带和次谐波驱动实现亚10纳秒门及200倍弛豫时间提升，为可扩展量子架构奠定基础。
2024-07-16 quant-ph
Topologically protected $π$-ring qubits
$π$ -环量子位阵列描述使用准经典的方法，被证明是准确的，并给出清晰的复杂的能量景观连接的涡旋量子位。使用该技术，可以设计包括相移器件的约瑟夫森结系统的大阵列。在此，描述了包含$π$结的环的连接阵列。这些技术对于基于超导技术、混合量子技术和量子网络的量子计算机的设计具有重要意义。
2022-06-22 cond-mat.supr-con quant-ph
Pokemon: Protected Logic Qubit Derived from the 0-$π$ Qubit
我们提出了一种新的保护逻辑量子比特称为口袋妖怪，它是由0- $π$量子比特通过利用一个电容并联电感和两个电容并联约瑟夫森结嵌入超导回路。与0- $π$量子比特类似，所提出的量子比特的两个基态被高势垒分开，但是它们的波函数沿着二维参数空间的两个轴方向高度局域化，而不是在0- $π$量子比特中仅沿着一个轴方向高度局域化的波函数。这使得口袋妖怪量子比特更受保护。例如，口袋妖怪量子比特的弛豫以两个同等重要的因子呈指数减小，而0- $π$量子比特的弛豫仅以一个因子呈指数减小。此外，我们表明，口袋妖怪中的电感器可以用非线性电感器代替，例如，一对或两对约瑟夫森结。这为实现具有更高量子相干性的下一代超导量子比特提供了一种实验上有希望的方法。
2021-12-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Set of Holonomic and Protected Gates on Topological Qubits for Realistic Quantum Computer
近年来，transmons等量子位设计的保真度接近0.999。然而，即使这些器件仍然不足以实现要求优于0.9999保真度的量子纠错。拓扑保护的超导量子比特可以说是最有前景的建立一个现实的量子计算机，因为它们本质上是保护从噪声和泄漏错误发生在transmons。我们提出了一种基于$π$ -周期约瑟夫森元件和一组通用门的拓扑保护量子比特设计：保护Clifford群和高鲁棒性（具有不保真度$\sim 10^{-4}$）非离散完整相位门。量子位通过电荷（$Q$）和通量（$Φ$）偏置来控制。完整性门是通过在二维$\{Φ,Q\}$空间中沿着一条特定的闭合路径快速而精确地实现的--在该路径上，计算状态总是退化的，但Berry曲率在路径内部是局部的。这种量子位架构允许构建具有低至$10^{-4}$的泄漏和噪声引起的误差的现实可扩展的超导量子计算机，这允许利用当前可用的制造技术执行现实的纠错码。
2019-07-09 quant-ph
Macroscopic superpositions in Bose-Josephson junctions: Controlling decoherence due to atom losses
研究了原子损耗对超冷原子二元混合物非耗散动力学产生的相干态宏观叠加态的影响。我们确定不同的退相干情况下对称或不对称的损失率和相互作用能在这两种模式。在对称的情况下，叠加态中的量子相干性在单个损失事件之后丢失。通过适当调整的能量，我们表明，叠加可以得到保护，导致量子相关有用的原子干涉，即使在许多损失事件。
2013-06-26 cond-mat.quant-gas quant-ph
Bifluxon: Fluxon-Parity-Protected Superconducting Qubit
我们已经开发并表征了一种受保护的超导量子比特，该量子比特提供了对来自电荷和通量噪声的能量衰减的同时指数抑制，以及来自通量噪声的失相。量子比特由一个库珀对盒（CPB）和一个超电感器组成，从而形成一个超导回路。假设CPB岛上的偏移电荷是奇数个电子，则量子位电位对应于$\cos ϕ/ 2$约瑟夫森元件的量子位电位，从而通过Aharonov-Casher干涉保持回路中磁通子的奇偶性。在这种情况下，逻辑状态波函数位于相空间的不相交区域，从而确保了对能量衰减的保护。通过开启保护，我们观察到衰减时间增加了10倍，达到了$100 μ\mathrm{s}$。虽然量子位对电荷噪声敏感，但与电荷量子位相比，灵敏度大大降低，并且当前器件的电荷噪声诱导的退相时间超过$1 μ\mathrm{s}$。通过将几个$\cos ϕ/ 2$约瑟夫森元件组合在一个小阵列中，可以在下一代器件中实现完全失相保护。
2019-10-09 cond-mat.supr-con quant-ph
Inductively-protected Andreev (IPA) spin qubit
Quantum Advanced Research Center (QuARC), Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC)（量子先进研究中心，西班牙国家研究委员会）；Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM), Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC)（马德里材料科学研究所，西班牙国家研究委员会）；Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学）
该研究提出电感保护的安德烈夫（IPA）自旋量子比特，通过线性电感器并联安德烈夫自旋量子比特延长其弛豫时间，兼具超导量子比特的长相干性与自旋自由度的操作优势。
2026-08-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Superconducting Qubits with Altermagnetic Josephson Junctions
Norwegian University of Science and Technology（挪威科技大学）
通过微观计算研究交变磁约瑟夫森结如何改变超导量子比特性能，发现交变磁体可显著提高量子比特的抗退相干性和非谐性。
2026-07-14 cond-mat.supr-con quant-ph
Protected qubit based on a superconducting current mirror
我们提出了一种基于电容耦合约瑟夫森结链中激子凝聚的量子比特实现方案。量子位是受保护的，因为随着链长的增加，其有效哈密顿量中所有不需要的项都被指数抑制。我们还描述了一套通用的量子门的实现。大多数门还提供指数误差抑制。唯一一个本质上不是容错的门需要以大约50%的精度实现，前提是其他门是精确的。
2006-09-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Protected gates for superconducting qubits
我们分析了超导电路中作用于“0- $π$量子比特”的量子相位门的准确性，其中通过连续变量量子纠错码来保护门免受热噪声和哈密顿噪声的影响。通过打开和关闭$LC$振荡器和量子位或量子对之间的可调谐约瑟夫森耦合来执行门;假设完美的量子位，我们表明，当振荡器的阻抗$\sqrt{L/C}$与$\hbar/4e^2 \approx 1\, kΩ$相比较大时，门误差呈指数级小。受保护的门本身在计算上并不具有普适性，但通过将它们与无保护的噪声操作相结合，可以构造出一种普适的容错量子计算方案。我们验证我们的分析参数与数值模拟。
2013-02-17 cond-mat.supr-con quant-ph
High-fidelity gates in a Josephson qubit
我们展示了测量超导量子位（qubit）中的小误差的新实验程序。通过仔细分离出门和测量误差，我们构建了一个完整的误差预算，并证明了单量子比特门的精度为0.98，受能量弛豫的限制。我们还介绍了一种新的计量工具-拉姆齐干涉误差滤波器-可以测量的占用概率的状态$\ket{2}$下降到$10^{-4}$，附近的容错阈值的幅度。
2008-02-07 quant-ph
Protection of quantum information in a chain of Josephson junctions
对称性的考虑是我们理解自然基本定律的关键。对称性的存在意味着一个物理系统在特定的变换下是不变的，这种不变性可能有深刻的后果。例如，对称性论证指出，如果对行动的激励是平等平衡的，则系统将保持在其初始状态。在这里，我们将这一原则应用于量子比特链，并表明有可能设计其哈密顿量的对称性，以保持量子信息本质上免受弛豫和退相干的影响。我们表明，该系统的相干性相对于其单个组件的相干性得到了强烈的增强。这样的量子位链可以使用由相对少量的超导约瑟夫森结组成的简单架构来实现。
2022-05-27 cond-mat.supr-con 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
Effect of one-, two-, and three-body atom loss processes on superpositions of phase states in Bose-Josephson junctions
在由超冷原子组成的双模玻色-约瑟夫森结中，当耦合振幅突然猝灭到零时，在时间演化过程中会产生宏观的相态叠加。使用量子轨道和主方程的精确对角化，我们研究了一，二，三体原子损失的叠加分别分析在每个子空间中的量子关联量与固定的原子数的影响。利用量子费舍尔信息估计了用于原子干涉测量的量子关联。我们确定的参数选择导致最大的Fisher信息，从而表明，对于所有类型的损失过程中，量子相关性可以部分地保护退相干时的损失是强烈不对称的两种模式。
2014-06-26 cond-mat.quant-gas quant-ph
Chiral Magnetic Josephson junction: a base for low-noise superconducting qubits?
具有非中心对称晶格的超导材料缺乏空间反转对称性，已知表现出各种有趣的宇称破缺现象，包括反常约瑟夫森效应。在这里，我们考虑一个约瑟夫森结由两个非中心对称的超导体（NCS）连接的单轴铁磁体，并证明它表现出直接模拟的手征磁效应中观察到的狄拉克和外尔半金属。我们建议使用这种“手征磁约瑟夫森结“（CMJ结）作为量子比特的一个元素，其哈密顿量可由铁磁体的磁化强度调节。CMJ结允许避免在电感分流的量子位中使用偏移磁通量，从而实现更简单且更鲁棒的架构。当单轴铁磁体的易磁化轴穿过结时，所得到的”手性磁性量子比特”被保护免受磁化波动引起的噪声的影响。
2019-08-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con hep-ph
Topological Josephson Junctions in the Integer Quantum Hall Regime
本文提出一种结合整数量子霍尔区与超导体的鲁棒静电可调谐拓扑约瑟夫森结，可控制零能穿越，适用于安德烈夫量子比特和相位电池。
2023-09-01 cond-mat.mes-hall 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
SWAP gate between a Majorana qubit and a parity-protected superconducting qubit
高保真度的量子信息处理需要快速门和长寿命量子存储器的组合。在这项工作中，我们提出了一种混合架构，其中奇偶保护的超导量子位直接耦合到马约拉纳量子位，它扮演着量子存储器的角色。超导量子位是基于一个$π$ -周期性约瑟夫森结实现与栅极可调半导体线，其中个别库珀对的隧穿被抑制。其中一条线还包含四个定义量子位的马约拉纳零模式。我们证明，这使得实现的SWAP门，允许之间的拓扑和常规量子比特的量子信息的转导。这种架构结合了快速门，这可以实现与超导量子位，与拓扑保护马约拉纳内存。
2022-05-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
A quasiparticle-protected superconducting qubit
Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）
该研究通过扩展能隙工程设计出铌基磁通可调 transmon，大幅提升了超导量子比特对近红外光场的鲁棒性，抑制了准粒子诱导的弛豫与频率偏移。
2026-10-09 quant-ph
Quantum circuits with multiterminal Josephson-Andreev junctions
该研究探究含多端Josephson-Andreev结的超导量子电路，通过单通道单能级模型分析不同构型，发现其可构建受噪声保护的量子比特，并指出规范选择对电路动力学描述的重要性。
2024-08-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Sub-Harmonic Control of a Fluxonium Qubit via a Purcell-Protected Flux Line
本研究提出一种通过Purcell保护的磁通线对fluxonium量子比特进行次谐波控制的方法，利用低通滤波抑制环境噪声，实现五倍T1延长和十倍T2回波时间改善，并展示高于99.94%的门保真度，为可扩展量子处理器提供高效控制路径。
2025-09-11 quant-ph
Majorana fermions coupled to electromagnetic radiation
我们考虑两个纳米线之间的电压偏置约瑟夫森结托管马约拉纳零模式发生拓扑保护的零能量激发在结。我们发现，两个马约拉纳费米子本地化的结，即使是中性粒子，与电磁场相互作用，并产生类似于传统的约瑟夫森辐射的相干辐射。在辐射场的半经典分析中，我们发现光学相位被锁定到超导相位差，并且辐射以约瑟夫森频率的一半发射。为了证实辐射的相干性，我们研究了直流电中两个空间分离的结发射的辐射的相关性。SQUID几何考虑到退相干由于自发状态开关以及由于准粒子中毒。
2013-09-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Effect of higher-order nonlinearities on amplification and squeezing in Josephson parametric amplifiers
基于单模约瑟夫森结的参量放大器通常被建模为理想放大器和压缩器。我们表明，在实践中，这些设备的增益，量子效率，和输出场压缩通常被忽视的高阶修正的理想化模型的限制。为了得到这个结果，我们推导出了三种常见泵浦方案：单色电流泵浦，双色电流泵浦和单色通量泵浦对集总元件约瑟夫森参量放大器的主要修正。我们发现，最后两个方案的主导修正是一个单一的克尔型四次项，而第一个方案包含额外的立方项。在所有的情况下，我们发现的修正是有害的压缩。此外，我们表明，克尔校正导致一个强烈的相位相关的减少相敏测量的量子效率。最后，通过三阶和四阶累积量的数值计算，量化了滤波输出场偏离理想高斯特性的程度。我们的研究结果表明，虽然高斯输出场是一个理想的约瑟夫森参量放大器，高阶校正导致非高斯效应的增益和非线性强度增加。这一理论研究的补充，磁通驱动约瑟夫森参量放大器的输出场的实验表征。除了测量的压缩水平的过滤输出字段，Husimi Q-函数的输出字段成像通过使用的反卷积技术和数值结果进行比较。本文建立了对标准简并参量放大器模型的非线性修正，作为对约瑟夫森参量放大器压缩和噪声性能的重要贡献。
2017-11-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
Geometric superinductance qubits: Controlling phase delocalization across a single Josephson junction
有两种基本的超导量子比特类型直接来自量子谐振子。一种是用非线性约瑟夫森结代替电感，实现了相位变量紧凑、电荷波函数离散的电荷量子比特。另一种是并联连接，由于环形拓扑结构，产生了扩展的相位变量、连续的波函数和丰富的能级结构。虽然相应的rf-SQUID哈密顿量被引入作为二次，准一维势近似来描述长约瑟夫森结阵列实现的磁通量子比特，在这项工作中，我们直接使用由单个不间断的铝导线形成的线性超电感器来实现它。我们提出了各种各样的量子位都来自同一个电路，但具有截然不同的特征能量尺度。这包括通量和fluxonium量子比特，但也包括最近引入的准电荷量子比特，其具有强烈增强的零点相位波动和严重抑制的通量色散。几何电感器的使用导致电感和电容能量的高精度，这是由自上而下的光刻技术保证的，这是本质保护超导量子比特的关键成分。几何fluxonium也表现出一个大的磁偶极子，这使它成为一个有趣的新候选人的量子传感应用。
2021-06-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
0-$π$ qubit in one Josephson junction
本文提出利用半导体中自旋轨道耦合与塞曼劈裂的相互作用，在单个高透明约瑟夫森结中实现宇称保护的0-π超导量子比特，从而在不增加器件复杂度的情况下实现硬件级量子态保护。
2021-10-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Tunneling of fluxons via a Josephson resonant level
本研究分析了约瑟夫森结处共振能级介导的通量子耦合机制，发现4π量子相位滑移主导的耦合可在典型通量子比特电路的跃迁谱中直接观测，且电路低能哈密顿量与拓扑超导岛对偶，可为相关实验和新型受保护比特设计提供参考。
2024-08-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Wideband Josephson Parametric Isolator
针对超导量子计算机中分立微波隔离器体积大的问题，提出基于DC-SQUID磁通调制的双端口集成隔离电路，利用三波混频实现非互易传输，在600 MHz带宽内方向性大于15 dB。
2023-06-23 cond-mat.supr-con quant-ph
Protected quantum computation with multiple resonators in ultrastrong coupling circuit QED
我们从理论上研究了由有限个约瑟夫森磁通鎓原子感应耦合到传输线谐振器的超强偶合电路-QED系统的两个基态所获得的量子比特的动力学行为。我们通过使用多个传输线谐振器（每个谐振器代表一个量子比特）来展示一组通用的量子门。我们讨论了磁通鎓人工原子噪声源的内在各向异性。通过主方程处理色噪声和多能级动力学，我们证明了，对于一般的各向异性噪声源，量子比特的相干时间和量子操作的保真度可以显着提高在一个最佳的制度的超强耦合，其中的基态是一个纠缠的光子“猫”态。
2011-08-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Discrete non-Abelian gauge theories in two-dimensional lattices and their realizations in Josephson-junction arrays
我们讨论实空间格点模型等价于具有离散非阿贝尔规范群的规范理论。我们构造了适合于它们的固态物理实现的哈密顿形式，并概述了它们的基本性质。这些系统的不寻常的物理是由于局部约束的自由度，这是局部变量的链接的晶格。我们讨论了两种类型的约束，成为等价的对偶变换后的阿贝尔理论，但非阿贝尔的定性不同。我们强调这些非阿贝尔离散格点规范理论中激发（通量子和电荷）的高度非平凡的拓扑性质。我们表明，这些模型的实现可以提供一个理想的量子计算机的实现，这是一个计算机，是保护免受噪声，并允许量子计算所需的一整套精确的操作。我们提出了几个设计的约瑟夫森结阵列，提供这些模型的实验实现，并讨论其结的参数的物理限制。
2004-06-03 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con quant-ph
Superconducting qubit based on altermagnets
Xi’an Jiaotong University（西安交通大学）；RIKEN（理化学研究所）
本研究利用交变磁体的约瑟夫森效应，设计可编程约瑟夫森势，提出一种新型transmon类超导量子比特，通过双库珀对隧穿实现大非谐性和抗退相干，并利用宇称保护抑制电荷噪声，为高性能超导量子比特开辟新途径。
2026-09-30 cond-mat.supr-con quant-ph
Fluxon-Based Quantum Simulation in Circuit QED
长寿命的磁通子激发可以被捕获在超电感器环内，该超电感器环被量子机制中的周期性序列的约瑟夫森结划分成回路阵列，从而允许磁通子在相邻位置之间隧穿。通过调整约瑟夫森耦合，并隐含的磁通隧道概率振幅，一个广泛的类的一维紧束缚晶格模型可以实现和填充有稳定数量的磁通。我们说明了使用这个量子模拟平台，通过讨论苏-施里弗-Heeger模型在1-fluxon子空间，它拥有一个对称性保护的拓扑相位与分数电荷的束缚态的边缘。这对定域边缘态可以用来实现超导量子比特，使其与退相干机制越来越解耦。
2017-12-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Active protection of a superconducting qubit with an interferometric Josephson isolator
非互易微波器件在高保真、量子非破坏（QND）测量方案中起着几个关键作用。它们将输入与输出分开，对读出信号施加单向路由，并保护量子系统免受输出链产生的不必要的噪声的影响。然而，现有技术的低温循环器和隔离器在可扩展的超导量子处理器中是不利的，因为它们使用磁性材料和强磁场。在这里，我们实现了一个有源隔离器耦合两个非简并约瑟夫森混频器的干涉计划。非互易性是通过在馈送约瑟夫森混频器的同频泵浦之间施加相位梯度来产生的，约瑟夫森混频器在法拉第介质中扮演磁场的角色。为了证明这种基于约瑟夫森的隔离器用于量子测量的适用性，我们将其并入超导量子比特的输出线，耦合到快速谐振器和Purcell滤波器。我们还利用宽带超导定向耦合器将读出信号耦合到量子位谐振器系统和量子限制约瑟夫森放大器中，以提高读出保真度。通过使用这种新颖的量子设置，我们展示了量子位的快速，高保真，QND测量，同时提供超过20 dB的保护，防止约瑟夫森放大器反射的放大噪声。
2018-10-16 cond-mat.supr-con quant-ph
Vacuum degeneracy of a circuit-QED system in the ultrastrong coupling regime
从理论上研究了$N$超导Josephson原子链与传输线谐振腔感应耦合的量子真空特性。我们导出了这种电路-QED系统的量子场哈密顿量，表明由于相互作用的类型和强度，在临界耦合以上的二次简并量子真空中可以发生量子相变.在有限尺寸的情况下，简并被解除，能量分裂随着$g^2 N^2$的值的增加呈指数下降，其中$g$是每个人造原子的无量纲真空拉比耦合。我们确定了任意数目的人工原子和谐振腔模的两个简并真空的超强耦合渐近表达式。在超强耦合制度的简并保护相对于随机波动的约瑟夫森元件的跃迁能量。
2010-01-15 cond-mat.supr-con quant-ph
Exponentially robust non-Clifford gate in a driven-dissipative circuit
针对耗散稳定 GKP 量子比特，本文利用辅助 Josephson 结引入四次磁通势，提出物理层级受保护的非 Clifford √T 门协议，实现对缺陷和噪声的指数级拓扑鲁棒性。
2025-07-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dynamically protected cat-qubits: a new paradigm for universal quantum computation
提出了一种新的基于量子谐振子的高效硬件通用量子计算模式，该模式基于对量子信息的编码、保护和操作。该方案利用多光子驱动的耗散过程将量子信息编码到由薛定谔猫态组成的逻辑基中。更确切地说，我们考虑两种方案。在第一个方案中，双光子驱动的耗散过程被用来稳定的逻辑量子比特基础的两个组件薛定谔猫态。虽然这样的方案确保保护逻辑量子比特免受光子移相误差的影响，但是单光子丢失的显著误差通道引起不能被校正的比特翻转类型的误差。因此，我们考虑基于四光子驱动耗散过程的第二种方案，该方案导致选择四分量薛定谔猫态作为逻辑量子比特。这样的逻辑量子比特可以通过连续的光子数奇偶校验测量来防止单光子丢失。接下来，应用一些特定的哈密顿算子，我们在两种方案的编码量子比特上提供了一组通用的量子门。特别是，我们说明了这些操作如何可以呈现容错相对于参与量子系统的各种退相干通道。最后，我们还提出了基于量子超导电路的实验方案，并受到约瑟夫森参量放大方法的启发，这应该允许实现这些驱动耗散过程以及确保通用操作的哈密顿量。
2013-12-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Long-lasting Quantum Memories: Extending the Coherence Time of Superconducting Artificial Atoms in the Ultrastrong-Coupling Regime
量子系统受到与环境相互作用的影响，通过两个过程引起退相干：纯退相和能量弛豫。为了实现量子信息处理，提高约瑟夫森量子比特和其他人工二能级原子的相干时间是非常重要的。我们从理论上表明，如果这些量子比特和腔场之间的耦合是纵向的，并在超强耦合制度，系统是强烈的保护，防止松弛。反之亦然，如果耦合是横向的，并且在超强耦合状态下，则系统被保护免于纯失相。利用弛豫抑制，我们证明了有可能提高它们的相干时间，并将这些量子比特用作量子存储器。事实上，为了保持纯粹的退相的相干性，我们证明，它是可以应用动态解耦。我们也使用一个辅助的原子层级来储存和撷取量子信息。
2018-03-16 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph quant-ph
