Microwave Circulation in an Extended Josephson Junction Ring
Analog Quantum Circuits Pty. Ltd.（模拟量子电路有限公司）；University of Queensland（昆士兰大学）
本文提出基于扩展环形约瑟夫森结的非 reciprocal 微波传输设计，利用移动磁通量实现高 Q 值环形器。
2025-12-01 quant-ph
Fano-enhanced low-loss on-chip superconducting microwave circulator
针对超导量子技术所需的无铁氧体片上环形器结能量公差过严的问题，通过引入波导间直接电容耦合产生Fano干涉，放宽了制备精度要求，实现了97%以上的环流保真度及低损耗、高隔离的性能。
2024-06-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Scalable quantum computing model in the circuit-QED lattice with circulator function
我们提出了一个可扩展的量子计算的电路量子电动力学（QED）架构的模型。在量子比特的Kagome晶格中，三个量子比特通过晶格顶点处的超导三结通量量子比特彼此连接。通过控制介入通量量子位的三个约瑟夫森结能量之一，我们可以实现耦合三个量子位中任意两个量子位对的环行器功能。这种选择性耦合使得能够在Kagome晶格中的两个最近邻量子位之间进行相互作用，并且通过执行连续的最近邻双量子位门，进一步实现整个晶格中的任何一对量子位之间的双量子位门操作。
2017-06-19 cond-mat.supr-con quant-ph
Time-resolved electrical detection of chiral edge vortex braiding
拓扑超导体中的约瑟夫森结上的$2π$相移将涡旋注入到结的相对端处的手征边缘模式中。当两个涡旋融合时，它们将电荷转移到金属接触中。我们计算的融合过程中，它由$\pm e/2$电荷脉冲，翻转符号，如果世界线的漩涡编织融合前的时间依赖性的电流分布。这是马约拉纳零模的非阿贝尔交换的电子签名。
2019-08-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
Exchange operation of Majorana zero modes in topological insulator-based Josephson trijunctions
Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics, Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所）；School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学物理科学学院）；College of Physics, Nanjing University（南京大学物理学院）
本文报告了在拓扑绝缘体表面多三结约瑟夫森器件中创建、操控和交换马约拉纳零模的实验进展，观察到符合Fu-Kane模型的隙内态迁移特征，为实现拓扑量子计算中的编织操作提供了关键途径。
2025-11-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
High-fidelity qubit readout using interferometric directional Josephson devices
在高保真量子位读出方案中需要非互易微波器件，例如循环器和隔离器，以单向路由读出信号并保护量子位免受来自输出链的噪声的影响。然而，低温循环器和隔离器在可扩展的超导架构中是禁止的，因为它们依赖于磁性材料。在这里，我们执行一个快速（750 ns）高保真度（95%）的量子非破坏读出的相干超导量子比特（$T_{1}=52$ $μs$，$T_{\rm{2E}}=35$ $μs$）没有任何非互易磁性设备。我们采用在我们的读出链微波控制的量子位读出多芯片模块（qRMCM），集成了干涉定向约瑟夫森器件组成的隔离器和可重构的隔离器/放大器设备和片外低通滤波器。使用qRMCM，我们证明隔离高达45 dB的13 MHz内，当两个定向器件作为隔离器，和低噪声放大超过10 dB的$10$ MHz的动态带宽内，当可重构器件作为放大器操作。我们还证明了使用qRMCM的可变隔离，量子比特相干时间$T_{\rmφ}$和$T_{\rm{2E}}$的原位增强了两个数量级（即，从$T_{\rmφ}=T_{\rm{2E}}=0.5$ $μs$到$T_{\rmφ}=90$ $μs$和$T_{\rm{2E}}=50$ $μs$）。此外，通过直接比较qRMCM性能与采用一对宽带磁隔离器的最新配置（具有$T_{\rm{2E}}\approx 2T_{1}$），我们发现用qRMCM（其中$T_{\rm{2E}}\approx T_{1…
2021-09-29 cond-mat.supr-con quant-ph
Josephson directional amplifier for quantum measurement of superconducting circuits
我们已经实现了一个微波量子限制放大器，它是定向的，因此可以在许多量子测量中不需要前置环行器的情况下工作。放大仅在输入和输出端口之间的一个方向上发生。通过多泵浦参量放大结合波干涉实现方向性。我们已经验证了器件的噪声性能，用它来读出超导量子比特和观察量子跳跃。有了这个设备的改进版本，量子比特和前置放大器可以集成在同一芯片上。
2013-11-21 cond-mat.supr-con 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
Survival of the fractional Josephson effect in time-reversal-invariant topological superconductors
时间反演不变拓扑超导体（TRITOPS）导线主机马约拉纳Kramers对已被预测介导的分数约瑟夫森效应与$4π$周期性的超导相位差。我们探索了在存在随时间变化的“局部混合”扰动的情况下的TRITOPS分数约瑟夫森效应，该扰动瞬时保持时间反转对称性。具体而言，我们表明，正如这样的耦合呈现编织的马约拉纳Kramers对非普遍的，约瑟夫森电流成为非周期性或$2π$周期性（取决于我们量化的条件），除非相位差扫描足够快。我们进一步分析拓扑超导体与$\mathcal{T}^2 = +1$时间反演对称性，并揭示了丰富的相互作用和本地混合，可以在纳米线阵列实验探测之间的相互作用。
2020-07-09 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con quant-ph
Dynamical simulation of the injection of vortices into a Majorana edge mode
该研究突破约瑟夫森结注入边缘涡旋过程的瞬时散射近似，通过含时多体模拟研究注入及边缘涡旋与体相阿布里科索夫涡旋的编织，明确了飞行拓扑量子比特所需约瑟夫森结的特性。
2023-11-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Universal quantum computing with parafermions assisted by a half fluxon
任意子如马约拉纳子或副费米子的编织只提供了克利福德门，而克利福德门并不形成量子门的普适集合。我们提出了一个强大的和资源有效的计划，通过Aharonov-Casher效应，在一个逻辑量子点上进行非Clifford门编码在parafermionic零模式。这个门可以通过在一对准费米零模周围移动半通量量子来实现。使用现有的方案可以在二维设置中实现parafermion模式，并且可以在具有偶极缺陷的自旋三重态约瑟夫森结中创建携带半通量量子的半通量子作为半通量子/反半通量子对的一部分。在适当的偏置电流脉冲下，半磁通子可以编织在平行费米子周围。用仿费米子的编织来补充这个门，为用仿费米子进行通用量子计算而不需要魔态蒸馏提供了途径。
2019-10-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Microwave readout of Majorana qubits
马约拉纳量子比特提供了一种很有前途的方式来存储和操纵量子信息，通过编码到马约拉纳零模式的状态。由于信息存储在系统的拓扑性质中，局部噪声不会导致退相干。通过编织零模式来实现信息的操纵。然而，由于信息隐藏得很好，因此本质上很难获得，因此测量是具有挑战性的。在这里，我们讨论了一个设置测量状态的马约拉纳量子比特采用微波工程的标准工具。我们采用的基本物理效应是这样一个事实，即电压偏置的约瑟夫森结托管马约拉纳费米子允许光子发射和吸收的约瑟夫森频率的一半。我们表明，在色散制度，我们的设置允许我们进行量子非爆破测量，并达到量子极限。我们的设置的一个吸引人的特点是，马约拉纳量子位与测量设备的相互作用可以通过改变结的直流偏置来随意打开和关闭。
2015-02-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Canonical circuit quantization with linear nonreciprocal devices
非互易器件有效地模拟了它们耦合的动力学变量子空间的时间反演对称性的破坏，并且可以用于创建手性信息处理网络。我们研究了系统的列入理想回转器和循环到拉格朗日和哈密顿描述的集总元件电网络。所提出的理论在量子域的一般非互易网络中具有广泛的适用性。我们将其应用到教学和病理的例子，电路包含约瑟夫森结和理想的非互易元素所描述的导纳矩阵，并比较它与更多涉及的治疗电路的基础上，非互易设备的特点是阻抗或散射矩阵。最后，我们讨论了含有相位滑移结和非互易器件的电路的对偶量子化。
2019-01-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Minimal circuit for a flux-controlled Majorana qubit in a quantum spin-Hall insulator
我们构造了一个最小的电路，基于顶部transmon设计，在二维拓扑绝缘体的边缘旋转由四个Majorana零模形成的量子比特。与编织操作不同，一般旋转没有拓扑保护，但它们确实允许完整表征马约拉纳量子比特的相干时间。旋转由通过库珀对盒中的一对分裂的约瑟夫森结的通量的变化来控制，而不需要调节栅极电压。马约拉纳量子比特的拉比振荡可以通过包围库珀对盒的微波腔的谐振频率的振荡来监测。
2014-07-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Charge $2e/3$ superconductivity and topological degeneracies without localized zero modes in bilayer fractional quantum Hall states
最近的研究表明，在传统的阿贝尔分数量子霍尔态中，可以产生具有局域化的仿费米子零模的非阿贝尔缺陷。在这里，我们提出了一种替代路线，以创建，操纵和测量拓扑保护的退化耦合到超导体的双层BHH状态，而不创建本地化的parafermion零模式。我们主要集中在电子空穴双层，与$\pm 1/3$劳克林在每一层的状态，与邻近耦合到超导体的边界。我们表明，超导体诱导电荷$2e/3$准粒子对凝聚在每个边界的H状态，这导致（1）拓扑保护的简并，可以通过测量电荷传感实验和（2）部分电荷$2e/3$ AC约瑟夫森效应。我们证明了一个模拟的非阿贝尔编织是可能的，尽管没有一个本地化的零模式。我们讨论了几个实际的优势，这个建议比以前的工作，也扩展到电子-电子双层在$ν= 2/3 + 1/3$耦合到超导性，电子-空穴双层只有层间隧穿。
2016-04-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
