Passive microwave circulation on a superconducting chip
针对超导量子电路中微波环形器体积庞大难以集成的问题，研究人员在超导芯片上实现了由三个隧道耦合超导岛构成、仅需直流控制的无源片上微波环形器，测得其具备良好的非互易散射性能与200 MHz带宽。
2023-08-28 quant-ph
Coherent manipulation of Bose-Einstein condensates with state-dependent microwave potentials on an atom chip
基于纠缠的技术，如量子信息处理、量子模拟和量子增强计量学，有可能彻底改变我们的计算和测量方式，并有助于澄清纠缠本身令人困惑的概念。原子芯片上的超冷原子在实现上具有吸引力，因为它们以紧凑、稳健和可扩展的设置提供对量子系统的控制。这个系统中的一个重要工具是依赖于内部原子状态的势。相干动力学在这种潜力结合碰撞相互作用允许纠缠产生的单个原子和合奏。在这里，我们展示了相干操纵玻色凝聚原子在这样一个潜在的，产生在一个新的方式与微波近场的原子芯片。我们实现了原子内态和运动态的可逆纠缠，实现了具有内态标记的囚禁原子干涉仪。我们的系统提供了对介观凝聚体中碰撞的控制，为片上产生多粒子纠缠和量子增强计量学与自旋压缩态铺平了道路。
2010-09-13 quant-ph
In situ calibration of microwave attenuation and gain using a cryogenic on-chip attenuator
Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）
本文提出了一种基于片上低温衰减器的微波衰减和增益原位校准方法，用于超导量子电路中近量子限参数放大器的表征。
2026-02-23 quant-ph
Superconducting switch for fast on-chip routing of quantum microwave fields
能够在低温下路由微波信号的开关是应用物理学的许多领域中的最先进实验的期望组件，包括但不限于工程量子系统中的量子信息处理、通信和基础研究。传统的机械开关提供低插入损耗，但通过散热干扰稀释低温恒温器的操作和相关实验。基于半导体或微机电系统的开关具有较低的热预算，但不容易与当前的超导电路集成。在这里，我们设计和测试的片上开关相结合的可调谐传输线谐振器与微波分束器。该装置是超导的，因此耗散的热量可以忽略不计。它与当前的超导电路制造技术兼容，以超过$100\,\mathrm{MHz}$的带宽工作，能够处理$10^{5}\,μ\mathrm{s}^{-1}$量级的光子通量，相当于超过$-90\,\mathrm{dBm}$的功率，并且可以在大约$6-8\,\mathrm{ns}$内切换。我们成功地证明了该设备在量子制度的操作，通过将其集成在一个芯片上的单光子源，并使用它来路由非经典巡回微波场在单光子水平。
2016-06-03 quant-ph
Non-classical microwave-optical photon pair generation with a chip-scale transducer
本文报告通过芯片级压电光机械换能器中的自发参量下转换过程生成微波-光子对，观察其非经典关联，为超导量子处理器间的光学量子网络提供关键构建模块。
2023-03-30 quant-ph
Mechanical On-Chip Microwave Circulator
非互易电路元件是现代测量和通信系统的组成部分。在数学上，它们需要打破时间反演对称性，通常使用磁性材料实现，最近使用量子霍尔效应，参数介电常数调制或约瑟夫森非线性。在这里，我们展示了一种基于水库工程光机相互作用的片上无磁循环器。定向循环通过六个不同机电信号转换路径的受控相敏干涉来实现。该环行器结构紧凑，其绝缘体上硅平台与超导量子比特和硅光子兼容，其噪声性能接近量子极限。它具有高动态范围，高达30 MHz的可调谐带宽以及作为分束器或波长转换器的原位可重构性，可以为具有集成和多路复用片上信号处理和读出的超导量子位处理器铺平道路。
2017-06-06 quant-ph
Microwave guiding of electrons on a chip
电子在自由空间中的运动使得人们能够探索基本物理学，如物质的波动性质，Aharonov-Bohm和Hanbury Brown-Twiss效应。另外，对电子外部自由度的精确控制已被证明对于全新类型的实验至关重要，例如潘宁陷阱中电子质量和磁矩的高精度测量。有趣的是，电子在交变四极子的纯电场中的禁闭很少被考虑。平面芯片基离子阱的发展的最新进展表明，这种技术可以应用于使全新的实验与电子束在多功能电位引导。在这里，我们展示了横向约束的低能电子束在线性四极波导的基础上微结构的平面电极和微波频率驱动。一个新的引导物质波系统将产生，从电子干涉测量到新型的非侵入性电子显微镜的应用范围。
2010-12-10 quant-ph
Quantum probe of an on-chip broadband interferometer for quantum microwave photonics
量子微波光子学的目标是在光学光子学的精神下产生、路由和操纵传播的量子微波场。为此，超导量子线路的强非线性可用于改善或超越光学领域概念的实现。在这种背景下，为超导量子线路设计一个良好控制的宽带环境是一项中心任务。在这项工作中，我们将一个超导transmon量子比特放置在由两个超导微波分束器组成的片上Mach-Zehnder干涉仪的一个臂上。通过测量它的弛豫和退相速率，我们使用量子比特作为一个灵敏的光谱仪在量子水平上探测宽带电磁环境。在高频下，这种环境可以很好地描述为耦合到transmon量子位的谐振子的集合。在低频率，我们发现实验证据的有色准静态高斯噪声与高光谱权重，因为它是典型的两级波动的合奏。我们的工作为传播微波光子的可能应用铺平了道路，例如模拟量子杂质模型或量子信息处理的新架构。
2018-10-04 quant-ph
Full control of superconducting qubits with combined on-chip microwave and flux lines
随着量子计算领域向更大规模的设备发展，多路复用将对规模化量子处理器至关重要。虽然多路复用读出是超导设备的常见做法，相对较少的工作已经报告的磁通量和微波控制线的组合。在这里，我们提出了一种方法，将微波线和磁通线到一个单一的“XYZ线”。这种组合控制线使我们能够执行快速单量子位门，并将通量信号传递到量子位。测量的量子位的弛豫时间与采用单独控制线的最新设备相当。我们用随机基准测试单量子比特门的保真度，达到99.5%以上的保真度，我们证明XYZ线原则上可以用来运行参数纠缠门。
2021-07-13 quant-ph
A cryogenic on-chip microwave pulse generator for large-scale superconducting quantum computing
本文提出一种低温片上微波脉冲发生器，由数字信号驱动，在毫开尔文温度下产生可控脉冲微波，实现超导量子比特高保真读出，为大规模超导量子计算提供兼容且低热负载的使能技术。
2024-07-16 quant-ph
On-Chip Microwave Quantum Hall Circulator
环行器是雷达系统、微波通信收发器和量子信息器件读出等技术不可或缺的非互易电路元件。它们的非互易性来自于在存在打破时间反演对称性的大体积磁介质的情况下，微波在厘米尺度的信号波长上的干涉。在这里，我们实现了一个完全无源的片上微波环行器的尺寸千分之一的波长，利用手性，慢光响应的2维电子气（2DEG）在量子霍尔制度。对于直径为330 μ m、中心频率为1 GHz的集成GaAs器件，在50 MHz带宽上观察到25 dB的非互易性。此外，可以通过改变磁场来动态地选择循环的方向，这是可以实现片上微波信号的可重新配置的无源路由的方面。
2016-01-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
Glass-patternable notch-shaped microwave architecture for on-chip spin detection in biological samples
本文报道了一种用于荧光纳米金刚石（ND）光检测磁共振（ODMR）的片上检测的玻璃板上切口形共面微波波导天线。在共面波导中的凹口区域中心处的光刻图案化细线实现了毫米级ODMR检测区域（1.5 x 2.0 mm^2）和具有低反射（约8%）的千兆赫宽带特性。通过数值模拟，可以定量预测探测区的ODMR信号强度。使用这种芯片器件，我们证明了一个均匀的ODMR信号强度超过检测区域的细胞，组织和蠕虫。目前基于芯片的微波架构的演示将使基于ODMR的量子传感技术的可扩展芯片集成到各种生物测定平台中。
2022-05-06 physics.app-ph quant-ph
A microwave chip-based beam splitter for low-energy guided electrons
我们演示了分裂的低能电子束的微波赝势形成的平面芯片基板上的装置。束分裂起因于将电子束的横向引导电势从单阱谐波约束平滑地变换到双阱中，从而产生具有$5\,$ mm横向间距的两个分离的输出束。有效的光束分裂观察到电子动能高达$3\,$ eV，在良好的协议与粒子跟踪模拟。我们讨论了这种新的分束器方法的电子基量子物质波光学实验的前景。
2015-05-18 physics.atom-ph quant-ph
Fundamental Limits for Coherent Manipulation on Atom Chips
中性原子的相干操纵与制造的固态设备，所谓的“原子芯片”的限制，得到解决。具体来说，我们研究了占主导地位的退相干机制，这是由于来自原子芯片表面的磁噪声。结果表明，在散粒噪声水平的芯片线的波动的贡献是不可忽略的。我们估计的相干时间，并讨论如何增加它们。我们的主要结论是，未来的进步应该允许相干时间长达一秒，距离表面几微米。
2002-12-17 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
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
On-chip coherent microwave-to-optical transduction mediated by ytterbium in YVO$_4$
在量子技术之间分配纠缠的光网络将成为量子科学的强大支柱，但尚未与超导量子比特等领先的量子硬件对接。因此，这些系统保持隔离，因为微波链路在室温下是有噪声和损耗的。建立连通性需要在微波场和光场之间映射量子信息的接口。虽然已经实现了初步的微波到光学（M2O）换能器，但开发匹配超导量子比特频率（千兆赫）和带宽（10 kHz-1 MHz）的高效、低噪声设备仍然是一个挑战。在这里，我们展示了一个概念验证的片上M2O换能器使用$^{171}\mathrm{Yb}^{3+}$-离子在钇原钒酸盐（YVO）耦合到纳米光子波导和微波传输线。器件的小型化、材料和零磁场操作是稀土离子磁光器件的重要进展。与高品质因数微波和光学谐振器的进一步集成将实现有效的转换，并为多平台量子网络创造机会。
2019-12-08 physics.optics quant-ph
On-chip superconducting microwave circulator from synthetic rotation
我们分析了一个潜在的替代技术的商业铁氧体环行器，是无处不在的当代量子超导微波实验的设计。无损集总元件设计能够与其他超导微波器件集成在芯片上，从而规避了铁氧体环行器的许多性能限制方面。该设计基于直流超导微波量子干涉器件（SQUID）的动态调制，该器件用作近线性可调谐电感器。与熟悉的铁氧体基循环器的连接是内部动力学运动方程中的简单帧提升。除了一般的，原理图分析，我们还给出了一个概述的许多必要的考虑因素，以实现一个实际的设计与可调的中心频率在4-8 GHz的频带，带宽为240 MHz，反射在-20 dB的水平，和最大信号功率约为100微波光子每反向带宽。
2015-02-21 cond-mat.supr-con quant-ph
On-Chip Josephson Junction Microwave Switch
作者报道了一种基于单约瑟夫森结超导电路的反射式单极单掷微波开关的设计和测量。数据表明，开关操作与2 GHz的瞬时带宽集中在10 GHz，低插入损耗，和优于20 dB的开/关比。开关的实测性能与模拟输入功率高达-100 dBm。一个扩展的演示电路，实现单刀双掷开关的仿真。
2015-12-04 cond-mat.supr-con quant-ph
A superconducting on-chip microwave cavity for tunable hybrid systems with optically trapped Rydberg atoms
本文面向超导片上微波电路与光阱超冷原子混合系统，优化超导芯片和微波腔设计以实现对铷原子里德伯跃迁的可调谐强耦合，并通过实验表征腔特性，为在稀释制冷机中实现接近强耦合的混合量子平台奠定基础。
2025-03-07 cond-mat.supr-con quant-ph
Widely tunable on-chip microwave circulator for superconducting quantum circuits
我们报告的设计和性能的片上微波环行器具有广泛（GHz）可调谐的工作频率。非互易性是通过频率转换和延迟的组合来创建的，并且既不需要永磁体也不需要微波偏置音调，允许与其他超导电路进行片上集成，而不需要高带宽控制线。该器件的隔离度在数十MHz的带宽内超过20 dB，并且其插入损耗很小，在选定的工作频率下可低至0.9 dB。此外，对于高达数百fW的信号功率（$\approx 10^3$循环光子），该器件相对于输入功率是线性的，并且可以动态地重新配置循环的方向。我们展示了它的操作在4和6 GHz之间的频率选择。
2017-11-06 cond-mat.supr-con quant-ph
Cryogenic Multiplexing Control Chip for Superconducting Quantum Processor
Tsinghua University（清华大学）；Beijing National Research Center for Information Science and Technology（北京信息科学与技术国家研究中心）；Beijing Innovation Center for Future Chips, Tsinghua University（清华大学未来芯片创新中心）
该研究提出一种低温多路复用控制芯片（MCC），可通过单根微波电缆控制多个超导量子比特，经仿真验证其性能，能减少微波控制线数量，助力大规模超导量子处理器研发。
2026-10-15 quant-ph
On-Chip Microwave Fock States and Quantum Homodyne Measurements
我们提出了一种基于量子光学拉曼激发方案将亚稳态基于通量的量子比特耦合到微谐振器的方法，该方案允许确定性地产生静止和传播的微波Fock态和其他弱量子场。此外，我们介绍了一个合适的微波量子零差技术，没有光学对应物，使相关领域的可观测量，即使在存在噪声放大设备。
2006-02-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con 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
Characterization and Analysis of On-Chip Microwave Passive Components at Cryogenic Temperatures
本文介绍了微波无源元件，包括金属氧化物金属（MoM）电容器，Transformers和谐振器，在深低温（4.2 K）的特性。电容，电感和品质因数的变化解释有关的物理参数的温度依赖性和由此产生的见解在低温下的无源器件的建模。首次报道的低至4.2 K的表征和建模对于设计低温CMOS射频集成电路至关重要，这是为可扩展量子计算机构建电子接口的有希望的候选者。
2019-11-29 physics.app-ph quant-ph
On-chip microwave-spin-plasmon interface (MSPI)
片上可扩展集成是实际量子器件的主要挑战。一个特别的挑战是实现钻石中自旋的片上光学读出。这种读出需要同时应用光场和微波场以及有效收集荧光。读出通常通过体光学器件和宏观微波传输结构来实现。我们实验证明了一个片上集成结构的氮空位（NV）自旋为基础的应用程序，在一个单一的材料层与一个图案化的步骤。具有多个NV中心的纳米金刚石位于在厚金膜中铣削的凹槽波导的端部。金膜携带微波控制信号，而槽波导作为荧光收集器，部分过滤掉泵浦激发。结果，器件尺寸和制造复杂性显著减小。我们的方法将促进在单片平台上进一步开发超紧凑的纳米级量子传感器和量子信息处理设备。基于NV中心的纳米级传感器是所开发的接口的最有前途的应用。
2019-05-16 physics.app-ph physics.optics 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} $。
2016-08-07 physics.optics quant-ph
Coherent generation of nonclassical light on a chip via photon-induced tunneling and blockade
报道了在强耦合量子点的光子晶体腔中通过光子阻塞产生的非经典光的观测结果。通过调节探测激光器的频率与腔和量子点共振的关系，我们可以在光子阻塞或光子诱导隧穿机制中探测系统。从一个政权的过渡到其他确认的二阶相关的测量，从反聚束到聚束的变化。
2008-04-17 quant-ph
Coherent Optical Memory Baesd on A Laser-written On-chip Waveguide
量子存储器是构建大规模量子网络的核心器件。对于可扩展和方便的实际应用，集成光存储器，特别是片上光存储器，是至关重要的要求，因为它们可以很容易地与其他片上器件集成。在这里，我们报告的相干光存储器的基础上的IV型波导上制作的表面上的稀土离子掺杂晶体（即$\mathrm{Eu^{3+}}$：$\mathrm{Y_2SiO_5}$）。表面波导内的$\mathrm{Eu^{3+}}$离子的光学跃迁（$\mathrm{{^7}F{_0}\rightarrow{^5}D{_0}}$）的性质与体晶体的光学跃迁的性质相比被很好地保持。在IV型波导中实现了自旋波原子频率梳存储。该装置的可靠性通过回收脉冲和参考脉冲之间的${97\pm 1\%}$的高干涉可见度得到证实。开发的片上光存储器为集成量子节点铺平了道路。
2020-12-04 quant-ph
Coherent control of microwave pulse storage in superconducting circuits
用于量子存储器的相干脉冲控制在光域中是可行的，但在微波量子线路中是新生的。我们展示了如何通过利用和扩展超导量子线路中现有的电磁感应透明技术，在超导电路中实现相干存储和按需脉冲恢复。我们的方案采用了一个线性阵列的超导人工原子耦合到微波传输线。
2012-12-20 quant-ph
Quantum computing with semiconductor double-dot molecules on a chip
我们开发了一种可扩展的量子计算架构，使用可控电子的双点分子耦合到一个微波带状线谐振器的芯片上，它满足所有Divincenzo标准。我们分析了所有所需操作的性能和稳定性，并强调所有技术都是可行的，目前的实验技术。
2010-01-18 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
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
Quantum Coherent Nonlinear Feedbacks with Applications to Quantum Optics on Chip
在经典机械系统的控制中，反馈已成功地应用于产生所需的非线性动力学。然而，这能做到多少仍然是量子力学系统中的一个悬而未决的问题。本文提出了一种利用相干反馈技术产生强非线性量子效应的方案，该方案优于只能产生伪非线性量子效应的基于测量的量子反馈方案.通过两个在片上量子光学中的应用实例，说明了这种进步。在第一个例子中，我们表明，非线性克尔效应可以产生和放大到与传输线谐振器（TLR）中的线性效应相媲美。在第二个例子中，我们表明，通过调谐TLR相干反馈网络中的量子放大器的增益，非高斯“光”（微波场）可以产生和操纵通过非线性效应，表现出完全量子亚泊松光子计数统计和光子反聚束现象。该方案为在芯片上实现强非线性量子光学开辟了广阔的应用前景，而传统量子光学器件中的非线性量子光学是极其脆弱和不灵活的。
2012-07-21 quant-ph
On-chip generation and collectively coherent control of the superposition of the whole family of Dicke states
该研究利用硅光子芯片从两个微谐振器产生四光子，并通过片上线性光学电路实现任意激发数四光子 Dicke 态全族叠加态的集体相干控制。
2023-06-02 quant-ph
Trapping potentials and quantum gates for microwave-dressed Rydberg atoms on an atom chip
Freie Universität Berlin（柏林自由大学）；Center for Quantum Science and Technologies, FORTH（量子科学与技术中心，FORTH）；University of Crete（克里特大学）；German Research Center for Artificial Intelligence（德国人工智能研究中心）；Eberhard Karls Universität Tübingen（蒂宾根大学）
通过微波场调控瑞利原子的电偶极矩，实现捕获势和量子门操作，用于原子芯片上的量子计算。
2026-01-28 physics.atom-ph quant-ph
Cavity QED with an ultracold ensemble on a chip: prospects for strong magnetic coupling at finite temperatures
研究了超精细跃迁冷原子与微波谐振腔模磁耦合系综的非线性动力学。尽管存在微小的单原子耦合，但人们在集体超精细量子位和微波光子之间获得强耦合，使得能够在长寿命原子量子位状态和模式之间进行激发的相干转移。即使在有限的热光子数下，也可以从腔的透射谱中得到强耦合的证据。该系统使得有可能进一步研究突出的集体现象，如超辐射衰变的倒置合奏或锁定到原子超精细跃迁的窄带带状线微脉泽的建设。
2010-09-02 quant-ph
Reconfigurable re-entrant cavity for wireless coupling to an electro-optomechanical device
最近已经展示了一种能够将微波转换为光学的电光机械设备，其愿景是实现超导量子比特的光学网络。在这里，我们提出了一种改进的转换器设计，使用三维（3D）微波腔之间的微波传输线和集成的LC谐振器的转换器芯片的耦合。新的设计简化了光学组件，并将其从设置的微波部分中分离出来。实验表明，模块化器件组装允许我们灵活地调整微波耦合到转换器芯片，同时保持小损耗。我们还发现，机电实验不受影响的附加微波腔。我们的设计与高精细光学腔兼容，并将提高光学性能。
2017-03-19 quant-ph
High Purcell factor generation of coherent on-chip single photons
片上单光子源是集成光子量子技术的关键部件。半导体量子点可以表现出接近理想的单光子发射，但由于附近的蚀刻表面，这可能在芯片上的几何形状中显著退化。一个长期提出的解决方案，以提高不可逆性是通过使用珀塞尔效应，以减少辐射寿命。然而，到目前为止，仅观察到适度的Purcell增强。在这里，我们使用脉冲共振激发，以消除缓慢的弛豫路径，揭示了一个高度Purcell缩短的辐射寿命（22.7 ps）在波导耦合的量子点-光子晶体腔系统。这导致近寿命限制的单光子发射，其在可以发射20个光子的时间尺度上保持高不可逆性（93.9%）。在$π$脉冲激发下实现了几乎无背景的脉冲共振荧光，从而能够演示具有非常高的潜在重复率的片上按需单光子源。
2018-02-09 quant-ph
High-Fidelity Measurement of a Superconducting Qubit using an On-Chip Microwave Photon Counter
我们描述了一种使用片上微波光子计数器对超导量子比特进行高保真测量的方法。该协议依赖于色散耦合测量谐振器的瞬态响应，以将量子位的状态映射到以大的差分光子占据为特征的“亮”和“暗”腔指针状态。在此映射之后，我们使用约瑟夫森光电倍增管（JPM），当腔光子占用超过一定的阈值时，它在经典可区分的通量状态之间转换，光电探测谐振器。我们的技术提供了在毫开尔文阶段的投影量子测量的二进制结果，而不需要在室温下的量子限制的预放大和阈值。我们实现了原始的单次测量保真度超过98%，在多个样品使用这种方法在总测量时间在500 ns以下。此外，我们表明，与我们的测量协议相关的反作用和串扰可以通过利用JPM本身的固有阻尼来减轻。
2020-08-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
Loop Quantum Photonic Chip for Coherent Multi-Time-Step Evolution
Nanyang Technological University（南洋理工大学）；National University of Singapore（新加坡国立大学）；Tongji University（同济大学）；Singapore University of Technology and Design（新加坡科技设计大学）；University of Toronto（多伦多大学）；The Hong Kong Polytechnic University（香港理工大学）
本文提出环形量子光子芯片，通过循环结构实现多时间步量子模拟，提升效率并减少损耗，验证了其在spin-boson模型中的有效性。
2026-04-15 quant-ph
Interfacing Rydberg atoms with a chip-based superconducting microwave resonator using an ac-Stark-shifted single-photon transition
University College London（伦敦大学学院）
通过交流斯塔克位移将里德伯原子单光子跃迁调谐至芯片超导谐振器模式，实现共振耦合，估算单光子拉比频率约2π×100 Hz，为单光子强耦合奠定基础。
2026-09-10 physics.atom-ph quant-ph
Fano-enhanced low-loss on-chip superconducting microwave circulator
针对超导量子技术所需的无铁氧体片上环形器结能量公差过严的问题，通过引入波导间直接电容耦合产生Fano干涉，放宽了制备精度要求，实现了97%以上的环流保真度及低损耗、高隔离的性能。
2024-06-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Coherent Microwave Control of a Nuclear Spin Ensemble at Room Temperature
我们使用名义上禁止在金刚石中的氮空位（NV）中心的电子核自旋跃迁，以证明在室温下使用微波场的核自旋系综的相干操纵。我们表明，采用一个离轴磁场与一个适度的振幅（$\approx$ 0.01 T）在一个角度相对于NV自然量子化轴是足以倾斜的电子自旋的方向，并使有效的自旋交换与NV中心的氮原子核。然后，我们可以证明快速拉比振荡的电子-核自旋交换跃迁，相干布居捕获和极化的核自旋系综在微波制度。将NV中心的许多电子自旋耦合到它们的固有核提供了关于可控自旋的数量的完全可扩展性，并提供了转导的前景。特别是，该技术可应用于微波光子的长寿命存储和核自旋与机械振荡器在分辨边带制度的耦合。
2020-05-26 quant-ph
Coherent interaction-free detection of microwave pulses with a superconducting circuit
本文提出并实验验证了基于三能级超导transmon电路的相干无相互作用探测方案，利用完全相干演化在避免激发到第三能级的同时检测与第二跃迁共振的微波脉冲，且成功率高于传统投影式方案。
2023-07-07 quant-ph
Modeling Short-Range Microwave Networks to Scale Superconducting Quantum Computation
针对超导量子计算机扩容量子比特时的噪声与串扰问题，提出基于微波链路的小芯片分布式架构，建模验证其可降低数据移动总体错误率、延迟影响小，为量子计算规模化提供新路径。
2024-12-18 cs.AR cs.DC quant-ph
On-chip microwave sensing of quasiparticles in tantalum superconducting circuits on silicon for scalable quantum technologies
本文通过片上微波传感技术，在硅上α-钽超导谐振器中测量准粒子，发现其密度约为NbN的三分之一，为可扩展量子技术提供了降低损耗的新途径。
2025-09-09 cond-mat.supr-con cs.ET cs.SY
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
On-chip microwave coherent source with in-situ control of the photon number distribution
本研究提出一种片上微波相干源理论设计，用可调谐耦合器替代传统电容连接，通过外部磁通实现光子发射的脉冲式原位调控，同时保留源的稳定性与线宽特性，还可拓展至多玻色子储库场景。
2025-07-16 cond-mat.other cond-mat.supr-con physics.app-ph
Q-BiC: A biocompatible integrated chip for in vitro and in vivo spin-based quantum sensing
Cavendish Laboratory, University of Cambridge（剑桥大学卡文迪许实验室）；Department of Biochemistry, University of Cambridge（剑桥大学生物化学系）
Q-BiC是一种生物相容性集成芯片，用于体外和体内基于自旋的量子传感，实现无损伤的生物系统测量。
2024-06-03 physics.bio-ph quant-ph
Scalable multi-chip quantum architectures enabled by cryogenic hybrid wireless/quantum-coherent network-in-package
本文提出新一代可扩展量子计算架构愿景，通过量子相干链路互连分布式量子核，并利用集成无线互连进行编排，从全栈架构视角解决量子计算机扩展挑战。
2023-04-08 cs.ET quant-ph
On-chip coherent conversion of photonic quantum signals between different degrees of freedom
在量子世界中，单个粒子可以具有不同的自由度来编码量子信息。同时控制多个自由度对于完整地描述粒子是必要的，因此可以更有效地使用它。本文将横波导模自由度引入到量子光子集成电路中，并在单芯片上实现了光子量子态在路径、偏振和横波导模自由度之间的相干转换。在这些转换过程中的量子相干性的保存证明了单光子和双光子量子干涉使用光纤分束器或片上分束器。这些结果为基于量子光子集成电路的量子信息处理提供了控制和转换多自由度光子的能力。
2016-06-21 physics.optics quant-ph
Integrated multiplexed microwave readout of silicon quantum dots in a cryogenic CMOS chip
固态量子计算机需要经典电子学来控制和读出单个量子比特，并实现快速经典数据处理[1-3]。在固态量子处理器运行最佳的深低温下集成两个子系统[4]，可以解决一些主要的扩展挑战，例如系统大小和输入/输出（I/O）数据管理[5]。硅量子点（QD）中的自旋量子位可以使用超大规模集成（VLSI）与互补金属氧化物半导体（CMOS）电子器件单片集成，从而利用半导体行业的广泛制造经验[6]。然而，在mK温度下使用工业CMOS进行集成的实验演示仍处于起步阶段。在这里，我们提出了一个使用工业CMOS技术制造的低温集成电路（IC），它包含硅基量子处理器的三个关键成分：QD阵列（在这里以非交互式3x 3配置排列），数字电子器件，以最大限度地减少使用行列寻址的控制线和用于多路复用读出的模拟LC谐振器，所有这些都在50 mK下工作。与微波谐振器（6-8 GHz范围），我们显示分散读出的量子点的电荷状态，并执行组合的时域和频域复用，实现可扩展的读出，同时减少整体芯片的足迹。这种模块化架构探讨了使用工业CMOS技术实现集成量子和经典电子学的大规模硅量子计算机的限制。
2021-01-20 cond-mat.mes-hall physics.app-ph quant-ph
Passive superconducting circulator on a chip
与超导器件兼容的片上微波环行器是实现超导电路放大的关键。以前在芯片上集成环行器的方法要么涉及需要额外微波线的外部驱动，要么涉及会损害超导性的强磁场。在这里，我们报告的第一个证明的原理实现的无源片上环行器，这是由一个超导回路中断三个概念上相同的约瑟夫森结，并调整只有直流控制领域。我们的实验结果表明，非互易散射的证据，并与理论模拟的良好协议。我们还提出了一个详细的分析，在我们的设备中使用隐马尔可夫模型的准粒子隧穿。通过减少结的不对称性，并利用已知的方法来保护准粒子，我们预计约瑟夫森环环行器将成为无处不在的超导电路。
2022-09-05 cond-mat.supr-con physics.app-ph quant-ph
