Cooling by Cooper pair splitting
在超导体中形成库珀对的电子可以通过耦合到超导体和独立的正常引线的量子点在空间上分离，从而保持它们的自旋纠缠。我们调查这样的库珀对分裂器的热电性能，并证明了冷却的水库是一个指示的非本地相关诱导的纠缠电子对。此外，我们表明，该设备可以作为一个非本地的热电热机。作为制冷机和热机，库珀对分流器达到接近热力学边界的效率。因此，我们的工作介绍了一个实验上可访问的热机和制冷机驱动的纠缠电子对中的量子关联的作用可以测试。
2019-01-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Noise-induced quantum-circuit refrigeration
该研究利用连接 QCR 的微波谐振器与 transmon 测量装置，证明失谐人工热噪声可阻尼相干态并将热态有效温度从约300 mK降至130 mK，为纯热驱动量子电路制冷奠定基础。
2024-12-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Otto refrigerator based on a superconducting qubit: classical and quantum performance
我们分析了一种基于超导量子位耦合到两个LC谐振器的量子奥托冰箱，每个LC谐振器包括一个电阻器作为水库。我们发现各种操作制度：近绝热（低驱动频率），理想的奥托循环（中频），和非绝热相干制度（高频）。在近绝热制度，冷却功率是二次的频率，我们发现大大增强的性能系数$ε$，相比，一个理想的奥托循环。与纯经典动力学相比，量子相干效应总是导致冷却功率和$ε$的降低。在非绝热制度，我们观察到强相干振荡的冷却功率作为频率的函数。我们研究了各种驱动波形：与标准正弦驱动相比，具有优化上升和停留时间的截断梯形驱动产生更高的冷却功率和效率。
2017-01-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Theory of double Cooper-pair tunneling and light emission mediated by a resonator
通过隧道电子的光子发射可以通过将谐振器定位在隧道结附近并施加适当的电压偏置来促进。然而，对普通金属的研究表明，谐振器也会影响电荷的流动，促进两个电荷的相关隧穿产生一个光子的过程。我们发展了一个理论来分析这种行为在约瑟夫森结通过推导一个有效的哈密顿量描述的过程中，两个库珀对产生一个单光子。我们确定的条件下，运输是由两个库珀对的非相干隧穿为主，同时也揭示了制度的相干双库珀对隧穿。我们表明，该系统也可以显示一个不寻常的形式的光子封锁，因此可以作为一个单光子源。
2019-08-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Entanglement and decoherence of a micromechanical resonator via coupling to a Cooper box
我们分析了电容耦合到库珀盒的微机械谐振器的量子动力学。通过对库珀盒进行适当的量子态控制，可以将谐振器驱动为空间分离态的叠加。库珀盒也可以用来探测环境诱导的共振器叠加态的退相干。
2001-12-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Fast control of dissipation in a superconducting resonator
我们报告了超导共面波导谐振器耦合的电磁环境的快速调谐。也就是说，我们利用最近开发的量子电路制冷机（QCR）的实验证明，在谐振器的总阻尼率的动态可调谐性高达近两个数量级。根据该理论，它对应于内部阻尼率的变化近四个数量级。QCR的控制是完全电气化的，最短的实施操作时间在10 ns范围内。该实验构成了超导量子线路的快速主动复位。在未来，类似的方案可能被用于初始化超导量子比特。
2019-06-27 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
A cavity-Cooper pair transistor scheme for investigating quantum optomechanics in the ultra-strong coupling regime
我们提出了一个方案，涉及一个库珀对晶体管（CPT）嵌入在超导微波腔，CPT作为一个电荷可调量子电感器，以促进腔和纳米到介观尺度的机械谐振器之间的光子之间的超强耦合。机械谐振器电容耦合到CPT，使得谐振器的机械位移引起CPT电感的偏移，从而引起腔的谐振频率的偏移。由CPT提供的放大足以使机械谐振器的零点运动单独引起腔谐振的显著变化。相反，腔中的单个光子导致机械谐振器位置在其零点运动的量级上的移位。因此，耦合到机械谐振器的腔-库珀对晶体管（cCPT）将能够访问单光子可以影响单声子的状态，反之亦然。实现这种超强耦合机制将有助于机械谐振器的非经典状态的创建，以及通过测量腔光子场来准确表征这种状态的方法。
2013-12-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Superconducting cavity-electromechanics on silicon-on-insulator
开发了涉及无水氢氟酸气相蚀刻的制造工艺，以在由绝缘体上硅晶片形成的独立式硅膜上产生高$Q$铝超导微波谐振器。使用该制造工艺，高阻抗$8.9$ GHz线圈谐振器以大参与比电容耦合到$9.7$ MHz微机械谐振器。双音微波光谱和辐射压力反作用被用来表征耦合系统中的稀释制冷机的温度下的$T_f = 11$ ~mK，产生测量的机电真空耦合率的$g_{0}/2π\approx 24.6$ ~Hz和机械谐振器$Q$ -因子的$Q_{m}=1.7\times 10^7$。微波反作用冷却的机械谐振器进行了研究，与最小的声子占据的$n_{m} \approx 16$声子被实现在升高的冰箱温度为$T_f = 211$ ~mK。
2016-01-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
High-cooperativity coupling of a rare-earth spin ensemble to a superconducting resonator using yttrium orthosilicate as a substrate
正硅酸钇（Y $_2$ SiO $_5$，或YSO）已被证明是用于微波量子存储器和具有微波接口的光存储器的示范中的稀土离子的方便的基质，并且由于其有利的光学和自旋性质而显示出用于相干微波-光转换的前景。这种微波应用所需的强耦合可以实现使用超导谐振器直接在Y $_2$ SiO $_5$上图案化，因此，我们在这里研究使用Y $_2$ SiO $_5$作为替代蓝宝石或硅衬底超导混合器件制造。在$_2$-SiO-$_5$基片上制备了频率为6.008GHz、低功率品质因数$Q \approx 400000$的NbN谐振器，并在基片上掺杂了同位素富集的Nd $^{145}$。介电损耗的测量产生与蓝宝石相当的损耗角正切$\tanδ= 4 \times 10^{-6}$。电子自旋共振（ESR）的测量结果表明，从各向异性的Nd $^{145}$自旋预期的特征角依赖性，和共振器和电子自旋之间的耦合强度是在高协同制度（$C = 30$）。这些结果表明，Y $_2$ SiO $_5$作为低损耗、高Q微波谐振器的优异衬底，特别是在用于耦合到光学可访问的稀土自旋的应用中。
2019-04-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Advanced control with a Cooper-pair box: stimulated Raman adiabatic passage and Fock-state generation in a nanomechanical resonator
在超导纳米电路领域的快速实验进展引起了对这些宏观相干系统的先进量子控制技术的越来越多的追求。在这里，我们从理论上证明，受激拉曼绝热通道（STIRAP）应该是可能的量子设置的库珀对盒。该方案对退相干具有鲁棒性，即使在现有技术下也应该是可实现的。作为应用，我们提出了一种方法，产生单声子态的纳米机械谐振器的真空激励绝热通道与超导纳米电路耦合到谐振器。
2005-09-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Enhancement of the optomechanical coupling and Kerr nonlinearity using the Josephson Capacitance of Cooper-pair box
我们提出了一个方案，用于增强微波和机械谐振器之间的光机械耦合高达7个数量级的电路光机械设置中的超强耦合极限。这里考虑的三方系统由一个约瑟夫森结库珀对盒，介导的微波腔和机械谐振器之间的耦合。光机械耦合可以通过调节库珀对盒的栅极电荷和磁通量偏置来修改，这又影响库珀对盒的约瑟夫森电容。我们还表明，与适当的选择的调谐参数，光机耦合消失，系统表现出纯粹的交叉克尔型腔和机械谐振器之间的非线性。这允许系统用于声子计数。
2020-12-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Supremacy of incoherent sudden cycles
本文从理论上研究了一种基于两个不同热浴交替耦合的二能级系统的制冷机。耦合的调制是通过调谐TLS的能级间距来实现的。我们发现，TLS，这避免了量子相干性，创建有限的冷却功率的突然循环中的浴之一，即作为一个冰箱，即使在无限的工作频率的限制。相比之下，在突然膨胀和压缩中产生量子相干性的循环导致两个浴的加热。我们提出了一种驱动方法，避免创建一致性，从而恢复在这个系统中的冷却。我们还讨论了基于超导量子位耦合到耗散LC谐振器的循环的物理实现。
2019-05-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Stabilization of Kerr-cat qubits with quantum circuit refrigerator
本文研究使用量子电路制冷机（QCR）稳定易受纯退相干影响的 Kerr-cat 量子比特，通过调节偏置电压改变退激发速率，并利用量子干涉抑制比特翻转，从而保持其长寿命。
2025-02-01 quant-ph
Quantum-classical correspondence for a dc-biased cavity resonator--Cooper-pair transistor system
本文研究了微波腔耦合库珀对晶体管（CPT）系统的量子动力学与经典动力学的关系，其中外加直流偏压使系统通过交流约瑟夫森效应自振荡.改变直流偏置允许调谐自振荡频率。系统设计的一个不寻常的特点是，直流偏置不会显著影响CPT主要耦合的腔模式的高品质因数。CPT-腔模系统具有涉及驱动耦合振荡器系统的机械模拟。相应的，非线性经典动力学方程表现出混沌，以及非周期性运动取决于初始条件和阻尼/噪声力的性质和强度。量子主方程表现出动力学隧穿和从初始经典态产生非经典态等现象。避免需要外部交流驱动线，这通常是更难噪声滤波器比直流偏置线，自振荡系统在这里描述了相当大的承诺，为展示宏观量子动力学行为。
2011-06-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Nanomechanical-resonator-assisted induced transparency in a Cooper-pair-box system
我们提出一个方案来证明电磁感应透明（EIT）的超导库珀对盒耦合到纳米机械谐振器的系统。在该方案中，纳米机械谐振器起着重要的作用，为库珀对盒贡献额外的辅助能级，使得EIT现象可以在这样的系统中实现。我们称之为共振辅助诱导透明（RAIT）。该RAIT技术提供了一种在实际实验中测量耦合纳米机械谐振器的物理特性（例如振动频率和衰减率）的检测方案。
2008-09-11 cond-mat.supr-con quant-ph
Cooling of Nanomechanical Resonator Based on Periodical Coupling to Cooper Pair Box
提出并研究了一种基于库珀对盒（CPB）周期耦合的纳米机械谐振器（NAMR）的主动冷却机制，该机制通过设计一系列穿过CPB的磁通量脉冲来实现。当NAMR的初始声子数不太大时，这种冷却方案有效地将声子数降低了2到3个数量级。我们的方案在理论上对各种单模玻色子系统的冷却具有普遍性。它可以具体推广到制备NAMR的非经典态。
2005-10-31 quant-ph
Controlling Excitations Inversion of a Cooper Pair Box Interacting with a Nanomechanical Resonator
我们研究了含时失谐对库珀对盒与纳米机械共振器相互作用的激发反转的影响。该方法采用阻尼Jaynes-Cummings模型，假设不同的衰减率的库珀对盒和各种固定和t依赖的失谐。它示出，而存在的阻尼加常数失谐破坏崩溃/复苏的效果，方便的选择时间依赖性失谐允许一个重建这样的事件在一个完美的方式。它还表明，纳米机械谐振器的平均激励是更强大的对阻尼的库珀对盒方便的值的t依赖失谐。
2011-06-17 cond-mat.supr-con quant-ph
Can reactive coupling beat motional quantum limit of nano waveguides coupled to microdisk resonator
耗散通常被认为会影响系统的量子性质的不利方式，但是我们表明，耗散耦合纳米系统可以准备在击败标准量子极限的机械运动的状态。我们证明了通过波导向谐振腔注入量子场和激光，波导与微盘谐振腔之间的电抗耦合可以产生波导的压缩。在1- 10 mK温度范围内，波导可表现出70- 75%的最大压缩。当泵浦功率为12 $μ$ W，温度约为1 mK时，可以获得最大压缩。即使对于稀释制冷机可实现的20 mK的温度，最大压缩也约为60%。
2010-10-05 quant-ph
Hole burning in a nanomechanical resonator coupled to a Cooper pair box
我们提出了一个计划，以创建一个纳米机械谐振器的激发的统计分布中的孔。它采用了一个可控的耦合之间的这个系统和一个库珀对盒。计算了成功概率和保真度，并与原子-光场系统中不同方案的成功概率和保真度进行了比较。作为一个应用，我们展示了如何使用烧孔方案制备（低激发）Fock态。
2011-04-18 physics.comp-ph quant-ph
Theory of quantum-circuit refrigeration by photon-assisted electron tunneling
我们专注于最近实验实现的正常金属绝缘体超导隧道结耦合到超导谐振器的情况。我们发展了第一性原理理论来描述光子辅助电子隧穿对谐振腔量子态的影响。我们的结果是在非常好的定量协议与以前的实验上的制冷和加热的谐振器使用光子辅助隧穿，从而提供了严格的验证理论。重要的是，我们的研究结果提供了简单的分析估计的电压可调的耦合强度和温度的热库形成的光子辅助隧道。因此，它们被用来介绍使用这种量子线路制冷机的量子器件的初始化的优化原理。由于我们方法的第一性原理性质，将理论扩展到量子电子器件的全谱似乎是合理的。
2017-09-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Spatially Resolved Optical Responses of a High-Kinetic-Inductance Microwave Resonator
Yokohama National University（横滨国立大学）；National Institute of Information and Communications Technology（信息通信研究机构）
本研究通过激光扫描微波光谱系统测量了高动能感应微波谐振腔的局部光学响应，揭示了谐振腔与双态系统之间的关联，为量子转换器和单光子探测器设计提供新见解。
2025-11-17 quant-ph
Quantum-circuit refrigeration of a superconducting microwave resonator well below a single quantum
本研究实验验证了单结量子电路制冷器（QCR），可通过直流或射频驱动将超导谐振器平均光子数降至远小于1，解决了以往研究的缺陷，为开放量子系统等研究提供了多功能工具。
2023-08-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Controlling the nonclassical properties of a hybrid Cooper pair box system and an intensity dependent nanomechanical resonator
我们采用一个更现实的处理，调查的熵和激发反转的耦合系统，由纳米机械谐振器和超导库珀对盒。该程序使用巴克-Sukumar模型在微波域中，认为纳米谐振器与时间相关的频率和两个子系统中存在的损失。有趣的结果被发现的时间演变的熵的每个子系统和激发反转的库珀对盒。还进行了比较，这两个子系统是更敏感的损失的存在。结果表明，适当选择所涉及的时间相关参数，使我们能够监测这两个功能的子系统，并可能提供潜在的应用，例如，非经典态的产生，量子通讯，量子光刻
2015-06-20 quant-ph
Creating photon-number squeezed strong microwave fields by a Cooper-pair injection laser
利用人造原子作为激发激光的介质，开辟了一条新的非经典辐射源。一个例子是光子数压缩光的产生。在这里，我们提出了一种设计的激光器组成的多个库珀对晶体管耦合到一个微波谐振腔。在实验上可实现的参数范围很广，这种激光器产生光子数压缩微波辐射，其特征在于Fano因子$F \ll 1$，在一个非常高的谐振腔光子数。我们研究了库珀对晶体管中栅电荷无序的影响，并表明即使在最大无序的情况下，该系统也可以产生压缩的强微波场。
2017-04-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Controlling Statistical Properties of a Cooper Pair Box Interacting with a Nanomechanical Resonator
我们调查的量子熵，它的功率谱，和一个库珀对盒与纳米机械谐振器相互作用的激发反转，第一个最初准备在其激发态，第二个准备在“猫”状态。该方法使用Jaynes-Cummings模型与阻尼，不同的衰减率的库珀对盒和不同的失谐条件，包括时间相关的失谐。在熵方面，我们发现与时间相关的失谐量使纠缠变得更加稳定，与文献中的结果相比。相对于库珀对盒激发反转，而存在的失谐破坏其崩溃和复苏，它表明，一个方便的时间依赖性失谐恢复这样的事件在一个很好的方式。
2011-04-12 cond-mat.other quant-ph
Energy Measurements and Preparation of Canonical Phase States of a Nano-Mechanical Resonator
我们表明，一个连续的量子非爆破测量的能量的纳米机械谐振器可以实现通过监测谐振器的量子点接触通过库珀对盒。这种技术可以进一步用于制备两个谐振器的高度非经典态，例如正则相位参考态和所谓的“正午”态。
2007-10-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Emission of non-classical radiation by inelastic Cooper pair tunneling
我们表明，一个适当的直流偏置约瑟夫森结串联两个不同频率的微波谐振器发射光子对的谐振器。通过测量从谐振腔中泄漏出的功率的自相关和互相关，我们证明了双模振幅压缩低于经典极限。这种非经典的微波光发射被发现是在定量协议与我们的理论预测，高达每秒20亿光子对的发射速率。
2017-03-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Engineering Quantum States of a Nano-Resonator via a Simple Auxiliary System
我们展示了如何设计一个广泛的非线性哈密顿纳米机械谐振器。该技术只需要一个依赖于时间的驱动应用到库珀对盒或第二振荡器的纳米谐振器耦合。这种方法允许产生大量的非经典状态，以及经典对应物是混沌的哈密顿量。
2007-07-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
High cooperativity coupling between a phosphorus donor spin ensemble and a superconducting microwave resonator
研究了同位素纯$^{28}$ Si主晶格中磷施主系综与超导共面波导谐振腔的耦合。该谐振腔的微波透射谱表现出高协同性的简正模分裂特性。所评估的集体耦合强度$g_{\mathrm{eff}}$与自旋系统$γ$的损失率具有相同的数量级，指示强耦合的开始。我们开发了一个统计模型来描述温度对从$50\,\mathrm{mK}$到$3.5\,\mathrm{K}$的耦合强度的影响，并发现耦合强度与热极化自旋数的平方根成比例。
2015-10-09 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Continous Measurement of the Energy Eigenstates of a Nanomechanical Resonator without a Non-Demolition Probe
我们表明，它是可以执行一个连续的测量，不断项目的纳米谐振器到其能量本征态，采用线性耦合与两个状态系统。这种技术使得有可能执行的测量，通过耦合到一个库珀对盒和超导传输线谐振器暴露的谐振器的量子性质。
2007-04-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Cryogenic single-port calibration for superconducting microwave resonator measurements
超导电路测试和材料损耗表征需要稳健可靠的方法来提取微波谐振器的内部和耦合品质因数。由于器件设计或实验配置的限制，一种常见的方法是单端口反射几何结构，即反射模式。然而，低温系统中的阻抗失配必须通过在低温下校准测量链来解决。在本文中，我们展示了一个基于数据的，单端口校准使用商业微波标准和矢量网络分析仪（VNA）与样品在毫开尔文温度在稀释冰箱，使这种方法用于测量量子现象。最后，我们交叉引用我们的基于数据的，单端口校准和反射测量与过耦合的2D和3D谐振器对完善的双端口技术证实了我们的方法的有效性。
2021-03-02 quant-ph
Controlling properties of a hybrid Cooper pair box interacting with a nanomechanical resonator in the presence of Kerr nonlinearities and losses
本文考虑了在Kerr介质和损耗存在下，描述库珀对盒（CPB）和纳米谐振器（NR）相互作用的Jaynes-Cummings模型，数值计算了两个子系统的熵和CPB粒子数反转的演化.据发现，这些属性增加时，NR频率是随时间变化的，即使在存在的损失，效果是非常敏感的失谐和消失的谐振制度。还比较了影响CPB和NR的损失所起的作用。
2015-08-31 physics.optics quant-ph
The Bright Side of Coulomb Blockade
通过测量微波谐振腔中直流偏压约瑟夫森结的辐射，研究了动态库仑阻塞（DCB）的光子（亮）面。在这种情况下，库珀对隧穿是非弹性的，并且与2eV的能量转移到谐振器模式中相关联。我们同时测量了谐振腔谐振频率处的库珀对电流和光子发射率。我们的结果显示了两个制度，其中每个隧道库珀对发射一个或两个光子进入谐振腔。所发射的辐射的光谱特性占DCB理论的扩展。
2011-02-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Control the qubit-qubit coupling with double superconducting resonators
Tokyo University of Science（东京科学大学）；RIKEN Center for Quantum Computing (RQC)（理化学研究所量子计算中心）；Fujitsu Limited（富士通有限公司）；National Yang Ming Chiao Tung University（国立阳明交通大学）；National Tsing Hua University（国立清华大学）
研究双谐振腔耦合超导量子电路中量子比特-量子比特耦合的开关过程，通过调节量子比特与双谐振腔频率差实现耦合强度调控，为大规模超导量子处理器提供新平台。
2026-02-25 quant-ph
Optomechanical disk resonator in the quantum ground state of motion
Université Paris Cité, CNRS, Matériaux et Phénomènes Quantiques（巴黎西岱大学，法国国家科学研究中心，物质与量子现象研究所）；Université Paris-Saclay, CNRS, Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies（巴黎萨克雷大学，法国国家科学研究中心，纳米科学与工程中心）
本文首次实验实现了制备至量子基态的光机械圆盘谐振器，通过布里渊边带光谱测得其机械模式声子占据数为0.66±0.20，并探究了相关激光诱导加热机制。
2025-11-19 quant-ph
Ground state cooling of a nanomechanical resonator via a Cooper pair box qubit
在本文中，我们提出了一个计划的基态冷却的弯曲模式的纳米机械梁纳入一个环形的库珀对盒（CPB）电路。通过洛伦兹力耦合的光束运动循环CPB电路电流，能量被转移到CPB量子比特，作为一个耗散的两个层次的系统。冷却过程由作用在CPB上的失谐栅极电压驱动器驱动。我们分析了冷却力谱，并提出了一个广泛的参数制度的冷却速率和最终占领数的解析表达式。特别是，我们发现，冷却是优化在一个强大的驱动器制度，我们提出了基态冷却的必要条件。
2008-09-18 cond-mat.other quant-ph
Pulsed excitation dynamics of an optomechanical crystal resonator near its quantum ground-state of motion
使用脉冲光激发和读出以及单声子计数技术，我们测量的瞬态反作用，加热，和阻尼动力学的纳米级硅光机械晶体腔安装在稀释冰箱在基础温度为11 mK。除了观察到光吸收诱导的热声子浴的缓慢（~ 740 ns）开启时间外，我们测量了5.6GHz的“呼吸”声学腔模式的初始声子占有率低至0.021 ± 0.007（模式温度= 70 mK）和328 ± 14 Hz的固有机械衰减率（机械Q因子= 1.7 × 10^7）。这些测量结果表明，尽管存在稳态光学加热，但使用短脉冲测量用于各种量子光学机械应用的可行性。
2015-03-17 physics.optics quant-ph
Optimal dispersive readout of a spin qubit with a microwave resonator
半导体自旋量子比特与超导微波谐振器的强耦合最近得到证实。这些突破为量子信息处理铺平了道路，该处理将固态自旋量子比特的长相干时间与现有超导量子比特实现的长距离连接、快速控制和快速高保真量子非破坏读出相结合。本文从理论上分析和优化了半导体双量子点通过电偶极矩耦合到微波谐振腔中的单自旋色散读出。强自旋-光子耦合源于电子自旋在局部磁场梯度中的运动。我们计算的信噪比（SNR）的读出占Purcell自旋弛豫和自旋弛豫所产生的半导体内的固有电噪声。我们表达的最大可实现的SNR与这两个耗散过程相关的协同性。我们发现，而协同效应的DQD和谐振器之间的偶极耦合的强度增加，它不依赖于磁场梯度的强度。然后，我们优化作为实验可调DQD参数的函数的SNR。我们确定了参数空间的宽区域，其中量子比特上的谐振器光子的不必要的反作用很小。此外，我们发现，耦合的谐振器到其他DQD过渡可以提高SNR的至少两个因素，一个“跨越”的效果，只发生在非零能量失谐的DQD双阱势。我们估计，与目前的技术，单次拍摄读出的范围$82-95\%$的精度可以实现在几个$μ\textrm{s}$的读出时间，而不需要使用Purcell过滤器。
2020-01-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum versus Classical Regime in Circuit Quantum Acoustodynamics
实验研究了一个由超导人工原子耦合到二维声表面波谐振器和一维微波传输线的电路量子声动力学系统。在稀释制冷机底温下观察到的真空拉比劈裂证实了人工原子与声波谐振腔之间的强耦合。我们证明了微波光子在微波传输线中的传播可以由声波谐振腔中的少数声子控制。此外，我们还证明了温度对拉比分裂和温度诱导高激发修饰态跃迁测量的影响。研究发现，随着环境温度的升高，原子的Rabi分裂由双峰结构转变为多峰结构，并逐渐消失，$T$ .量子到经典的转变被观察到的交叉温度$T_{c}$，这是通过热涨落能量$k_{B}T$和耦合系统的特征能级间距确定。在不同的有效温度下，实验结果与通过耦合系统的主方程进行的理论模拟吻合良好。
2021-01-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Spin resonance linewidths of bismuth donors in silicon coupled to planar microresonators
硅中的铋施主自旋系综由于其超过秒的长相干时间而成为有希望的微波量子存储器的存储元件。操作有效的量子存储器需要实现自旋系综和合适的高品质因数共振器之间的临界耦合-这反过来又需要彻底理解相关自旋共振跃迁的线型，特别是考虑共振器本身对线加宽的影响。在这里，我们提出了脉冲电子自旋共振测量自然硅中的铋施主合奏，铌超导谐振器已被图案化。通过研究自旋跃迁的频率和领域的范围内，我们确定不同的线加宽机制，特别是那些可以通过在磁场不敏感的“时钟过渡”操作抑制。鉴于捐助者的浓度和谐振器在这里使用，我们测量的协同性$C\sim 0.2$，并根据我们的研究结果，我们讨论了一条路线，以实现单位协同性，所需的量子存储器。
2020-11-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
Reflections on Quantum Reflectometry: Quantum and Tunneling capacitances as well as Sisyphus and Hermes resistances
B. Verkin Institute for Low Temperature Physics and Engineering of the National Academy of Sciences of Ukraine（乌克兰国家科学院B.维尔金低温物理与工程研究所）；V. N. Karazin Kharkiv National University（哈尔科夫国立大学）；Department of Mathematics, Kyiv School of Economics（基辅经济学院数学系）；Quantum Motion（量子运动公司）；Cavendish Laboratory, University of Cambridge（剑桥大学卡文迪许实验室）；Quantum Computing Center, RIKEN（理研量子计算中心）；Physics Department, The University of Michigan（密歇根大学物理系）
本文探讨了量子反射法中量子与隧道电容以及西西弗斯与赫尔墨斯电阻的描述，分析了量子系统与经典谐振器耦合时的特性。
2026-04-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dielectric microwave resonator with large optical apertures for spin-based quantum devices
本文展示了一种具有大光学孔径且品质因子达2.30×10^4的低损耗介电微波谐振器，通过金红石的高介电常数解决了高Q值与大孔径的矛盾，并成功用于DPPH和钻石P1中心的连续波与脉冲ESR光谱测量。
2024-03-13 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Engineered two-photon dissipative confinement of a Kerr-cat qubit using SISIS quantum circuit refrigerator
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST)（产业技术综合研究所）；Univ. Grenoble Alpes（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；CEA（法国原子能和替代能源委员会）；Grenoble INP（格勒诺布尔理工学院）；IRIG（研究信息与影像研究所）；PHELIQS（量子物理与化学研究所）；Institute for Solid State Physics, the University of Tokyo（东京大学固体物理研究所）；Department of Physics, Graduate School of Science, Tokyo University of Science（东京理科大学理学研究科物理学系）；Research Institute for Science and Technology, Tokyo University of Science（东京理科大学理工研究院）
本文提出一种基于SISIS结的量子电路制冷器，通过双光子吸收抑制Kerr-cat量子比特的退相干泄漏，同时减少相位翻转错误，为量子信息处理提供有效方法。
2026-09-11 quant-ph
Quantum transducers: Integrating Transmission Lines and Nanomechanical Resonators via Charge Qubits
我们提出了一种机制，通过将传输线谐振器（TLR）与纳米机械谐振器（NAMR）共同耦合到电荷量子位，即具有可控栅极电压的库珀对盒，来将它们连接起来。电荷量子比特集成在这种量子换能器或简单的量子网络中，扮演可控量子节点的角色，在TLR和NAMR之间相干地交换量子信息。有了这样的接口，脉泽样的过程被预测创建一个准经典态的NAMR通过控制在TLR的单模经典电流。或者，通过传输线的“库珀对“相干输出可以由NAMR的单模经典振荡驱动。
2005-08-16 cond-mat.supr-con quant-ph
Many-excitation removal of a transmon qubit using a single-junction quantum-circuit refrigerator and a two-tone microwave drive
本文实验演示用单结 QCR 结合双音微波驱动，经谐振器间接冷却 transmon，在 48 mK、无后选择下实现约 500 ns、20 倍加速的多激发移除，并用三激发 Liouvillian 模型验证。
2024-06-16 quant-ph
Probing instantaneous quantum circuit refrigeration in the quantum regime
本研究在量子区域实现瞬态量子电路制冷（QCR），用量子比特作探测器开展时间分辨测量，测得QCR制冷功率约300 aW，100 ns脉冲可在单能量量子以下降低谐振腔光子数，结果与Lindblad主方程数值计算吻合。
2024-08-13 quant-ph
Thermal and Residual Excited-State Population in a 3D Transmon Qubit
我们提出了一个系统的研究第一激发态人口的三维transmon量子比特安装在一个可变温度的稀释冰箱。使用Geerlings等人开发的协议的修改版本。[1]，我们观察到激发态布居与Maxwell-Boltzmann分布一致，即，在35-150 mK的温度范围内，与制冷机处于热平衡的量子位。低于35 mK，激发态粒子数饱和到0.1%，接近我们测量的分辨率。我们使用与其读出谐振器耦合强十倍的通量量子比特验证了这一结果。我们得出结论，这些量子位的有效温度T_{eff} = 35 mK。假设T_{eff}仅仅是由热准粒子引起的，则推断出的量子位寿命为108 us，并且与测量的80 us合理一致。
2015-05-04 cond-mat.supr-con quant-ph
Fast phonon dynamics of a nanomechanical oscillator due to cooperative effects
我们研究了置于振动纳米机械共振器上的二能级量子点的耦合系统动力学。量子点的合奏表现出超辐射特性，其被转移到机械自由度，代表快速量子动力学和增强的声子发射在纳米机械设置中，类似于超辐射效应。
2017-01-18 quant-ph
Entanglement between charge qubit states and coherent states of nanomechanical resonator generated by AC Josephson effect
我们考虑了一个纳米机电系统，该系统由一个可移动的库珀对盒量子比特组成，该量子比特受到一个静电场的作用，并通过隧穿过程耦合到两个体超导体。我们认为量子比特动力学与量子振荡器的动力学有关，并证明了如果满足一定的谐振条件，则在超导体之间施加的偏置电压会产生由量子比特态和振荡器的相干态的纠缠表示的状态。结果表明，这种纠缠的结构可以控制的偏置电压的方式，产生的纠缠，将所谓的猫态-相干态的叠加。通过分析纠缠熵和相应的Wigner函数，我们刻画了这种态的形成和发展。实验上可行的检测的效果，通过测量的平均电流也被认为是。
2021-12-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Entanglement of nanoelectromechanical oscillators by Cooper-pair tunneling
我们证明了两个宏观纳米机电谐振器的纠缠-通过一个共同的检测器，隧道结相互耦合-可以通过运行电流通过设备产生。我们介绍了一种设置，克服了建议通过共享浴纠缠系统的建议的一般限制。该提案的核心是Andreev纠缠器设置，代表了一种实验上可行的纠缠两个纳米机械振荡器的方法。在Andreev纠缠器的设置中，分裂的库珀对不依赖于（费米子）浴的相干性，而是相干地隧穿到每个振荡器，介导它们的耦合，从而诱导它们之间的纠缠。由于纠缠是在每个实例中产生的马尔可夫和非马尔可夫噪声开放系统动力学在一个平衡的情况下，我们认为，本计划也开辟了视角，观察耗散驱动的纠缠在凝聚态系统。
2013-08-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
Remote Entanglement of Superconducting Qubits via Solid-State Spin Quantum Memories
远程超导系统之间的量子通信正在被深入研究，以增加集成的超导量子比特的数量并实现分布式量子计算机。由于光学光子必须用于稀释制冷机外部的通信，因此已经广泛研究了微波光子到光学光子的直接转换。然而，直接转换方法存在增加的光子噪声、由于强光泵而产生的加热以及对大协同性的要求。相反，对于超导量子比特之间的量子通信，我们提出了一种使用固态自旋量子存储器的纠缠分布方案，该存储器作为微波和光子的接口。与使用高功率光泵的方案相比，量子存储器使量子通信在冰箱内部没有显著的加热。此外，引入量子存储器自然使使用多个存储器的纠缠和并行化成为可能。
2022-03-07 physics.app-ph quant-ph
Brillouin optomechanics in the quantum ground state
体声波谐振器由于具有较长的相干时间以及与光子和超导量子比特的可控耦合，在微波-光转换器中具有重要的应用前景。然而，为了使光机械换能器在没有有害的附加噪声的情况下操作，机械模式必须处于量子基态。这在最近的基于其他类型的机械谐振器的转导演示中已经证明是具有挑战性的，其中激光的吸收引起声子模式的加热。在这项工作中，我们演示了基态操作的布里渊光学机械系统组成的石英体声波谐振器内的光学腔。该系统在稀释制冷机内的$\sim$ 200 mK温度下运行，这是通过设计系统使其在冷却期间自对准并且对机械振动相对不敏感而实现的。我们展示了几种声子模式的光机耦合，并进行边带不对称测温，以证明在基温下低于0.5声子的热占据。这构成了迄今为止在量子基态中测量的最重的（$\sim$ 494 $μ$ g）机械物体。进一步的测量证实，激光加热对声子占据的影响可以忽略不计。我们的研究结果为基于体声波谐振器的低噪声、高效率的微波-光转换铺平了道路。
2023-03-08 physics.optics quant-ph
Photon-pair blockade in a Josephson-photonics circuit with two nondegenerate microwave resonators
我们提出在一个由直流电压偏置的约瑟夫森结串联一个超导电荷量子比特和两个非简并微波谐振器组成的约瑟夫森光子电路中产生光子对阻塞。两级电荷量子比特被用来创建电荷传输的双态关系，也就是说，同时发生的库珀对隧穿事件被抑制。当约瑟夫森频率与电荷量子比特和两个共振器的共振频率之和相匹配时，我们证明了两个共振器可以以两个强关联光子的反聚束对的形式释放能量.本工作提供了一种实用的方法来产生一个明亮的微波源的反聚束光子对，具有潜在的应用范围从光谱学和计量学的量子信息处理。
2022-03-29 quant-ph
