Collisional charging of a transmon quantum battery
Università di Genova（热那亚大学）；CNR-SPIN（意大利国家研究委员会自旋物理研究所）
研究基于transmon电路的非谐振子量子电池，通过与多个独立辅助双能级系统的顺序相互作用进行充电，展示其在可控存储能量和提取能量方面的性能。
2025-06-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
Phonon-number resolution of voltage-biased mechanical oscillators with weakly-anharmonic superconducting circuits
观察宏观物体中的量子现象，以及潜在地发现量子力学应用的基本极限，一直是现代实验物理学的中心课题。由超导电路控制的高相干和重型微机械振荡器是一个很有前途的系统。在这里，我们特别关注运动到弱非谐电路的静电耦合，即transmon量子比特。在兆赫机械振荡器耦合到一个千兆赫transmon的情况下，我们解释了在桥接大机电频率差距的困难。为了解决这个问题，我们探讨的要求，以达到声子数分辨率的兆赫transmon和机械振荡器的谐振耦合。
2021-03-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Exact quantization of superconducting circuits
我们提出了一个理论描述的电路组成的弱非谐量子比特耦合到腔多模。我们得到了一个酉变换，对角化电路的谐波扇区。弱非谐性不改变简正模基，但它可以改变能级。我们研究了两个例子的一个transmon和两个transmon耦合到总线谐振器，我们确定了封闭形式的公式的缀饰频率和克尔非线性。我们的结果适用于任意频率的失谐和色散区内外的耦合。
2018-07-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Ultrawide-range photon number calibration using a hybrid system combining nano-electromechanics and superconducting circuit quantum electrodynamics
我们提出了一个由超导共面波导谐振器耦合到纳米机械弦和transmon量子比特作为非线性电路元件组成的混合系统。我们进行光谱的transmon量子比特和纳米力学字符串。测量transmon量子比特上的ac-Stark位移以及弦上的机电诱导吸收，使我们能够确定微波谐振器中低功率和高功率状态下的平均光子数。通过这种方式，我们测量的光子数相差高达9个数量级。我们发现使用这两种方法的微波谐振腔中的光子数的校准之间的定量协议。我们的实验证明了超导电路，量子电动力学和纳米电动力学在单个芯片上的成功结合。
2018-08-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum State Engineering with Circuit Electromechanical Three-Body Interactions
我们提出了一个混合系统与光子，声子和量子比特激发之间的量子力学三体相互作用。这些相互作用发生在电路量子电动力学架构中，超导微波谐振器耦合到transmon量子比特，其分流电容可以自由地机械振荡。我们表明，该系统的设计特点是一个三模极化激元-机械模式和非线性transmon-机械模式的相互作用在强耦合制度。再加上强共振腔-transmon相互作用，这些性质提供了有趣的机会操纵这个混合量子系统。特别是，我们展示了将机械运动冷却到其基态的可行性，并制备了各种非经典态，包括机械Fock态和猫态以及混合三方纠缠态。
2015-04-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Singlet-doublet transitions of a quantum dot Josephson junction detected in a transmon circuit
本研究实现了一种混合超导体-半导体transmon器件，通过栅极定义量子点控制Josephson效应，利用微波光谱探测量子点基态宇称，并解析了相边界处的准粒子动力学，为半导体基$0-π$量子比特和Andreev量子比特的实现提供了基础。
2022-02-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Entanglement Engineering by Transmon Qubit in a Circuit QED
本研究着重于使用transmon量子比特的纠缠工程。一个transmon量子比特是由两个超导岛与嵌入传输线的两个约瑟夫森结耦合而产生的。transmon量子比特的能量通过其与传输线的耦合来操纵。这里的关键因素是传输线和量子比特之间的耦合因子，通过该耦合因子控制系统的量子特性，例如传输子衰减速率，能量色散和相关的相干时间。为了完成有关设计的知识，系统进行了量子力学分析，并推导出相关的哈密顿量。在此基础上，导出了系统的动力学运动方程，并由此研究了系统的能量色散和耦合系统的相干时间。系统工程应建立在这样一种方式，满足能量色散和相干时间。然而，要分析模式间的纠缠，需要计算传输线和传输子量子比特的光子数，以及相敏互相关。本研究的重点是设计传输子量子比特与传输线之间的耦合，以增强纠缠度。结果表明，在约瑟夫森结附近，耦合越强，模间纠缠越强。
2021-09-01 quant-ph
Origin and Implications of $A^2$-like Contribution in the Quantization of Circuit-QED Systems
通过将原子放入腔中，改变了腔的电磁模式结构。在腔QED中，这种现象的一个表现是出现了一个规范依赖的抗磁项，称为$A^2$贡献。虽然在原子腔QED中，本征模的修正可以忽略不计，但在最近的超导电路实现中，这种修正可以观察到，并可能具有定性的含义。我们重新审视了由单个超导transmon量子比特耦合到多模超导微波谐振器组成的电路QED系统的正则量子化过程。推导了传输子量子比特与泄漏传输线腔耦合的开路QED系统的量子哈密顿量。我们引入了一套完整的模式，适当地保存在整个结构中的电流，并提出了一个多层次的transmon量子比特耦合到一个多模腔的偶极跃迁矩阵元素的求和规则。最后，一个有效的多模式拉比模型推导出的系数，给出了电路参数。
2015-11-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Pulse-Level Compilation of Measurement-Free Recovery in Transmon Circuits
Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics, Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所凝聚态物理国家实验室）；School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学物理科学学院）；Beijing Academy of Quantum Information Sciences（北京量子信息科学研究院）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）
本研究提出利用transmon电路条件谱编译无测量恢复控制，在四比特重复码环中有效减缓逻辑相干性衰减并稳定逻辑一态，为可扩展量子纠错提供硬件原生方案。
2026-09-14 quant-ph
A V-shape superconducting artificial atom based on two inductively coupled transmons
电路量子电动力学系统通常由谐振器和两级人工原子构成，但使用多级人工原子可以在量子技术中实现有前途的应用。在这里，我们提出了一个约瑟夫森结电路专用于操作作为一个V形人工原子的实现。基于两个内部自由度的概念，该器件由两个通过电感耦合的transmon量子比特组成。约瑟夫森非线性引入了两个自由度之间的强对角耦合，其在量子非破坏读出方案中以及在基于超导电路的微波交叉克尔介质的实现中找到应用。
2015-05-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Moving beyond the transmon: Noise-protected superconducting quantum circuits
由超导电路实现的人造原子提供了以高保真度存储和处理量子信息的独特机会。其中，利用本征噪声保护的电路的实现近年来得到了迅速发展。这些噪声保护器件构成了一类新的量子比特，其中计算状态在很大程度上与本地噪声通道解耦。工程设计此类系统的主要挑战是同时防止位翻转和相位翻转错误，并确保高保真量子位控制。虽然部分噪声保护在依赖于单个量子自由度的超导电路中是可能的，但是完全保护的承诺只能通过实施多模或混合电路来实现。这一观点回顾了这些新量子比特核心的理论原理，描述了最近的实验，并强调了超导量子比特中量子信息的鲁棒编码的潜力。
2021-06-18 quant-ph
Josephson junction-embedded transmission-line resonators: from Kerr medium to in-line transmon
我们提供了一个通用的方法来找到一个线性电路中的非线性哈密顿。针对约瑟夫森结嵌入传输线谐振器的情况，我们通过精确地考虑约瑟夫森势的二次（即电感）部分的影响来求解系统的简正模。然后发现非线性导致自和交叉克尔效应，以及分束器类型的模式之间的相互作用。通过调整电路的参数，可以使克尔系数K相对于光子损失率κ达到弱（K < κ）、强（K > κ）甚至非常强（K >> κ）的值。在后一种情况下，谐振器+结电路对应于transmon的串联版本。通过用SQUID代替单个结，克尔系数可以原位调谐，例如允许微波光的薛定谔猫态的快速产生。最后，我们探讨了在这种情况下可以达到的量子比特-谐振器耦合的最大强度。
2012-07-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
Optimal quantum resource generation in coupled transmons immersed in Markovian baths
该研究在 Markovian 玻色热库模型下分析电容耦合多能级 transmon 电路，通过改变耦合强度并考察零资源初始态，确定实现最大纠缠生成能力的最优可分态。
2023-03-28 quant-ph
High-Fidelity Transmon Reset with a Multimode Acoustic Resonator
ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院）
利用多模声学谐振器实现Transmon量子比特的高保真度重置，通过冷 phononic 浴降低激发态人口，提升量子电路的初始化精度。
2026-09-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Design of an inductively shunted transmon qubit with tunable transverse and longitudinal coupling
本论文是在超导transmon型量子位架构的框架下，特别关注量子位与谐振器之间的两种重要耦合：横向耦合和纵向耦合。我们将看到纵向耦合在可扩展性和读出方面提供了一些显着的优势。本论文将着重于一个设计，它结合了这两种耦合类型在一个单一的电路，并提供了可能性，选择纯横向和纯纵向或两者同时。我们将从电路量子化的介绍开始，在那里我们将解释如何以系统的方式描述和分析超导电路，并讨论哪些特征电路元件构成量子比特和谐振器。然后，我们将介绍在我们的设计中提供的量子比特和谐振器之间的两种类型的耦合。将这个讨论从哈密顿水平转换到电路量子化的语言，我们将展示如何设计具有特定耦合的电路。我们将专注于我们的电路设计，包括一个电感分流transmon量子位与可调谐耦合到嵌入的谐波模式。可调谐设计的显著特征是，当纵向耦合最大时，横向耦合消失，反之亦然。随后，我们将转向我们的电路设计的实现，讨论如何选择参数，并提出一个适应的替代电路，其中耦合强度和非谐性比原始电路更好。此外，我们提出了一个实验装置，将作为第一个实验的原型的建议。最后，我们将讨论不同的可能性，做读出与我们的电路设计，包括一个简短的讨论耗散的影响的论文。
2018-04-27 quant-ph
A gate tunable transmon qubit in planar Ge
本文在平面锗中制备了栅极可调transmon量子比特，通过铝诱导二维空穴气超导并集成Xmon电路，展示了宽频率可调性和最高75 ns相干时间，为第四族CMOS兼容材料中的新型混合与受保护量子比特开辟了道路。
2024-03-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Circuit QED: Generation of two-transmon-qutrit entangled states via resonant interaction
提出了一种基于电路量子电动力学的方法来制备两个超导传输子的纠缠态。在这里，Qutrit指的是三能级量子系统。由于只采用共振相互作用，纠缠的产生可以在很短的时间内完成。通过改变四元组初始态的权因子，可以控制制备纠缠态的纠缠度，使制备纠缠态从部分纠缠态转变为最大纠缠态.由于采用单腔结构，只利用谐振作用，不需要相同的谐振腔耦合常数、测量参数和辅助谐振腔，因此易于实验实现。该方案具有普遍性，可用于制备两个具有梯型能级结构的天然或人造原子与光学或微波腔耦合的二组部分或最大纠缠态。
2018-06-12 quant-ph
Controlling the spontaneous emission of a superconducting transmon qubit
我们提出了一个电路QED架构中的七个transmon量子比特的相干性的详细表征。我们发现，自发发射率的强烈影响，远离谐振腔的模式，可以理解内的半经典电路模型。仔细分析自发量子比特衰变到微波传输线腔中的过程，可以准确地预测量子比特的寿命，时间上超过两个数量级，频率上超过一个倍频程。相干时间$T_1$和$T_2^*$超过微秒的可重复性证明。
2008-03-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Superconducting qubits beyond the dispersive regime
由耦合到读出谐振器和总线谐振器的几个低非谐波传输子组成的超导电路可以执行基本的量子计算。由于这种电路中的量子位的数量被限制在不超过几十个，量子位可以被设计为在色散范围内操作，其中频率失谐比耦合强度强得多。然而，按比例增加量子比特的数量将使电路脱离这种状态，并使当前的理论失效。我们发展了一种形式主义，允许一致对角化超导电路哈密顿超出色散制度。这将允许研究量子比特-量子比特相互作用的无扰，因此我们的形式主义仍然有效和准确的小，甚至可以忽略不计的频率失谐;因此，我们的形式主义作为一个理论基础，设计量子比特的特性，在超导电路中的量子比特的数量按比例增加。我们研究了最重要的电路与单和双量子比特门，即一个单一的transmon耦合到一个谐振器和两个transmon共享总线谐振器。令人惊讶的是，我们的形式主义允许确定的电路特性，如修饰频率和克尔耦合，在封闭形式的公式，不仅重现微扰的结果，但也外推超出色散制度，并最终可以重现（甚至修改）的Jaynes-Cumming结果在谐振频率。
2019-07-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Geometric Phase of a Transmon in a Dissipative Quantum Circuit
本文研究了transmon与超导谐振腔耦合系统在幺正演化及耗散条件下的几何相位，通过对比两种模型揭示了环境引起的退相干、弛豫和衰减对几何相位的修正。
2024-01-22 cond-mat.supr-con quant-ph
Implementation of a Toffoli Gate with Superconducting Circuits
量子Toffoli门允许通用的可逆经典计算。它也是许多量子线路和量子纠错方案中的重要基元。在这里，我们展示了一个Toffoli门的实现与三个超导transmon量子比特耦合到微波谐振器。通过利用transmon量子比特的第三能级，与仅使用两级系统的理论建议相比，可以显著减少实现Toffoli门所需的基本门的数量以及总门时间。我们通过全过程层析成像和蒙特卡罗工艺验证来表征门的性能。门保真度被发现是$68.5\pm0.5$ %。
2013-02-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
A hybrid ferromagnetic transmon qubit: circuit design, feasibility and detection protocols for magnetic fluctuations
我们提出利用现有的隧道铁磁约瑟夫森结来实现混合超导量子比特。我们发现，铁磁势垒的特性滞后行为提供了一个替代的和固有的数字调谐的量子比特频率通过磁场脉冲。为了说明该设备的功能和局限性，我们讨论了耦合到一个读出谐振器和磁波动的影响。设想使用量子位作为噪声检测器及其相关性来研究磁性和超导性的微妙相互作用的可能性。
2022-06-01 cond-mat.supr-con quant-ph
Direct Dispersive Monitoring of Charge Parity in Offset-Charge-Sensitive Transmons
超导电路的一个显著特点是，它们的本征谱和模间耦合强度可以用代表量子线路元件组合的简单哈密顿量很好地预测。特别感兴趣的是用于描述transmon量子比特的本征谱的库珀对盒哈密顿量，它可以强烈地依赖于约瑟夫森元件上的偏移电荷差。值得注意的是，这种偏移电荷依赖性也可以在辅助读出模式和偏移电荷敏感（OCS）机制中制造的transmon之间的色散耦合中观察到。我们利用这种效应来实现直接的，高保真度的色散读出的联合等离子体和电荷宇称态的OCS transmon，这使得有效的检测电荷波动和非平衡准粒子动力学。具体来说，我们表明，额外的高频滤波可以延长我们的设备的电荷宇称寿命的两个数量级，从而显着改善能量弛豫时间$T_1\sim200~μ\mathrm{s}$。
2019-07-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Lower-temperature fabrication of airbridges by grayscale lithography to increase yield of nanowire transmons in circuit QED quantum processors
针对高温空气桥工艺会损害预置 Josephson 元件的问题，本文用灰度光刻替代光刻胶回流，将峰值温度由200°C降至150°C，显著提高了Al接触InAs纳米线transmon量子比特的良率。
2023-01-10 physics.app-ph quant-ph
Quantum-enhanced sensing of axion dark matter with a transmon-based single microwave photon counter
本研究利用搭载基于transmon的微波光子计数器的轴子晕镜开展暗物质搜寻，将量子极限线性放大器的搜寻速度提升20倍，为共振型轴子探测设立了新基准。
2024-03-07 hep-ex quant-ph
Quantum solitons and their quantum walks in transmon arrays
Technology Innovation Institute（技术创新研究所）；University of Kent（肯特大学）；Dipartimento di Fisica e Astronomia（物理与天文学系）；INFN-Sezione di Catania（意大利国家核物理研究所卡塔尼亚分部）；Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心）
研究电容耦合transmon线性阵列中的量子孤子，通过Bose-Hubbard模型描述吸引相互作用，揭示其量子行走干涉图案，并提出与当前可调谐transmon电路兼容的制备方案。
2026-06-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.supr-con
Unified scaling of transmon sub-resonant parametric drive strength limits
Yale University（耶鲁大学）；University of Pittsburgh（匹兹堡大学）
本研究通过实验和理论分析，揭示了transmon量子比特中亚共振参量驱动强度极限与器件参数（频率与非谐性之比）的统一标度关系，为优化超导量子电路的门速率和保真度提供了设计指导。
2026-09-14 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
Search for QCD axion dark matter with transmon qubits and quantum circuit
Kyoto University（京都大学）；The University of Tokyo（东京大学）；International Center for Elementary Particle Physics (ICEPP), The University of Tokyo（东京大学 elementary particle physics 国际中心）；KEK（高能加速器研究机构）
本文提出利用超导转子量子比特作为量子传感器直接探测轴子暗物质，通过外部磁场激发量子比特并分析信号，结合谐振腔和纠缠量子传感器增强信号，实现QCD轴子模型参数区域。
2026-03-21 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Inductively shunted transmon qubit with tunable transverse and longitudinal coupling
我们设计了一个感应并联的传输子量子比特，它与嵌入的谐波模具有通量可调耦合。该电路构造提供了在纯横向耦合和纯纵向耦合之间进行通量选择的可能性，即耦合到量子位的$σ_x$或$σ_z$自由度。虽然横向耦合是最常用于超导量子位的耦合类型，但固有的不同纵向耦合对于读出和电路的可扩展性都具有一些显着的优势。能够在同一电路中的两种耦合之间进行选择提供了灵活性，可以使用一种耦合到下一个量子位，另一种用于读出，反之亦然。我们提供了一个详细的分析系统的行为，使用现实的参数，随着一个原型设备的物理实现的建议。
2017-11-20 quant-ph
Robustness of longitudinal transmon readout to ionization
Université de Sherbrooke（舍布鲁克大学）；Sandia National Laboratories（桑迪亚国家实验室）；Environment and Climate Change Canada（加拿大环境与气候变化部）
本文通过纵向耦合实现transmon量子比特的快速高保真度QND读取，证明其在多光子过程下的鲁棒性。
2026-01-05 quant-ph
Proposal for generating complex microwave graph states using superconducting circuits
微波光子图态为利用微波光子在远程超导芯片之间进行稳健的量子通信提供了一种很有前途的方法。最近，Besse等人[Nat. Commun. 11，4887（2020）]证明了可以使用两个transmon量子比特生成1D图形状态。在本文中，我们提出使用transmon量子比特结合其他微波器件来构造更复杂的图态。具体来说，我们考虑2D晶格和树状图状态。我们比较了使用固定频率与可调频率transmon量子比特以及不同光子量子比特编码的性能。在每种情况下，我们估计的保真度，假设当前的实验参数，并确定限制性能的主要因素所产生的微波图形状态。
2022-01-03 quant-ph
Measurement-induced state transitions in multi-qubit transmon processors
Quantum Algorithms and Applications Collaboratory, Sandia National Laboratories（桑迪亚国家实验室量子算法与应用协作组）；Institut Quantique and Département de Physique, Université de Sherbrooke（舍布鲁克大学量子研究所与物理系）
本文研究了电路QED中多量子比特芯片环境下，测量诱导态跃迁（MIST）对transmon量子比特的影响，提出了通用表征方法，并揭示了旁观者量子比特和耦合器对MIST阈值的调制作用。
2026-06-03 quant-ph
Amplitude and frequency sensing of microwave fields with a superconducting transmon qudit
超导电路的实验需要在很大的频率范围内仔细校准所施加的脉冲和场。这仍然是一个持续的挑战，因为商业半导体电子设备由于其低温环境而无法探测到达芯片的信号。在这里，我们演示了如何在芯片上的微波信号的振幅和频率可以推断出从交流斯塔克位移较高的transmon水平。在我们的时间分辨测量中，我们采用拉姆齐条纹，使我们能够检测系统传递函数的振幅在几百MHz的范围内，能量灵敏度为$10^{-4}$的顺序。结合对传递函数相位的类似测量，我们的传感方法可以促进超导电路中高保真度量子门的脉冲校正。此外，表征任意微波场的潜力促进了相关研究领域的应用，例如量子光学或包括光子、机械或磁子系统的混合微波系统。
2020-05-20 cond-mat.supr-con quant-ph
Many-Body Interactions with Tunable-Coupling Transmon Qubits
超导电路中多体相互作用的有效实现允许实现多体纠缠和拓扑码，以及高度相关的费米子系统的有效模拟。我们提出了可调transmon共振器耦合的快速多量子位相互作用的工程。这种动力学是通过调制嵌入在transmon器件中的超导量子干涉器件回路的磁通量来获得的。我们认为，在一个现实的情况下，拟议的实施方案的可行性，并讨论潜在的应用。
2014-07-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Computational modeling of decay and hybridization in superconducting circuits
我们提出了一个框架，集成了经典的微波分析与电路量化的超导电路建模。我们的框架，使超导电路的有损本征模的计算，我们通过分析多路复用，珀塞尔过滤transmon读出架构相关的几个电路演示的方法。我们表明，由我们的方法得到的transmon弛豫时间同意建立近似$T_1 \approx C/\text{Re}[Y(iω_q)]$远离环境共振，并不消失的共振。我们还表明，在读出电路中的模式的杂交是非常敏感的Purcell滤波器的带宽。
2019-03-21 quant-ph
Full-Wave Methodology to Compute the Spontaneous Emission Rate of a Transmon Qubit
自发发射率（SER）是任何量子比特（qubit）的重要品质因数，因为它可以在量子比特的控制和退相干中起重要作用。因此，准确表征实际器件的SER是量子信息处理器件设计中的重要一步。在这里，我们特别关注实验上流行的transmon量子比特平台，这是一种超导电路量子比特。尽管理解这些量子位的SER很重要，但它通常是使用近似电路模型来确定的，或者是从制造设备上的测量中推断出来的。为了提高设计过程中预测的准确性，最好使用全波数值方法，该方法可以在实际系统的描述中进行最少数量的近似。在这项工作中，我们将展示如何使用最近开发的基于场的描述耦合到电磁环境的transmon量子比特来实现这一点。我们验证我们的模型，通过计算SER的设备中发现的文献中已经得到很好的实验特征类似。我们进一步交叉验证我们的研究结果进行比较，以简化的集总元件电路和传输线模型适当。
2022-01-11 quant-ph
Encoding optimization for quantum machine learning demonstrated on a superconducting transmon qutrit
本文研究 qutrit 参数化电路在机器学习分类中的应用，提出编码优化训练方法，在超导 transmon qutrit 上以更少电路元件实现高精度三态分类。
2023-09-22 quant-ph
Fast holonomic quantum computation on superconducting circuits with optimal control
量子演化中引入的几何相位具有内在的抗噪声特性，因此可以在许多鲁棒量子操纵任务中找到应用。本文利用三能级量子系统的共振相互作用，提出了一种快速可行的非绝热非阿贝尔几何相位超导电路普适量子计算方案。在我们的方案中，任意单量子位量子门可以实现在一个单环的情况下，通过成形的振幅和相位的两个驱动微波场谐振耦合到transmon设备。此外，非平凡的两量子比特门也可以实现与辅助transmon同时耦合到两个目标transmon以有效的谐振方式。特别是，我们的建议可以兼容各种最优控制技术，这进一步增强了量子操作的鲁棒性。因此，我们的建议代表了一个有前途的方式容错量子计算的固态量子线路。
2020-01-27 quant-ph
Superstrong coupling in circuit quantum electrodynamics
真空涨落通过诱导有限的激发态寿命以及其跃迁频率的兰姆位移从根本上影响原子。在这里，我们报告的反向效应：修改真空模式的单原子电路量子电动力学。我们的一维真空是高波阻抗（相当于电阻量子）超导传输线的一个长段。它直接连接到transmon量子位电路。由于高阻抗和电流连接的结合，transmon的自发发射线宽可以大大超过离散传输线模式间隔。这个条件定义了量子电动力学的一个以前未被探索的“超强”耦合机制，其中许多频率分辨的真空模式与单个原子杂交。我们通过观察transmon的自发发射线来建立这个机制，通过对真空态密度的逐模测量来揭示。线宽以及原子诱导的色散光子-光子相互作用的准确描述的物理透明的Caldeira-Leggett模型，与transmon的四次非线性作为一个扰动处理。真空的非微扰修改，包括单光子的非弹性散射，可以通过用更多的非谐量子比特取代transmon的超强耦合机制来实现，这对模拟多体物理学的量子杂质模型具有广泛的影响。
2021-03-07 cond-mat.supr-con quant-ph
Greenberger-Horne-Zeilinger generation protocol for N superconducting transmon qubits capacitively coupled to a quantum bus
我们提出了一个电路量子电动力学（QED）实现的协议，以产生一个格林伯格-霍恩-蔡林格（GHZ）状态的$N$超导transmon量子比特均匀耦合到超导传输线谐振器在色散极限。我们推导出一个有效的哈密顿量与成对的XY型，$\tilde{g}(XX+YY)$，可以全局控制的量子比特交换相互作用。从可分离的初始状态开始，这些相互作用允许在时间$t_{\text{GHZ}}\sim \tilde{g}^{-1}$内生成多量子比特GHZ状态。我们讨论了如何探测生成态的非局域性和真正的$N$ -粒子纠缠。最后，我们研究所提出的计划的稳定性，在物理参数的不均匀性。
2011-09-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Detailed, interpretable characterization of mid-circuit measurement on a transmon qubit
Sandia National Laboratories（桑迪亚国家实验室）；University of New Mexico（新墨西哥大学）；MIT Lincoln Laboratory（麻省理工学院林肯实验室）
本文提出了一种基于误差生成器形式化的分析方法，用于表征transmon量子比特中电路中测量的误差机制，并展示了如何通过简化模型量化这些误差。
2026-08-07 quant-ph
Measurement-Induced Transmon Ionization
针对电路量子电动力学色散读出中测量强度提升导致保真度下降、量子非破坏特性丧失的问题，提出包含三种互补模型的transmon电离框架，揭示其多光子共振起源，计算的光子数阈值与实验吻合，为电路QED实验提供理论支撑。
2024-11-04 quant-ph
Machine-learning based three-qubit gate for realization of a Toffoli gate with cQED-based transmon systems
Portland State University（波特兰州立大学）；Intel Labs, Intel Corporation（英特尔实验室，英特尔公司）
我们使用机器学习技术设计了一个50 ns的三量子比特通量可调可控相位门，其保真度>99.99%，用于电路量子电动力学架构中的最近邻耦合传输。我们解释我们的门的设计过程中，我们执行现实的约束，并分析新的门的鲁棒性下的退相干，失真和随机噪声。我们的受控相位门与两个单量子比特门相结合，实现了广泛应用于量子线路，逻辑综合，量子纠错和量子游戏的Toffoli门。
2019-08-02 cs.LG quant-ph
Rhenium as a material platform for long-lived transmon qubits
Yale University（耶鲁大学）；Yale Quantum Institute（耶鲁量子研究所）
本研究利用铼作为材料平台，通过实现具有高弛豫时间的transmon量子比特，探索其在超导电路中的应用潜力。
2026-03-11 quant-ph
Scalable quantum circuit and control for a superconducting surface code
我们提出了一个可扩展的方案，用于执行由具有最近邻耦合的快速通量可调transmon量子比特组成的单片表面编码结构的纠错周期。八量子位单位单元构成了重复量子硬件和相干控制的基础，从而实现空间复用。这种控制对所有单量子位门使用三个固定频率，对单元中的每个量子位使用唯一的频率失谐模式。通过流水线的相互作用和读出步骤的辅助$X$ -和$Z$ -型稳定器测量，我们可以设计失谐模式，避免所有的二阶transmon-transmon相互作用，除了那些利用在受控相位门，无论结构的大小。我们的方案适用于基于缺陷和平面逻辑量子比特，包括晶格手术。
2016-12-24 quant-ph
Nonadiabatic geometric quantum computation with optimal control on superconducting circuits
量子门是量子计算机的基本组成部分，但它非常脆弱。因此，实现高保真度的鲁棒量子门是量子操纵的最终目标。在这里，我们提出了一个非绝热几何量子计算方案的超导电路工程任意量子门，它既共享几何相位的鲁棒性优点，并结合最优控制技术，以进一步提高门的鲁棒性的能力。具体地说，在我们的建议中，任意几何单量子比特门可以在transmon量子比特上实现，通过谐振微波场驱动，驱动的幅度和相位都是时间相关的。同时，非平凡的两量子比特几何门可以由两个电容耦合的transmon量子比特实现，其中一个transmon量子比特的频率被调制以获得它们之间的有效谐振耦合。因此，我们的计划提供了一个有前途的一步容错固态量子计算。
2020-07-14 quant-ph
Dephasing-induced leakage in multi-level superconducting quantum circuits
本文分析了超导量子电路（如 transmon）在退相干影响下，瞬态布居引发的泄漏效应，通过解析和数值方法研究了常用单比特和双比特操作中的该问题。
2025-01-28 quant-ph
Universal Hamiltonian control in a planar trimon circuit
Center for Quantum Information Science and Technology, University of Southern California（南加州大学量子信息科学与技术中心）；Department of Physics & Astronomy, University of Southern California（南加州大学物理与天文学系）；Ming Hsieh Department of Electrical & Computer Engineering, University of Southern California（南加州大学明海电气与计算机工程系）；Department of Condensed Matter Physics and Materials Science, Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究院凝聚态物理与材料科学系）
本文展示了在平面三模电路中实现高保真操作，通过多频驱动实现所有两量子比特泡利算符，并演示了三模作为八态量子比特的高相干性。
2026-05-08 quant-ph
Method for identifying electromagnetically induced transparency in a tunable circuit quantum electrodynamics system
电磁感应透明（EIT）已经在原子系统中实现，但满足由超导电路制成的人造原子的EIT条件是一项更困难的任务。在这里，我们报告的EIT在一个可调谐的三维transmon探测腔传输的实验观察。为了满足EIT条件，我们利用腔对传输子态的影响来调节传输子的阻尼率。从实验观察，我们清楚地确定EIT和Autler-Townes分裂（ATS）制度，以及过渡制度之间。实验数据还表明，由Akaike信息准则确定的阈值$Ω_{\rm AIC}$比由EIT理论给出的阈值$Ω_{\rm EIT}$更能描述EIT-ATS跃迁.
2016-05-28 quant-ph
Magnetic-field resilience of 3D transmons with thin-film Al/AlO$_x$/Al Josephson junctions approaching 1 T
磁场弹性超导电路使传感应用和混合量子计算架构，涉及自旋或拓扑量子位和机电元件，以及研究通量噪声和准粒子损失。我们研究了高达1 T的面内磁场对薄膜三维铝传输子的光谱和相干时间的影响。使用不受强磁场影响的铜腔，我们可以单独探测磁场对传输子的影响。我们目前的数据上的单结和SQUID transmon，这是在同一腔冷却下来。正如预期的那样，transmon频率随着场的增加而降低，这是由于超导能隙的抑制和几何Fraunhofer贡献。尽管如此，薄膜transmons显示强磁场弹性：两个transmons显示微秒相干高达至少0.65 T，和$T_1$保持高于1 $\mathrmμ$ s在整个可测量范围。SQUID光谱是可行的高达1 T，我们的磁铁的极限。我们的结论是，薄膜铝约瑟夫森结是一个合适的硬件超导电路在高磁场制度。
2021-11-01 cond-mat.supr-con quant-ph
Hardware-Efficient Erasure Qubits With Superconducting Transmon Qutrits
University of Massachusetts-Amherst（马萨诸塞大学阿默斯特分校）；University of Maryland（马里兰大学）
本文提出一种利用超导传输门三量子比特作为擦除量子比特的高效硬件方案，通过检测主控量子比特的退相干误差，实现了超过500微秒的逻辑量子比特寿命，并展示了双用途辅助量子比特在擦除检测和奇偶校验中的应用。
2026-04-09 quant-ph
High-Fidelity Qutrit Entangling Gates for Superconducting Circuits
本文针对超导transmon器件中高保真双qutrit纠缠的挑战，利用差分AC Stark位移实现了微波激活的动态cross-Kerr纠缠，并成功构建了保真度达97.3%和95.2%的qutrit CZ†与CZ门。
2023-06-30 cond-mat.supr-con quant-ph
Concentric transmon qubit featuring fast tunability and an anisotropic magnetic dipole moment
我们提出了一个平面量子位设计的基础上的超导电路，我们称之为同心transmon。虽然采用一个简单的制造过程中使用铝蒸发和剥离光刻，我们观察到量子比特的寿命和相干时间在10 μ s的顺序。我们系统地表征损耗通道，如非相干介电损耗，Purcell衰减和辐射损耗。梯度SQUID回路的实现允许快速调谐量子位跃迁频率，并因此允许对量子线路进行完全层析控制。由于大的环路尺寸，与传统的transmon设计相比，所提出的量子位架构具有强烈增加的磁偶极矩。这使得同心transmon成为在相邻量子位之间建立位点选择性被动直接Z耦合的有希望的候选者，这是量子模拟领域中的未决探索。
2018-02-08 cond-mat.supr-con quant-ph
