Ultrastrong coupling dynamics with a transmon qubit
光和物质的相互作用通常用单激发的交换来描述。当耦合强度是系统频率的一个重要部分时，激励的数量不再保持不变，这个简单的图像就被打破了。这种机制被称为超强耦合机制，其特征在于非平凡的轻物质本征态和复杂的动力学。在这项工作中，我们建议使用一个阵列约瑟夫森结，以增加光模式的阻抗，使超强耦合到transmon量子位。我们表明，由此产生的动态可以产生和探测利用的多模式结构的结阵列。该提议依赖于transmon的频率可调谐性，并且关键地依赖于使用低频模式的阵列，其允许基态的非绝热变化。
2016-07-13 quant-ph
Dissipation and Dephasing of Interacting Photons in Transmon Arrays
光子阵列是量子信息科学最有前途的平台之一。尽管通常被简单地认为是量子比特，但transmons本质上是量子力学的多级系统。量子比特子空间之外的更高激发态具有高保真度的实验可控性，为硬件高效的多体量子模拟、量子纠错和量子信息协议提供了重要的资源。唉，耗散和失相现象所产生的耦合到各种不可控的环境产生了实际的限制因素，他们的利用。为了详细量化这一点，我们在这里提出的主要后果单transmon耗散和移相的transmon阵列的多体动力学。我们使用微扰理论和量子轨道方法的分析方法与数值模拟，并故意考虑整个希尔伯特空间，包括更高的激发态。三个主要的非幺正过程是多体退相干、多体耗散和不同非谐流形之间的加热/冷却转变。其中，多体退相干-与多体Fock态之间的平方距离成比例-给出了观察有效幺正动力学的最严格限制。考虑到实验相关的参数，也包括不可避免的网站到网站的障碍，我们的研究结果表明，国家的最先进的transmon阵列应该准备好的任务，演示相干多体动力学使用较高的激发态。然而，更广泛地利用transmons的三元和超越量子计算要求改善其相干性。
2023-01-17 quant-ph
Beyond hard-core bosons in transmon arrays
transmons阵列已被证明是量子信息科学和量子模拟的可行介质。尽管它们作为量子比特阵列广泛流行，但在两级近似或等效的硬核玻色子模型之外，仍然存在未开发的潜力。在包含较高激发态的情况下，耦合的transmons自然地实现吸引玻色-哈伯德模型。该模型的动力学一直难以研究，由于不利的尺度的希尔伯特空间的维数与系统的大小。本文基于高阶简并微扰理论，提出了一个描述耦合传输子高激发态有效幺正动力学的框架。这使我们能够以统一、紧凑和准确的方式描述各种集体现象，例如堆叠在单个位置上的玻色子表现为单个粒子、边缘定位和有效的长程相互作用。虽然为了清楚起见，我们的例子处理的是一维的transmons链，但该理论可以很容易地应用于更一般的几何形状。
2022-09-07 quant-ph
Spectrum analysis with parametrically modulated transmon qubits
本研究提出参数光谱学方法，通过结合量子比特能隙的参数调制与动力学解耦序列，高灵敏度探测噪声谱并降低驱动噪声影响，实现了对transmons中磁通谱高频域的探测。
2025-03-07 quant-ph
Non-thermal quantum engine in transmon qubits
量子技术的设计和实现需要理解量子领域中的热力学过程。与宏观热力学形成鲜明对比的是，在量子尺度下，过程一般远离平衡运行，并受涨落控制。因此，在制定一个全面的框架时，实验性的洞察力和经验性的发现是必不可少的。为此，我们从理论上提出了一个实验现实的量子引擎，使用transmon量子比特作为工作物质。我们用解析的方法求解动力学并计算其效率。
2019-05-29 quant-ph
Reminiscence of classical chaos in driven transmons
超导量子比特广泛应用于超导量子信息处理器体系结构中。需要强大的驱动器来实现快速、高保真的门和测量，包括参数激活过程。在这里，我们表明，即使是非共振驱动器，在实验中经常使用的制度，可以引起强烈的修改的transmon频谱的结构，使它的很大一部分混乱。占完整的非线性动力学的transmon在Floquet-Markov形式主义，我们发现，这些混沌状态，往往被忽视的假设，非谐性是弱的，强烈影响的寿命transmon的计算状态。特别是，我们观察到，混沌辅助量子相位滑移大大增强带色散。在测量谐振器的存在下，我们发现，接近混沌行为与强transmon谐振器杂交，和平均谐振器响应集中在裸谐振器频率。这些结果导致光子数阈值表征在强驱动操作（如色散量子比特读出）期间混沌诱导的量子破坏效应的出现。这里描述的现象预计将存在于所有电路的基础上低阻抗约瑟夫森结。
2022-11-10 quant-ph
State leakage during fast decay and control of a superconducting transmon qubit
超导约瑟夫森结量子比特构成了许多应用的主要当前技术，包括可扩展的量子计算机和热器件。这种系统的理论建模通常在两级近似内完成。然而，精确的理论建模需要考虑更高的激发态的影响，而不将系统限制在二能级量子比特子空间。在这里，我们研究的动力学和控制的超导transmon使用数值精确的随机刘维尔-冯诺依曼方程的方法。我们重点研究了从理想二能级子空间中态泄漏对浴诱导衰变和单量子比特门操作的作用。我们发现显着的短时间的状态泄漏，由于强耦合到浴。我们量化了单量子比特门中的泄漏误差，并证明了在退相干存在的情况下，用DRAG控制五电平transmon来抑制泄漏误差。我们的研究结果预测的两级近似和可能的内在约束的量子比特动力学和控制的实验相关的参数集的准确性的限制。
2020-11-20 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
Crosstalk in Multi-Qubit Fluxonium Architectures with Transmon Couplers
QuTech and Kavli Institute of Nanoscience, Delft University of Technology（代尔夫特理工大学量子纳米科学卡弗里研究所）
本研究探讨了多量子比特流形架构中使用Transmon耦合器的串扰问题，通过减少耦合强度和动态调整非工作Transmon，提升了门保真度并增强了对电容耦合和微波串扰的鲁棒性。
2026-03-10 quant-ph
Quantum control of frequency tunable transmon superconducting qubits
在这项工作中，我们分析了通过两个静态耦合transmons的$|11\rangle$和$|20\rangle$状态之间的谐振的控制相位门的实现。我们发现，有许多不同的控制transmon频率，实现相同的门周围的$99.8\%$（$T_1=T_2^{*}=17$ $μ$ s）和$99.99\%$（$T_1=T_2^{*}=300$ $μ$ s）在一个时间内，接近理论极限的结晶度。通过校准等待时间和接近$|11\rangle-|20\rangle$谐振的目标频率，所有控制都可以达到该精度。然而，一些控制，如那些基于动态不变量的理论，是特别有吸引力的，由于减少泄漏，对退相干的鲁棒性，以及它们有限的带宽。
2020-07-20 quant-ph
Passive detection of Schwinger boson dynamics via a qubit
本研究提出一种transmon量子比特与微波十字谐振器耦合的集成光子器件，利用量子比特的双重作用实现非接触式高灵敏度的材料时间反演破缺序探测，为研究难接触的关联量子材料提供新途径。
2025-09-30 quant-ph
Predicting Dynamics of Transmon Qubit-Cavity Systems with Recurrent Neural Networks
通过首先理解它们的退相干和退相机制，为开放量子系统的动力学开发精确且计算成本低廉的模型对于设计新的量子位平台至关重要。目前的模型的基础上解决方案的主方程不足以捕捉非马尔可夫动态在发挥作用，并遭受大的计算成本。在这里，我们提出了一种克服这一点的方法，通过使用递归神经网络获得有效的解决方案耦合transmon量子位腔系统的Lindblad主方程。我们提出了模型训练模拟数据集的训练和测试性能，并证明了其将微观耗散机制映射到量子观测值的能力。
2021-09-29 cond-mat.dis-nn quant-ph
Dynamics of a dispersively coupled transmon qubit in the presence of a noise source embedded in the control line
我们描述transmon量子位动力学的存在下引入的噪声的阻抗匹配电阻（$50\,\mathrmΩ$），嵌入在量子位控制线。为了获得时间演化，我们严格推导出电路的量子比特，读出谐振器和电阻的哈密顿通过描述后者作为一个无限的玻色子模式的集合通过Caldeira-Leggett模型。从这个Jaynes-Cummings哈密顿量开始，电感耦合到由电阻器组成的远程浴，我们一致地获得了量子比特和谐振器在色散区的Lindblad主方程。我们利用基本的对称性的主方程的Liouvillian超算子转换成一个块对角矩阵。块对角化方法揭示了量子比特的指数消相干速率被Liouvillian超算子的单个块的最慢衰减本征模很好地捕获，这可以很容易地计算。该模型捕捉到了经常使用的色散强极限近似的量子比特退相干率是线性成比例的读出谐振器中的热光子的数量，但预测显着更好的退相干率时，谐振器的耗散率增加超过色散强制度。我们的工作提供了一个完整的定量描述的贡献量子位退相干率来自控制线的芯片，目前在电路QED实验室，并建议不同的可能的方法来减少这种噪声源。
2022-10-13 quant-ph
Analogue Quantum Simulation with Fixed-Frequency Transmon Qubits
本文实验评估了固定频率 transmon 量子比特用于自旋系统模拟量子模拟的可行性，通过量子过程层析成像和哈密顿量层析成像发现单量子比特误差和寄生耦合是主要限制因素，并指出适度改进后有望实现丰富的时间相关多体自旋哈密顿量模拟。
2024-01-23 quant-ph
Demonstration of High-Fidelity Entangled Logical Qubits using Transmons
University of Southern California（南加州大学）；Quantum Elements, Inc.（量子元素公司）；IBM Quantum（IBM量子）；RWTH Aachen University（亚琛工业大学）；Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心）
本文提出利用逻辑动态去耦技术，通过IBM跨导量子比特实现高保真度的逻辑纠缠量子比特演示，展示了QEC与DD结合的混合策略在抑制逻辑错误方面的优越性能。
2025-07-08 quant-ph
Measurement-induced bistability in the excited states of a transmon
研究了transmon激发态的高功率测量诱导腔响应，发现|e>和|f>态的临界值与测量诱导态跃迁不一致，利用半经典动力学模型中的暗腔态和亮腔态解释了该双稳态现象。
2024-01-04 quant-ph
Two-level approximation of transmons in quantum quench experiments
该研究基于Loschmidt echo数值探究transmon的两能级近似效果，定量分析了不同条件下的保真度衰减规律，为评估该近似的准确性提供了方法，并与已报道实验做了对比。
2023-10-04 quant-ph
Incorporating multi-qubit exchange coupling effects between transmon qubits in Maxwell-Schrödinger numerical methods
Elmore Family School of Electrical and Computer Engineering, Purdue University（普渡大学埃尔莫电气与计算机工程学院）；Purdue Quantum Science and Engineering Institute, Purdue University（普渡大学量子科学与工程研究所）
本文提出在Maxwell-Schrödinger方法中考虑多量子比特耦合效应，揭示其对量子比特动态和交叉共振门的影响。
2025-12-30 quant-ph
Modeling low- and high-frequency noise in transmon qubits with resource-efficient measurement
本研究针对transmon量子比特的宽频噪声问题，构建了含高低频分量的Redfield主方程混合库模型，通过含动力学解耦的保真度测量拟合参数，经IBM量子设备实验验证，能更准确预测量子比特行为。
2023-02-28 quant-ph
Recovery dynamics of a gap-engineered transmon after a quasiparticle burst
Yale University（耶鲁大学）；Northrop Grumman Corporation（诺斯罗普·格鲁曼公司）；Stanford University（斯坦福大学）；Yale Quantum Institute（耶鲁量子研究所）；Google Quantum AI（谷歌量子AI）
研究通过间隙工程减少准粒子爆发对transmon量子比特相干性的破坏，发现声子热化缓慢是限制效果的因素。
2026-02-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
Analytical modeling of parametrically-modulated transmon qubits
构建可扩展的量子计算机需要开发适当的模型来理解和验证其复杂的量子动力学。我们专注于基于transmons的超导量子处理器，在量子字节的水平上，完全的数值模拟已经具有挑战性。因此，非常需要开发不完全依赖于数值计算的量子位网络建模的精确方法。利用系统微扰理论，在大的订单中的transmon制度，我们推导出精确的解析表达式的transmon参数。我们将我们的研究结果的情况下，参数调制transmons研究最近实施的参数激活纠缠门。
2018-01-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Sparse Non-Markovian Noise Modeling of Transmon-Based Multi-Qubit Operations
Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）；Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory（约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室）；IBM Quantum, IBM Thomas J Watson Research Center（IBM量子，IBM托马斯·J·沃森研究中心）
本文提出一种稀疏噪声模型，通过全面表征IBM量子平台的7个设备，捕获并预测单比特和双比特操作中的非马尔可夫效应，将期望值预测相对误差降低至0.5%，比默认硬件噪声模型提升7倍。
2024-12-20 quant-ph
Parametrically Driven iSWAP Gate Using a Capacitively Shunted Double-Transmon Coupler at the Zero-Flux Sweet Spot
RIKEN Center for Quantum Computing (RQC)（理化学研究所量子计算中心）；Department of Applied Physics, Graduate School of Engineering, The University of Tokyo（东京大学大学院工学研究科应用物理系）；Corporate Laboratory, Toshiba Corporation（东芝公司企业实验室）
研究通过电容性短路双转子耦合器在零磁通点实现高保真度的参数驱动iSWAP门，避免了大幅值基带磁通脉冲带来的退相干问题，验证了理论模型在频域和时域动态中的适用性。
2026-04-30 quant-ph
Multiplexed double-transmon coupler scheme in scalable superconducting quantum processor
Tencent Quantum Laboratory, Tencent（腾讯量子实验室）；T Lab（T实验室）
针对单Transmon耦合器控制线过多限制扩展性的问题，提出双Transmon耦合器多路复用方案，通过共享控制线降低布线复杂度并抑制静态$ZZ$耦合，实验制备的Bell态和GHZ态保真度分别超99%和96%，显著提升了超导量子处理器扩展性。
2025-11-04 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
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
Drive-induced nonlinearities of cavity modes coupled to a transmon ancilla
高Q微波腔模耦合到transmon辅助器件为量子计算提供了一个硬件高效的平台。由于它们的耦合，腔模式从传输子继承有限的非线性。在这项工作中，我们从理论和实验上研究了如何在transmon辅助的非共振驱动器修改腔模式的非线性在定性上不同的方式，取决于腔transmon失谐，驱动transmon失谐和transmon非谐性之间的相互关系。对于小于或相当于驱动-transmon失谐和transmon非谐性的腔-transmon失谐，非共振transmon驱动可以在腔和transmon激发之间诱导多光子共振，其随着驱动参数的变化强烈地修改腔非线性。对于一个大的腔transmon失谐，驱动器诱导腔光子数相关的交流斯塔克转移到有效的腔非线性transmon能级。在弱耦合情况下，腔的克尔非线性与辅助腔的三阶非线性极化率函数$χ^{(3)}$有关。这种磁化率函数提供了一种计算腔克尔的数值有效的方法，特别是对于具有由单个transmon控制的许多腔模式的系统。它也可以作为一种诊断工具，用于识别不需要的驱动诱导的多光子共振过程。最后，我们表明，通过明智地选择驱动振幅，一个单一的非共振transmon驱动可以用来消除腔自克尔非线性或腔间的交叉克尔。这提供了一种在玻色子操作或依赖于线性腔模的量子纠错协议期间动态校正腔克尔非线性的方式。
2022-03-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Suppressing leakage and maintaining robustness in transmon qubits: Signatures of a trade-off relation
本文针对含未知静态缺陷的 transmon 量子门控制，提出依次优化鲁棒性与泄漏的两阶段框架，获得高保真抗误差脉冲，并揭示二者间存在权衡。
2025-09-30 quant-ph
Towards a Digital Twin of Noisy Quantum Computers: Calibration-Driven Emulation of Transmon Qubits
本文提出利用硬件校准与基准电路提取参数化误差模型，构建超导 transmon 量子比特器件的数字孪生，并在 5 量子比特 QPU 上以 0.15 的平均总变差距离验证其预测能力。
2025-09-01 quant-ph
Suppression of measurement-induced state transitions in cosϕ-coupling transmon readout
本研究针对超导量子比特读出中测量诱导态跃迁限制读出性能的问题，采用具备宇称对称性的cosϕ耦合transmon读出方案，实现高功率下无MIST的多态单次读出，验证了该耦合的高鲁棒性。
2025-09-05 quant-ph
Measurements of Quasiparticle Tunneling Dynamics in a Bandgap-Engineered Transmon Qubit
我们已经设计了transmon量子比特的带隙分布相结合的掺杂氧的铝隧道结电极和清洁铝作为准粒子陷阱，调查由于准粒子隧穿的能量弛豫。量子位的弛豫时间$T_1$被证明是不敏感的带隙工程。在相对较低的$E_J/E_C$下工作，使得transmon跃迁频率明显依赖于电荷宇称，从而使我们能够检测到穿过量子位结的准粒子隧穿。准粒子动力学已被研究，通过监测的频率切换由于偶/奇宇称变化的实时。它表明开关时间快于10 $μ$ s，表明必须减少准粒子诱导的弛豫以实现远长于100 $μ$ s的$T_1$。
2011-12-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Decay of transmon qubit in a broadband one-dimensional cavity
Department of Applied and Theoretical Physics, Novosibirsk State Technical University（新西伯利亚国立技术大学应用与理论物理系）
研究超导transmon量子比特与宽带一维腔体模式的衰减动力学，通过解析方法推导共振频率偏移和宽度，揭示马尔可夫与非马尔可夫两种动态 regime 的区别及耦合对衰减的影响。
2026-04-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Proposal for a transmon-based quantum router
我们提出了一个实现的量子路由器的微波光子在超导量子位结构的transmon量子位，SQUID和非线性电容器。我们使用量子朗之万方程的散射方法建模和分析的量子开关的操作动力学，并计算光子的反射和透射概率。对于对应于最新的实验设备的参数，我们预测成功操作的路由器的概率在94%以上。
2016-05-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
Suppression of crosstalk in superconducting qubits using dynamical decoupling
本文提出用动力学解耦抑制固定频率 transmon 量子比特间的 ZZ 串扰，并在 IBM 量子云处理器上实验验证了其对量子存储及单、双量子比特门性能的提升，为高保真逻辑门实现提供实用方案。
2022-02-02 quant-ph
Low frequency correlated charge noise measurements across multiple energy transitions in a tantalum transmon
用钽金属制造的量子比特已被证明具有大于300 $μ$ s的能量弛豫时间，因此，为跨多个更高能量跃迁的高精度相关噪声研究提供了有吸引力的平台。通过设备的高相干性，以精确的方式跟踪多电平波动的量子频率，使我们能够提取电荷偏移和准粒子动力学。我们观察到钽器件中的电荷偏移行为与之前低频电荷噪声研究中测量的电荷偏移行为有质的不同。特别是，我们发现的电荷偏移动力学是占主导地位的罕见的，离散跳跃之间的有限数量的准静态电荷配置，以前未观察到的超导量子比特的电荷噪声过程。
2021-11-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Phase transitions induced by standard and predetermined measurements in transmon arrays
研究反复测量的相互作用Transmon阵列，利用副本法与非厄米微扰理论预测面积律相行为，发现标准与反馈测量均能诱导纠缠熵相变，且反馈测量可避免后选择以研究单条轨迹的纠缠相变。
2024-03-29 quant-ph
Characterization of a two-transmon processor with individual single-shot qubit readout
我们报告的两个量子位处理器的表征实现了两个电容耦合的可调超导量子位的transmon类型，每个量子位有自己的非破坏性的单次读出。固定的电容耦合在适当的相互作用时间内产生\sqrt{iSWAP}双量子位门。我们重建状态层析成像的相干动力学的两位寄存器的相互作用时间的函数，观察违反贝尔不等式的22个标准偏差后，纠正读出错误，和测量的量子过程层析成像的门保真度为90%。
2011-09-30 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
Entanglement marker for lifetime of time crystal in transmon-modulated open Dicke model
本文研究光子或transmon周期驱动的开放量子比特系统，发现瞬态DTC寿命与量子比特-场长期纠缠值强正相关，可作为寿命标记。
2024-07-06 cond-mat.supr-con quant-ph
Chaotic fluctuations in a universal set of transmon qubit gates
Freie Universität Berlin（柏林自由大学）；University of Cologne（科隆大学）
研究通过分析时间演算算子的瞬时本相位曲率，识别受混沌波动影响的子空间，发现高速纠缠门在接近量子速度极限时出现部分混沌动力学。
2024-01-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Fast CZ gate in hybrid fluxonium-transmon systems with tunable couplers
Nanjing University of Posts and Telecommunications（南京邮电大学）；Nanjing University（南京大学）；Shanxi University（山西大学）；Quantum Science Center of Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area（粤港澳大湾区量子科学中心）
针对磁通量子比特与Transmon的混合电路，通过仅调制耦合器磁通实现25纳秒内保真度超99.99%的无微波CZ门，并有效抑制旁观者误差。
2026-09-15 quant-ph
Coherence and Decay of Higher Energy Levels of a Superconducting Transmon Qubit
我们测量了超导transmon量子比特的高能级的相干性和连续衰变动力学。通过对每个连续的跃迁频率施加连续的$π$脉冲，我们将量子比特从基态激发到其第四激发能级，并表征每个状态的衰变和相干性。我们发现衰变进行主要顺序，与弛豫时间超过20 $μ$ s的所有过渡。我们还提供了一个直接测量这些水平的电荷分散通过分析拍频模式在拉姆齐条纹。结果证明了在transmon量子比特中使用更高能级来编码量子信息的可行性。
2014-12-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
New material platform for superconducting transmon qubits with coherence times exceeding 0.3 milliseconds
超导transmon量子比特是量子计算和量子科学的领先平台。基于transmon量子位构建大型有用的量子系统将需要量子位弛豫和相干时间的显着改善，这比组成材料的体属性所施加的限制短几个数量级。这表明松弛可能源于不受控制的表面、界面和污染物。以前提高量子比特寿命的努力主要集中在最大限度地减少表面贡献的设计上。然而，二维transmon量子比特的寿命的显着改善几年来仍然难以捉摸。在这里，我们通过在设备中用钽代替铌来制造具有寿命和相干时间的二维transmon量子比特，其动态去耦超过0.3毫秒。我们已经观察到17个器件的寿命增加，这表明这些材料的改进是稳健的，为多量子位处理器中更高的栅极性能铺平了道路。
2020-02-28 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph quant-ph
Experimental observation of dynamical blockade between transmon qubits via ZZ interaction engineering
Planckian（普朗克公司）；Dipartimento di Fisica, Università di Napoli “Federico II”（那不勒斯费德里科二世大学物理系）；NEST, Scuola Normale Superiore（意大利高等师范学院NEST）；Dipartimento di Ingegneria Elettrica e delle Tecnologie per l’Informazione, Università di Napoli “Federico II”（那不勒斯费德里科二世大学电气与信息技术工程系）；Dipartimento di Fisica, Università di Pisa（比萨大学物理系）
通过电容工程实现强ZZ耦合，观察到transmon量子比特间的动态阻塞现象，为超导电路中相互作用主导物理的研究提供了新方法。
2026-01-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.other cond-mat.supr-con
Ultrafast electro-nuclear dynamics of H2 double ionization
本文采用含时波包方法研究了H2激光诱导双电离的超快电子和核动力学。双电离路径进行了分析，以下的总波函数的演变过程中和脉冲后。第一个电离电子的再散射产生一个相干叠加的激发分子态，呈现出明显的瞬态H+H-字符。这种阿秒激发之后是场致双电离和通过双电离衰变的短寿命自电离态的形成。这两种双电离机制可以通过它们在射出的质子的动能分布中留下的特征来识别。
2007-03-20 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
Flux-mediated optomechanics with a transmon qubit in the single-photon ultrastrong-coupling regime
我们提出了一个利用超导量子比特在量子水平上控制射频机械谐振器的方案。电路的机械部分由一个悬浮的微米长的梁组成，该梁嵌入超导量子干涉器件（SQUID）的回路中，并与transmon量子比特并联连接。使用现实的参数，从最近的实验与类似的设备，我们表明，这种配置可以使可调的光机械相互作用的单光子超强耦合制度，其中的辐射压力耦合强度大于transmon衰减率和机械频率。我们调查的动力学驱动系统的耦合强度的范围内，并找到一个最佳的制度，基态冷却，与以前的理论研究考虑线性腔。此外，我们数值演示了一个协议，用于产生混合离散和连续变量纠缠以及力学薛定谔猫态，我们的研究结果表明，在单量子点上使用超导量子比特控制大质量物体的机械运动是可能的。光子水平，并且可以实现混合量子技术中的应用以及量子力学的基本测试。
2020-06-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Characterizing the memory capacity of transmon qubit reservoirs
量子库计算（QRC）利用量子系综系统的动力学进行机器学习。数值实验表明，由5-7个量子比特组成的量子系统具有与100到500个节点的传统递归神经网络相当的计算能力。与传统的神经网络不同，我们不了解高性能信息处理的油藏设计指导原则。理解量子库的记忆容量仍然是一个悬而未决的问题。在这项研究中，我们专注于表征使用IBM提供的transmon设备构建的量子库的存储容量的任务。我们的混合储层实现了6x 10 ^{-4}的归一化均方误差（NMSE），这与最近的基准相当。n-量子比特库的存储容量表征显示出随着拓扑结构的复杂性而系统地变化，并且对于具有n-1个自环的配置表现出峰值。这样的峰值为选择预测任务的最佳设计提供了基础。
2022-09-26 q-fin.RM quant-ph
Tunable slowing, storing and releasing of a weak microwave field
研究了由两个共面波导谐振器和一个超导transmon型量子比特组成的超导电路中微波脉冲的慢化、存储和释放。在两个耦合谐振器中产生了类似于电磁感应透明的量子干涉。通过调谐transmon的谐振频率，我们动态地调谐谐振器之间的有效耦合。通过耦合的调制，我们在单光子水平上显示了微波脉冲的可调真实时间延迟。我们还将微波场存储在高Q谐振器中，并将信号从谐振器释放到输出端口。我们的方案在量子信息处理和经典无线通信中都有应用前景。
2014-01-17 quant-ph
Microwave-Induced Amplitude and Phase Tunable Qubit-Resonator Coupling in Circuit Quantum Electrodynamics
在电路量子电动力学体系结构中，可以通过外部电场和磁场控制超导量子比特的谐振频率和与微波场模式的耦合，以探索宽参数范围内的量子比特-光子动力学。在这里，我们通过实验证明和分析了一个方案，用于调谐之间的耦合transmon量子比特和微波谐振器使用一个单一的相干驱动音。我们将transmon视为一个三能级系统，量子比特子空间由基态和第二激发态定义。如果驱动频率与谐振器和量子比特频率之间的差匹配，则诱导Jaynes-Cummings型相互作用，其在幅度和相位上都是可调谐的。我们表明，在我们的设置中可以实现约10 MHz的耦合强度，仅受transmon量子位的非谐性的限制。该方案已成功地用于产生具有受控时间形状的微波光子[Pechal等人，Phys.Rev.X4，041010（2014）]，并且可以直接用超导量子器件实现，该超导量子器件具有更大的非谐性以获得更高的耦合强度。
2015-02-12 quant-ph
Ultrastrong Coupling and Coherent Dynamics in a Gate-Tunable Transmon Qubit
Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学）；Condensed Matter Physics Center (IFIMAC) and Instituto Nicolás Cabrera (INC), Universidad Autónoma de Madrid（凝聚态物理中心（IFIMAC）和尼古拉斯·卡布雷拉研究所（INC），马德里自治大学）；Departamento de Física de la Materia Condensada, Universidad Autónoma de Madrid（凝聚态物理学系，马德里自治大学）；Departamento de Física Teórica de la Materia Condensada, Universidad Autónoma de Madrid（凝聚态理论物理学系，马德里自治大学）；Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM), Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC)（马德里材料科学研究所（ICMM），西班牙国家研究委员会（CSIC））；Laboratorio de Transporte Cuántico, Unidad Asociada UAM/ICMM-CSIC, Madrid（量子输运实验室，UAM/ICMM-CSIC联合单位，马德里）；QuTech and Kavli Institute of Nanoscience, Delft University of Technology（QuTech和卡弗里纳米科学研究所，代尔夫特理工大学）；Center for Quantum Devices, Niels Bohr Institute, University of Copenhagen（量子器件中心，尼尔斯·玻尔研究所，哥本哈根大学）
研究通过混合系统实现强光-物质耦合，发现避免交叉和光子数依赖跃迁，展示相干控制并测量相干时间，证明半导体-超导量子比特在强耦合下保持相干性。
2026-03-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Nonadiabatic theory for subcycle ionic dynamics in multielectron tunneling ionization
Kennesaw State University（肯尼索州立大学）
本文基于强场近似研究多电子隧穿电离，建立理论基础，证明波函数与密度矩阵方法在亚周期离子动力学中的等效性，并推导出准确的非绝热电离率，应用于N₂和CO₂展示强激光场诱导分子离子相干性。
2026-01-13 quant-ph
Electro-nuclear dynamics of single and double ionization of H$_2$ in ultrafast intense laser pulses
提出一种高效半解析与数值结合方法，模拟超短强激光场中H$_2$分子的单双电离动力学，能在有限计算时间内预测不同频率和强度下的电离概率，并评估解离电离与库仑爆炸产物的能量及振动动力学影响。
2024-01-26 quant-ph
Testing quantum fault tolerance on small systems
我们广泛地测试了最近的协议，以证明量子容错在三个系统上：（1）耦合到具有两级缺陷的环境的五个自旋量子位的实时模拟，（2）transmon量子计算机的实时模拟，以及（3）IBM Q Experience的16量子位处理器。在模拟中，通过数值求解含时薛定谔方程获得整个系统的动力学。我们发现，容错方案提供了一个系统的方法来改善的结果时，误差占主导地位的固有的控制和测量误差存在于transmon系统。然而，该计划未能满足标准的容错时，退相干效应占主导地位。
2018-11-28 quant-ph
