Controlling periodic Fano resonances of quantum acoustic waves with a giant atom coupled to microwave waveguide
本文提出利用超导量子比特与微波波导及叉指换能器耦合实现量子声波周期性Fano共振，并通过调节时间延迟和耦合强度精确控制共振形状，为量子信息处理与传感提供新途径。
2023-07-16 physics.optics quant-ph
Active resonator depletion with short microwave pulses
我们提出一个物理模型来解释在色散区的超导微波谐振器中，通过短微波脉冲耦合到约瑟夫森结量子比特的光子耗尽现象。我们讨论的条件下匹配的脉冲的振幅和相位最佳的模型的框架内，允许在测量后的量子位的复位时间显着减少。我们考虑如何处理输入输出形式主义内的脉冲和瞬态动力学，以及对宽带脉冲的基本假设的重新评估。
2021-10-21 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
Effective reflection mode measurement for hanger-coupled microwave resonators
University of Colorado, Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）；National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院）；Colorado School of Mines（科罗拉多矿业学院）
通过利用T形连接对称性消除Fano不对称性，提出了一种有效反射模式测量方法，显著提高了低功率超导谐振器测量的精度和效率。
2026-01-14 quant-ph
Tunable pulse delay and advancement in a coupled nanomechanical resonator-superconducting microwave cavity system
从理论上研究了强泵浦场作用下弱探测场在纳米机械谐振腔-超导微波腔耦合系统中的传输。利用标准的输入输出理论，我们发现，只要抽运场与腔共振的失谐量适当，在这种耦合系统中，探测场既可以出现脉冲延迟（慢光效应），也可以出现脉冲超前（快光效应）。延迟（提前）的幅度可以通过调节泵浦场的功率来连续调谐。该技术在微波移相器、延迟线等方面具有很大的应用潜力。
2010-12-16 quant-ph
Deterministic transfer of an unknown qutrit state assisted by the low-Q microwave resonators
Qutrits（即，三能级量子系统）由于其大的希尔伯特空间而可用于实现许多量子信息和通信任务。在这项工作中，我们提出了一个方案，以转移一个未知的量子态之间的磁通量子耦合到两个超导共面波导谐振器。这种量子态转移可以在不需要测量的情况下确定地实现。由于谐振腔光子在操作时间期间被虚拟地激发，所以由谐振腔衰减引起的退相干和不想要的谐振腔间串扰被极大地抑制。此外，我们的方法可以适用于其他固态qutrits耦合到电路谐振器。数值模拟结果表明，利用电流电路QED技术实现两量子态之间量子态的高保真传输是可行的。
2018-02-28 quant-ph
Divergent nonlinear optical response of three resonator system via Fano resonances
在以前的研究中，我们已经发现，非线性过程可以增强几个数量级，由于路径干扰的影响，这是由法诺共振。这种现象的出现也在麦克斯韦方程组的三维解中得到了证明。然而，已经发现增强受到等离子体激元振荡的衰减速率的限制。在目前的工作中，我们证明，这样的限制可以解除？当考虑从两个量子发射器到等离子体谐振器（二次谐波转换器）的路径干涉时。使用这样的干扰方案，比7个数量级大得多的增强因子是可能的。因此，3个粒子的单个杂化系统（仔细制造）可以解释从用量子发射器（例如spaser）装饰的等离子体粒子簇的样品发射的几乎所有的二次谐波产生的辐射。
2014-04-15 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
One-step implementation of entanglement generation on microwave photons in distant 1D superconducting resonators
我们提出了一种可扩展的基于量子总线的装置，用于在远距离超导谐振器（SR）中产生微波光子（MP）纠缠。与以往的处理器中多个谐振器耦合到超导量子比特（SQ）不同，我们的装置由多个一维谐振器$r_j$组成，它们在不同位置简单地耦合到量子总线（另一个公共谐振器$R$），并辅以超导量子干涉仪装置。通过在一维随机共振器中捕获和释放MP态的技术，它可以作为纠缠发生器或量子通信中的节点。为了证明该器件的性能，我们提出了一个一步方案，在两个遥远的SR的MP上产生高保真的贝尔态。它工作在$r_j$和$R$的色散区，这使我们能够扩展它，以同时在不同的谐振腔对上产生高保真度的多Bell态。
2015-08-01 quant-ph
Low-loss high-impedance circuit for quantum transduction between optical and microwave photons
微波和可见光之间的量子转换器是基于超导量子比特的长距离量子网络所必需的。光学活性自组装量子点分子（QDM）是实现量子换能器的一个有吸引力的平台，因为QDM中的激子可以在单光子水平上有效地耦合到光场和微波场。最近，微波和光学光子之间的转换已被证明与超导谐振器集成的QDM。在本文中，我们提出了一种量子点高阻抗谐振器器件的设计与低微波损耗和预期的大的单微波光子耦合强度的100兆赫。我们使用转印技术将自组装量子点集成到高阻抗超导谐振器上，并展示了1.8 MHz的低微波损耗率和量子点的栅极可调谐性。微波损耗率远低于预期的QDM-谐振器耦合强度以及典型的transmon-谐振器耦合强度。这一特征将促进光学和微波量子比特之间的有效量子转换。
2021-12-09 quant-ph
Universal quantum gates on microwave photons assisted by circuit quantum electrodynamics
基于一个微波光子量子处理器，利用第一个超导谐振腔对传输子的频移效应和第二个超导谐振腔与传输子之间的共振作用，在微波光子谐振腔量子点上构造了可控相位门.这种独特的特性为我们提供了一种有用的方法来实现C相门的两个谐振器qudits具有更高的保真度和更短的操作时间，与以前的建议相比。我们的c相门的保真度可以达到99.51%，在93 ns。此外，我们的设备可以很容易地扩展到构建三个量子门上的三个谐振腔qudits，远远不同于现有的建议。我们在三个谐振腔量子点上实现了可控相位门，在传输子量子点的辅助下，其保真度在124.64ns内达到92.92%。
2014-08-01 quant-ph
Observation of the Unconventional Photon Blockade in the Microwave Domain
我们利用两个耦合超导谐振器观察到了微波光子的非常规光子阻塞效应。与传统的阻塞相反，仅需要弱非线性谐振器。通过测量两个谐振器中的一个谐振器内的微波场的二阶关联函数$g^{(2)}(t)$来揭示这种阻塞。对于约为$10^{-2}$光子的谐振器群，$g^{(2)}(0)$的最低测量值为0.4。$g^{(2)}(t)$的时间演化表现出振荡行为，这是非常规光子阻塞的特征。
2018-11-06 quant-ph
Hidden symmetries in deformed microwave resonators
我们解释了在最近的实验中在变形微波谐振器的波函数中观察到的“隐藏的对称性”。我们还预测在微波谐振器中可以看到其他这样的对称性。
2002-10-15 cond-mat 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
Quantum information processing with single photons and atomic ensembles in microwave coplanar waveguide resonators
我们表明，光激发到里德伯态的原子对可以通过有效的长程偶极-偶极或范德华相互作用相互强烈相互作用，介导的非共振耦合到超导共面波导腔的公共微波场模式。这些腔介导的相互作用可以用于产生单光子，并在可扩展的配置中实现在电磁感应透明的机制中以原子系综传播或存储的单光子脉冲对之间的通用相位门。
2008-02-15 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
Variable bandwidth, high efficiency microwave resonator for control of spin-qubits in nitrogen-vacancy centers
金刚石中的氮空位（NV）中心在传感和量子信息方面具有重要的应用价值。实现这种潜力需要有效的工具来控制自旋自由度的微波（mw）磁场。在这项工作中，我们提出了一个平面微波谐振腔优化的微波-光学双共振实验的单氮空位（NV）中心的金刚石。它由一条宽微带线对称地连接到两条50 $Ω$微带馈线组成。在谐振器的中心，一个$Ω$形状的环聚焦电流和mw磁场。它在0.07 mm $^2\times$ 0.1 mm的体积内产生相对均匀的磁场。它可以在2.9 GHz的传输和反射模式下工作，带宽分别为1000 MHz和400 MHz。高的功率-磁场转换效率允许产生持续时间为50 ns的$π$脉冲，在透射和反射中分别仅具有约200 mW和50 mW的微波功率。传输模式还提供了有效的射频激励能力。通过调节谐振器的长度，谐振频率可以在1.3 ~ 6 GHz之间进行调谐。这将是有用的NV中心在较高的外部磁场和不同类型的光学活性自旋中心的实验。
2023-02-03 quant-ph
Radiative cooling of a superconducting resonator
将微波谐振器冷却到量子基态附近，这对于它们在量子机制中的操作至关重要，通常通过将设备直接制冷到几十毫开尔文来实现。然而，在需要高操作功率的量子实验中，例如微波到光学量子转换，期望在具有不可忽略的环境热激发的较高温度下操作，其中较大的冷却功率是可用的。在这封信中，我们提出了一个辐射冷却协议，准备超导微波模式附近的量子基态，尽管温暖的环境温度的谐振器。在这个概念验证实验中，通过辐射耦合到70 mK冷负载，将热锚定在1.02 K的10 GHz超导谐振器的模式占用减少到$0.44\pm0.05$。这种辐射冷却方案允许高操作功率微波实验在量子制度下工作，并为将微波量子态路由到高温开辟了可能性。
2019-10-02 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
The scattering coefficients of superconducting microwave resonators: II. System-bath approach
本文描述了一种统一的量子方法来分析各种几何形状的超导微波谐振器的散射系数。我们还将该方法推广到具有时间延迟的谐振腔链，并揭示了几个类似于光子晶体的输运性质。结果表明，量子和经典分析提供了一致的结果，它们共同揭示了不同的衰减和退相干机制在一个普通的微波谐振腔。这些结果为理解微波谐振器网络的散射谱奠定了坚实的基础，并为超导微波谐振器在复杂电路中的应用铺平了道路。
2022-02-22 cond-mat.supr-con quant-ph
Entangling a nanomechanical resonator and a superconducting microwave cavity
我们提出了一个方案，能够纠缠在稳态的纳米机械谐振器与驱动超导共面波导的微波腔模式。纳米机械谐振器与波导的中心导体电容耦合，并且可以在高达数十毫开尔文的温度下实现静态纠缠。
2007-10-31 cond-mat.mes-hall quant-ph
The scattering coefficients of superconducting microwave resonators: I. Transfer-matrix approach
我们描述了一个统一的经典方法来分析超导微波谐振器的散射系数与各种几何形状。为了填补实验和理论之间的差距，我们还考虑了小电路的不对称性和馈线的有限长度的影响，并描述了一个程序，以纠正他们在典型的测量结果。我们表明，类似的衣架型谐振器的透射系数，项链或桥式谐振器的反射系数也包含一个参考点，它可以用来表征微波谐振器的电性能在一个单一的步骤。我们的研究结果提供了一个全面的了解超导微波谐振器的设计概念的表征细节。
2022-02-22 cond-mat.supr-con quant-ph
Quantized quasinormal mode description of non-linear cavity QED effects from coupled resonators with a Fano-like resonance
我们采用最近开发的准正规模（QNM）的量子化方案，研究了一个非微扰的开放腔QED系统组成的混合金属-介质谐振器耦合到量子发射器。这种混合腔系统允许人们探索低$Q$（品质因数）谐振和高$Q$谐振之间的复杂耦合，表现为显著的Fano谐振，这是使用正常模式或Jaynes-Cummings（JC）型模型的传统量子化方案所不能捕获的效果。QNM量子化方法严格地包括QNM之间的耗散耦合，并补充了系统中多个模式的输出电场算子的广义输入-输出关系，以及系统外的关联函数。耗散诱导的模式耦合的作用进行了探讨，在强耦合制度的光子和发射器超出JC的缀饰态阶梯的第一个梯级。在量子主方程和输入-输出关系方面，发现QNM量子模型与唯象耗散JC模型之间的重要差异.第二步，将量子化QNM模型对混杂结构的Fock分布和系统以及输出关联函数的数值结果与唯象方法的结果进行了比较.我们明确地证明了量子化QNM模型如何体现在多光子量子关联超出了通常的JC模型所预测的。
2020-08-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Coupling Rydberg atoms to microwave fields in a superconducting coplanar waveguide resonator
在超导共面波导谐振腔中实现了超声脉冲束中里德堡氦原子与微波场的耦合。通过双色双光子激光从亚稳态1 s2 s $^3$ S $_1$能级激发，在1 s55 s $^3$ S $_1$里德堡能级上制备原子。在四分之一波长共面波导谐振器中，利用19.556 GHz三次谐波微波场驱动1 s55 s $^3$ S $_1$和1 s56 s $^3$ S $_1$能级之间的双光子微波跃迁.这种超导微波谐振器是由硅衬底上的氮化铌制成的，工作温度在3.65 - 4.30 K之间。实验中里德伯能级的布居由选态脉冲电场电离确定。通过拉比振荡的时域测量研究了原子-谐振腔耦合的相干性。
2020-09-18 physics.atom-ph quant-ph
Loop-gap Microwave Resonator for Hybrid Quantum Systems
我们设计了一种适用于自旋混合量子系统的环隙微波谐振腔，并利用金刚石中的杂质自旋对其进行了测试。观察到氮空位（NV）中心和取代氮（P1）中心的强烈耦合。这些结果表明，环隙谐振器在基于自旋的混合量子系统中是可行的，特别是用于系综量子存储器或量子换能器。
2018-05-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Thermal instability in a ferrimagnetic resonator strongly coupled to a loop-gap microwave cavity
研究了亚铁磁球谐振器（FSR）与微波环隙谐振器（LGR）强耦合的非线性响应。在弱非线性的制度下测量的响应允许提取的FSR克尔系数和它的立方阻尼率。我们发现，有一定的驱动参数范围内，系统表现出不稳定性。在该范围内，产生离开系统的反射功率的自持调制。的不稳定性是由于吸收诱导加热的FSR高于其居里温度。
2021-08-06 cond-mat.str-el quant-ph
High Q-factor Sapphire Whispering Gallery Mode Microwave Resonator at Single Photon Energies and milli-Kelvin Temperatures
在很低的激发强度（E/hf=1）和低温（T = 30 mK）下测量了晶体蓝宝石介质回音壁模式谐振器的微波特性。由于高度失谐的电子自旋共振，测量足够灵敏以观察饱和，这将材料的损耗角正切限制在13.868和13.259 GHz下测量的约2 e-8。还测量了小功率相关的频率偏移，其对应于1 e-9阶的附加磁化率。这项工作表明，量子限制微波谐振器的Q-因子> 1 e8的蓝宝石回音壁模式系统的实施是可能的。
2011-04-01 cond-mat.other quant-ph
Quantum dynamics of a microwave resonator strongly coupled to a tunnel junction
我们考虑单模微波谐振器与隧道结的耦合，隧道结的接触处于热平衡。我们推导出描述强耦合区中谐振腔场演化的量子主方程，其中谐振腔的特性阻抗大于电阻的量子。我们首先研究了正常绝缘体正常结的情况下，可以得到直流驱动的单光子源。然后我们考虑超导体-绝缘体-正常和超导体-绝缘体-超导体结的情况。在那里，我们表明，兰姆位移引起的结引起的谐振器的非线性频谱，即使当结引起的损失可以忽略不计。我们讨论了由此产生的动力学，并考虑可能的应用，包括量子芝诺动力学和量子比特的实现。
2018-07-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
High-Impedance Microwave Resonators with Two-Photon Nonlinear Effects
本文实验研究了仅由一个约瑟夫森结构成的极限高阻抗谐振器，实现了双光子级强非线性及光子间、光子与外部量子系统间的强相互作用，并提出能量图技术以分析多光子光学过程。
2024-03-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Resonant and off-resonant microwave signal manipulation in coupled superconducting resonators
我们提出了一个实验演示，以及一个理论模型的集成电路设计的微波场的操作下降到单光子水平。所述装置由经由第二频率可调谐谐振器耦合到传输线的超导谐振器制成。可调谐谐振器可以用作固定谐振器和传输线之间的可调谐耦合器。此外，两个谐振器之间的微波场的操纵是可能的。特别是，我们证明了交换的字段从一个谐振器到另一个通过脉冲的两个谐振器之间的频率失谐。系统的行为，这决定了如何可以操作的设备，分析作为一个功能的一个关键参数的系统，耦合谐振器的阻尼比。我们表现出良好的协议之间的实验和模拟，实现了通过求解一组耦合微分方程。
2019-03-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Multiplexed microwave resonators by frequency comb spectroscopy
NEST, Istituto Nanoscienze-CNR and Scuola Normale Superiore（纳米科学研究所-意大利国家研究委员会及比萨高等师范学院）；VTT, Technical Research Centre of Finland Ltd（芬兰技术研究中心有限公司）；Department of Physics and Astronomy, University of Florence（佛罗伦萨大学物理与天文学系）
利用频率梳光谱学技术，实现多路微波谐振腔的同时探测与频率多路复用，展示了在不同温度环境下谐振器品质因子估计的等价性。
2026-02-09 cond-mat.supr-con quant-ph
Proposal for detection of a single electron spin in a microwave resonator
我们提出了一种通过将晶体耦合到高品质因数超导平面谐振器来检测晶体中单自旋存在的方法。通过将微波场限制在纳米尺寸的收缩中，耦合常数可以高达$5-10$ 1，kHz。这种耦合影响由谐振器发射的场的幅度，并且积分的零差信号允许在几毫秒内以单位信噪比检测单个自旋。我们进一步表明，一个随机主方程的方法和贝叶斯分析的全时相关的零差信号提高了这个数字的典型参数的$\sim 30\%$。
2017-01-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Hybrid Atom--Photon Quantum Gate in a Superconducting Microwave Resonator
利用超导共面波导腔中原子和微波光子之间的强共振微波耦合，提出了一种新的混合量子门.使用实验上可实现的参数，对于低于40 mK的波导温度，在亚$μ$ s的时间尺度上，门结晶度$> 0.99$是可能的。这提供了在两个不同的量子系统之间产生纠缠的机制，并且代表了创建适用于量子模拟和量子信息处理的混合量子接口的重要步骤。
2013-12-18 physics.atom-ph quant-ph
Storage and on-demand release of microwaves using superconducting resonators with tunable coupling
我们提出了一个系统，它允许调谐超导谐振器和传输线之间的耦合。该存储谐振器通过第二耦合谐振器寻址，该第二耦合谐振器是频率可调谐的并且由施加到超导量子干涉器件（SQUID）的磁通量控制。我们的实验表明，存储谐振器的寿命可以调谐超过三个数量级。当耦合谐振器处于非谐振状态时，场的存储时间为18 μs，而当耦合谐振器处于谐振状态时，场的释放时间为14 ns。该设备允许以可调速率捕获、存储和按需释放微波。
2014-06-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con 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
Quantum entanglement between a nonlinear nanomechanical resonator and a microwave field
我们考虑一个理论模型的非线性纳米机械谐振器耦合到超导微波谐振器。纳米机械谐振器以其谐振频率的两倍被参数化地驱动，而超导微波谐振器以频率相差等于参数化驱动频率的量的两个音调被驱动。我们证明了该系统的半经典近似具有一个有趣的不动点分支结构。在半经典动力学中，从稳定的不动点到极限环的过渡被观察到，从正到负的失谐。我们发现，这种分叉结构的签名也存在于全耗散量子系统，并进一步表明，它导致的纳米机械谐振器和微波腔之间的混合态纠缠的耗散量子系统，是一个最大的接近半经典分岔。给出了半经典极限环的量子签名。
2010-11-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Nonlinear microwave photon-occupancy of a driven resonator strongly coupled to a transmon qubit
我们在20 $\,$ mK下测量了薄膜超导集总元件谐振器中与transmon量子位耦合的光子占有率，并发现了对所施加的微波功率的非线性依赖性。transmon谐振器系统在强色散区中操作，其中由于谐振器中存在的单个微波光子引起的交流斯塔克位移（$2χ$）大于量子位跃迁的线宽（$Γ$）。当谐振器在$5.474325\,$ GHz相干驱动时，transmon在$4.982\,$ GHz的跃迁光谱显示出分辨良好的峰，每个峰对应于谐振器的单个光子数状态。由相对峰高，我们得到光子态的占有率和谐振腔的平均光子占有率$\bar{n}$。我们观察到的非线性变化的$\bar{n}$与所施加的驱动功率$P_{rf}$为$\bar{n} < 5$和比较我们的结果的数值模拟的系统浴主方程在稳态下，以及一个半经典模型的谐振器，其中包括Jaynes-Cummings之间的transmon和谐振器。我们发现使用这两个模型和分析表明，非线性行为主要是由于量子比特诱导的Jaynes-Cummings非线性引起的谐振频率的变化，良好的定量协议。
2015-10-31 cond-mat.mes-hall quant-ph
Upconversion of Phonon Modes into Microwave Photons in a Lithium Niobate Bulk Acoustic Wave Resonator Coupled to a Microwave Cavity
该研究在4 K低温下实现铌酸锂体声波谐振器与分裂柱式凹腔微波腔的耦合，测得声学模式品质因数超10^6、光机械耦合速率达0.014 mHz，较同类石英体系结果高四个数量级。
2024-11-07 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Coupling a single electron spin to a microwave resonator: Controlling transverse and longitudinal couplings
微波频率超导谐振器非常适合执行色散量子比特读出，调解两个量子比特门，并在遥远的量子系统之间穿梭状态。这些应用的先决条件是强量子位-谐振器耦合。电子自旋量子比特和微波谐振器之间的强耦合可以通过关联自旋和轨道自由度来实现。这种关联可以通过双量子点中的单个电子与附近纳米磁体产生的空间不均匀磁场的塞曼耦合来实现。在本文中，我们考虑这样的设备和估计自旋共振器耦合的顺序~ 1 MHz的现实参数。此外，通过现实的模拟，我们表明，相对于纳米磁体的双点的精确位置允许在纯纵向耦合（与裸自旋哈密顿量交换）和纯横向（自旋非守恒）耦合之间进行选择。此外，我们建议的方法，以减轻在此耦合方案中引入的失相和弛豫通道。这一分析为实现微波谐振腔与GaAs双量子点中自旋单电子之间的相干态转移提供了一条清晰的途径，其保真度可达90%以上。改进的动态去耦序列、低噪声环境和更长寿命的微波腔模式可能会在不久的将来导致更高的结晶度。
2016-10-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
Tunable coupling of transmission-line microwave resonators mediated by an rf SQUID
我们实现了两个超导传输线谐振器之间的可调谐耦合。该耦合由非滞后rf SQUID作为谐振器之间的磁通可调互感来介导。从光谱实验中观察到的模式距离，我们得到的耦合强度范围在-320 MHz和37 MHz之间。在耦合强度约为零的情况下，与耦合开启的情况相比，两个谐振器之间的微波功率交叉传输可以减少近四个数量级。此外，我们通过施加合适的附加驱动音观察到参量放大。
2015-08-28 cond-mat.supr-con 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} $。
2016-08-07 physics.optics quant-ph
Protection layers on a superconducting microwave resonator toward a hybrid quantum system
提出了一种超导微波谐振腔的保护方案，实现了一个混合量子系统，其中冷中性原子通过磁偶极子相互作用与单个微波光子在界面电感器上耦合。倏逝场原子阱（如波导/光子晶体原子阱）带来表面散射光子和吸收诱导的宽带黑体辐射，这导致准粒子和谐振腔处的低品质因数。所提出的多频带保护层由成对的两个介电层和界面电感器上方的薄纳米网格导电介电层组成。我们展示了数值模拟的品质因数和反射/吸收光谱，表明所提出的多层结构可以保护集总元件微波谐振器从光学光子和黑体辐射，同时保持一个合理的高品质因数。
2015-10-08 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Fano-enhanced low-loss on-chip superconducting microwave circulator
针对超导量子技术所需的无铁氧体片上环形器结能量公差过严的问题，通过引入波导间直接电容耦合产生Fano干涉，放宽了制备精度要求，实现了97%以上的环流保真度及低损耗、高隔离的性能。
2024-06-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Full counting statistics of the photocurrent through a double quantum dot embedded in a driven microwave resonator
单个巡回微波光子的检测是新兴量子技术应用的重要功能，也是热传输量子热力学实验的基本兴趣。在最近的一次实验中，[W。Khan等人，国家通信12，5130（2021）]，证明了耦合到微波谐振器的双量子点（DQD）可以通过将入射光子流转换为光电流而充当有效且连续的光电检测器。在实验中，平均光子和电子流进行了分析。在这里，我们从理论上研究，在同一系统中，通过DQD的谐振腔的相干微波驱动的光电流的波动。我们考虑了低频全计数统计以及有限频率噪声（FFN）的光电流。在极限情况下的数值结果和解析表达式的补充，忽略点谐振器的相关性的平均场的方法，提供了一个引人注目的和物理透明的图片的光电流统计。我们发现，对于理想的，单位效率的检测，充电电流的波动再现泊松统计的入射光子，而非理想检测的统计是次泊松。此外，FFN提供了探测器短时特性的系统参数依赖性的信息。我们的研究结果提供了新的洞察微波光子-电子相互作用的混合点谐振器系统，并提供指导，为进一步的实验上连续检测单个微波光子。
2022-11-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
High cooperativity coupling between a phosphorus donor spin ensemble and a superconducting microwave resonator
研究了同位素纯$^{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
Cavity Quantum Electrodynamics Effects with Nitrogen Vacancy Center Spins in Diamond and Microwave Resonators at Room Temperature
在低温微波谐振腔中研究了金刚石中氮空位中心自旋的腔量子电动力学（C-QED）效应，如Rabi分裂、Rabi振荡和超辐射。在这篇文章中，我们探讨了在室温下实现强集体耦合的可能性以及由此产生的自旋系综C-QED效应。热环境对单个自旋的热激发导致具有低对称性和降低的集体自旋-微波场耦合的集体Dicke态的布居。然而，我们的模拟表明，热激发可以通过光学泵浦的自旋冷却补偿。由此产生的具有更高对称性的Dicke态的布居意味着与当前可用的高质量谐振器的强耦合，并且使室温下的C-QED效应在量子传感和量子信息处理中具有潜在的应用。
2021-10-21 physics.atom-ph quant-ph
Materials loss measurements using superconducting microwave resonators
用于量子计算的超导电路的性能受到材料损耗的限制。特别是，相干时间通常由单光子功率和毫开尔文温度下的两能级系统（TLS）损耗限制。低损耗制造技术、材料和薄膜封装的识别对于实现超导量子计算的可扩展架构至关重要。超导微波谐振器为评估性能和研究TLS损耗以及与超导电路相关的其他机制（诸如非平衡准粒子和磁通量涡旋）提供了方便的量子比特代理。在这篇评论文章中，我们提供了一个概述的考虑因素，设计精确的谐振器实验，以表征损失，包括适用类型的损失，低温设置，设备设计，以及提取材料和接口损失的方法，总结技术已经发展了二十多年。还总结了各种材料和工艺的测量结果。最后，我们提出了建议，超导微波谐振器的损耗数据的报告，以促进材料的比较在整个领域。
2020-09-21 physics.app-ph quant-ph
Microwave transmissions through superconducting coplanar waveguide resonators with different coupling configurations
在高纯硅衬底上设计并制作了两种不同耦合电容的超导铌共面波导微波谐振器。在20 mK的温度下测量它们的微波传输。结果表明，这两种谐振器具有明显不同的加载品质因数，一种是$5.6\times{10}^{3}$，另一种是$4.0\times{10}^{4}$。用经典的ABCD矩阵法对实测数据进行了拟合。我们发现，透射峰偏离标准洛仑兹的频率加宽。
2013-04-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Microwave power harvesting using resonator-coupled double quantum dot photodiode
本文提出一种谐振腔耦合双量子点光电二极管，在1飞瓦输入功率下实现单微波光子到电子的转换，最大功率收集效率达2%，并揭示热力学在单光子能量转换中的关键作用。
2024-02-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Wigner-function formalism for the detection of single microwave pulses in a resonator-coupled double quantum dot
针对单微波脉冲检测需求，提出基于Wigner函数形式体系的理论分析方法，揭示了双量子点-谐振腔混合系统中光子检测的时频权衡关系及强度影响，为相关实验提供指导。
2025-02-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Feedback Enhanced Phonon Lasing of a Microwave Frequency Resonator
针对腔光力学自振荡振幅受有限光学带宽非线性限制的问题，提出用输出强度信号反馈调制输入场，使 GHz 机械谐振器振幅提升 22%、相干声子数提升 50%。
2023-08-17 physics.optics quant-ph
Synthetic-lattice Bloch wave dynamics in a single-mode microwave resonator
本研究提出在相干单色驱动下周期性调制单模谐振器实现倾斜合成晶格，理论分析其布洛赫波动力学及腔场光谱特征，并通过超导微波谐振器实验验证，为光子系统维度拓展提供新途径。
2025-07-28 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Dipole coupling of a double quantum dot to a microwave resonator
固态系统中的量子相干性已经在超导电路和半导体量子点中得到证实。这为研究用于量子信息处理的固态系统铺平了道路，与基于原子、离子和光子的其他系统相比，固态系统具有可扩展性的潜在好处。超导电路与微波光子的相干耦合，即电路量子电动力学（QED），开辟了新的研究方向，使量子比特的长距离耦合成为可能。在这里，我们演示了如何超导微波谐振器的电磁场可以耦合到半导体双量子点。双点的电荷稳定性图，通常由直流（DC）传输技术测量，通过色散的耦合谐振器的频移进行了研究。这种混合全固态方法提供了在一个芯片上相干耦合多个量子点和超导量子比特的可能性，并提供了一种用于半导体量子结构的高分辨率光谱学的方法。
2011-08-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Bidirectional microwave-optical transduction based on integration of high-overtone bulk acoustic resonators and photonic circuits
提出一种将压电致动器单片集成于氮化硅光子电路的三谐振双向微波-光学转换器，在室温下实现宽带高效转换并支持纯光输入生成微波脉冲。
2023-12-13 physics.optics quant-ph
Epitaxial titanium nitride microwave resonators: Structural, chemical, electrical, and microwave properties
本文研究了在蓝宝石衬底上磁控溅射沉积的外延氮化钛薄膜的结构、化学和输运性质，并利用图案化微波谐振器测得单光子区品质因子达3.3×10^6，为低损耗超导量子电路奠定基础。
2023-11-23 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph quant-ph
