Fabrication and surface treatment of electron-beam evaporated niobium for low-loss coplanar waveguide resonators
我们描述了在超高真空条件下沉积的低损耗电子束蒸发铌薄膜。慢沉积产生具有高超导转变温度（$9.20 \pm 0.06 \rm ~K$）以及剩余电阻率比$4.8$的膜。我们制作的薄膜共面波导谐振器提取的固有损耗，由于存在两个层次的系统波动，使用微波测量。对于共面波导谐振腔间隙的$2~μ\rm m$，薄膜表现出填充因子调整的两级系统损耗角正切低至$1.5 \times 10^{-7}$与单光子制度的内部品质因数超过一百万后，去除原生表面氧化物的铌。
2021-10-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con 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
Determining interface dielectric losses in superconducting coplanar waveguide resonators
超导量子计算架构包括谐振器和量子位，其经历由于体和界面双能级系统（TLS）引起的能量损失。了解这些损耗对于提高超导电路的性能至关重要。在这项工作中，我们提出了一种方法来量化的TLS损耗不同的体和界面的超导共面波导（CPW）谐振器中存在的。通过结合统计特性的各向同性蚀刻的硅衬底上的专门设计的CPW谐振器组详细的电磁建模，我们确定单独的损耗贡献从个别材料接口和散装的。这种分析界面TLS损耗的技术可用于指导量子位、谐振器及其超导制造工艺的有针对性的改进。
2018-08-30 cond-mat.supr-con quant-ph
Optimized Coplanar Waveguide Resonators for a Superconductor-Atom Interface
本文设计并表征了用于超导量子电路与单个里德伯原子强耦合的共面波导腔，通过厚膜铜电极增强零点电场并降低芯片加热，有望实现腔QED强耦合极限。
2016-08-17 cond-mat.supr-con physics.atom-ph quant-ph
Nanometric constrictions in superconducting coplanar waveguide resonators
我们报告了具有纳米尺度收缩的超导共面波导谐振器的设计、制造和表征。通过将中心线的尺寸减小到50 nm，射频电流被集中，并且其附近的磁场增加。该装置的特性仅略有修改的收缩，与谐振频率的变化低于1%和内部品质因数的相同数量级的原始的。这些器件可以实现对小磁性样品甚至单分子自旋的更高耦合，并在电路量子电动力学，量子计算和电子顺磁共振中具有应用。
2014-10-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Intermodulation spectroscopy and the nonlinear response of two-level systems in superconducting coplanar waveguide resonators
本文提出互调光谱学方法，通过双音驱动与多频锁相测量超导谐振器中的频率混频，高效表征TLS非线性损耗，并恢复与标准隧穿模型一致的非线性参数。
2024-02-16 cond-mat.supr-con quant-ph
Entangling two distant nanocavities via a waveguide
本文研究了光子晶体中两个空间分离的纳米腔之间通过耦合谐振腔光波导产生连续变量纠缠。通过求解耦合到波导的腔系统的精确动力学方程，详细讨论了初始分离压缩输入下双模腔态的纠缠度和纯度。结果表明，当两个纳米腔与波导的带心共振时，只要腔-波导间有弱耦合，就可以实现两个纳米腔的稳定、纯纠缠态.腔与波导之间的强耦合导致了纠缠的突然死亡和突然诞生。当腔的频率位于波导的频带之外时，波导引起的腔之间的交叉频率偏移可以优化可实现的纠缠。研究还表明，通过改变波导带内的腔频率，可以很容易地控制纠缠。
2011-03-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Analysis and mitigation of interface losses in trenched superconducting coplanar waveguide resonators
提高超导量子比特和谐振器的性能通常是由于材料和制造工艺改进以及设计修改的组合，这些改进和设计修改降低了器件对剩余损耗的敏感性。这种方法的一个实例是结合超导体和具有低固有损耗的超导体使用到器件衬底中的沟槽，以改善品质因数和相干时间。在这里，我们展示了氮化钛共面波导谐振器的平均品质因数超过200万和控制沟槽达到2.2 $μ$米到硅衬底。此外，我们测量组的谐振器的尺寸和沟槽深度的范围内，并比较这些结果与有限元模拟，以证明定量协议与模型的接口介电损耗。然后，我们应用此分析，以确定在何种程度上开槽可以提高谐振器的性能。
2017-09-28 physics.app-ph quant-ph
Multi-frequency Spin Manipulation Using Rapidly Tunable Superconducting Coplanar Waveguide Microresonators
在这项工作中，我们演示了使用频率可调谐超导NbTiN共面波导微谐振器的多频脉冲电子自旋共振（ESR）实验。通过向中心引脚施加偏置电流，谐振频率（$\sim$ 7.6 GHz）可以在270 ns内连续调谐多达95 MHz，而在2K下品质因数为3000。我们通过测量硅中的施主自旋系综证明了我们的谐振器的ESR性能，并表明绝热脉冲可以用来克服由于所施加的偏置电流引起的磁场不均匀性和微波功率限制。我们利用这些谐振器的快速可调谐性，在一个脉冲序列中操纵磷和砷的自旋，演示脉冲双电子-电子共振（DEER）。我们的NbTiN谐振器设计是有用的多频脉冲ESR，也应该有自旋系综作为量子存储器的实验中的应用。
2017-07-18 quant-ph
Tantalum Damascene Coplanar Waveguide Resonators Fabricated Using 300 mm Scale Processes
NY Creates（纽约创造）；Pacific Northwest National Laboratory（太平洋西北国家实验室）；University of California, Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校）；Brookhaven National Laboratory（布鲁克海文国家实验室）
研究通过300毫米工艺制备了钽damascene共面波导谐振器，通过模拟侧壁氧化降低超导transmon器件的损耗，提升性能。
2026-04-23 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Simple coplanar waveguide resonator mask targeting metal-substrate interface
本白皮书介绍了一个单层掩码，可在https://github.com/Boulder-Cryogenic-Quantum-Testbed/simple-resonator-mask上找到。它是专为制造超导微波谐振器对1：1比较从金属衬底界面的介电损耗。电磁元件的电磁模拟被用来确定参与率的四个主要区域的片上器件，以及确认相邻器件之间的串扰的缺乏，并证明耦合的可调谐性超过三个数量级。该掩模旨在作为一个开源社区资源，用于促进在单光子，毫开尔文制度下精确和准确的材料比较。
2022-04-14 physics.app-ph quant-ph
Helium surface fluctuations investigated with superconducting coplanar waveguide resonator
最近的实验上的平面内运动状态的电子漂浮在液氦的表面上的微波谐振器的耦合，揭示了氦表面波动的重要性，这种运动的相干性。在这里，我们调查这些表面波动通过研究超导共面波导（CPW）谐振器充满超流氦的谐振特性，其中谐振器的电磁模式体积的一个重要部分耦合到液体的表面动力学。我们提出了初步的结果，实时CPW谐振器的频率偏移驱动的氦波动，这是量化的，通过其功率谱密度和使用商业加速度计的测量结果进行比较。我们发现，一个相当大的贡献CPW谐振器的噪声来源于氦表面的机械振动所产生的脉冲管（PT）制冷机上的低温恒温器上的实验进行。
2022-07-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Minimizing Kinetic Inductance in Tantalum-Based Superconducting Coplanar Waveguide Resonators for Alleviating Frequency Fluctuation Issues
本文针对钽基超导共面波导谐振器因动态电感较大导致的频率波动问题，从制造和设计两方面优化，将频率波动降低超过100倍，同时保持高内部品质因数，为钽在大规模超导芯片中的应用提供新思路。
2024-05-05 quant-ph
Controllable coupling between a nanomechanical resonator and a coplanar-waveguide resonator via a superconducting flux qubit
我们研究了由一个共面波导（CPW）谐振器和一个纳米机械谐振器（NAMR）组成的三重量子系统，其中通量量子比特与两个谐振器都有很大的失谐。通过幺正变换和二阶近似，我们得到了一个强的和可控的（即，磁场依赖）NAMR和CPW谐振器之间的有效耦合。由于强耦合，从共面波导谐振腔的电压涨落谱中可以观察到真空拉比分裂。我们进一步研究了单光子输运的性质，从反射率或等效的透射率推断。我们发现，反射率和相应的相移光谱都表现出由于真空拉比分裂的窄谱特征的双峰。通过调节外部磁场，反射率和相移可以分别从0变化到1和从$-π$变化到$π$。结果表明，这种混合量子系统可以作为量子路由器。
2015-09-22 quant-ph
Post-fabrication frequency trimming of coplanar-waveguide resonators in circuit QED quantum processors
本研究提出使用接地空气桥阵列对CPW谐振器进行制造后频率微调，该方法兼容传统制造步骤、调节范围100MHz且分辨率10MHz，可消除谐振器频率拥挤并实现频率匹配，结合激光退火能在17传输子处理器中实现快速高保真读出。
2023-02-21 cond-mat.supr-con quant-ph
Slit-loaded coplanar waveguide for color-center spin qubits
本文提出一种带狭缝的紧凑共面波导，可同时高效照射激光和微波，实现对碳化硅中硅空位色心自旋态的有效控制，并验证了其与仿真结果一致，适用于集成量子传感。
2025-06-19 physics.app-ph 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
Josephson traveling-wave parametric amplifier based on low-intrinsic-loss coplanar lumped-element waveguide
本研究提出基于低损耗共面集总元件波导的JTWPA，采用开路短截线电容等实现低插入损耗，引入加窗正弦调制抑制增益纹波，在实用电路中仍保持宽频带、近量子极限噪声的良好性能。
2025-10-29 physics.app-ph quant-ph
Entangling a Hole Spin with a Time-Bin Photon: A Waveguide Approach for Quantum Dot Sources of Multi-Photon Entanglement
确定性的多光子纠缠源对于量子信息处理具有很大的吸引力，但在实验上实现具有挑战性。在本文中，我们展示了一个可缩放的源的时间仓编码Greenberger-Horne-Zeilinger和线性集群状态从固态量子点嵌入在纳米光子晶体波导的路线。利用自稳定双通干涉仪，我们测量自旋光子贝尔态与$(67.8\pm0.4)\%$保真度和设计的步骤，为显着的进一步改进。通过采用严格的共振激发，我们证明了$(95.7\pm0.8)\%$的光子不可逆性，这有利于多个团簇态的融合，从而扩大技术规模并产生更一般的图形态。
2022-06-09 quant-ph
Effects of device geometry and material properties on dielectric losses in superconducting coplanar-waveguide resonators
超导共面波导（CPW）谐振器是电路量子电动力学（cQED）的关键器件之一。它们的性能可能受到衬底和材料界面中的介电损耗的限制。可靠的建模是必需的，以帮助在cQED的低损耗CPW结构的设计。我们分析了几何依赖的介质损耗在CPW结构中使用有限元建模的参与率的损耗区域。在实际情况下，这些区域的介电常数和损耗角正切的不确定性在理论预测的参与率中引入了不确定性。我们提出了一种方法相结合的两级系统限制的品质因数和共面波导谐振器的谐振频率的测量损耗模拟。也就是说，我们解决了一个反问题，找到模型参数产生的测量值。高品质因数是通过适当地设计的共面波导结构的横截面几何形状，但更准确的建模和低损耗共面波导谐振器的设计方法，需要未来的重大改进。我们的非线性优化方法解决上述反问题是在这个方向上的一步。
2020-08-10 cond-mat.supr-con physics.app-ph quant-ph
Watching a Superconducting Coplanar Waveguide Heat Up with a Single Color Center
Karlsruhe Institute of Technology (KIT)（卡尔斯鲁厄理工学院）；Physikalisches Institut (PHI)（物理研究所）；Institute for Quantum Materials and Technologies (IQMT)（量子材料与技术研究所）
利用金刚石中单个锡空位色心作为片上温度计，测量超导共面波导在微波和射频驱动下的加热效应，定义了量子节点的安全操作窗口。
2026-06-16 quant-ph
Highly sensitive macro-scale diamond magnetometer operated by dynamical decoupling sequence with coplanar waveguide resonator
利用金刚石中的氮空位（NV）中心进行量子磁测量的最终灵敏度受到NV中心数量和相干时间的限制。为了实现高灵敏度的磁力计，需要在大的检测体积上进行高且均匀的功率密度的微波辐照。在这里，我们展示了一个微波谐振器，以提高微波场的功率密度和光学系统的检测体积为1.4 e-3 mm $^3$。强微波场使我们能够实现48 ns的拉比振荡，这是足够快的相位弛豫时间的NV中心。该系统与去耦脉冲序列XY 16相结合，将自旋相干时间（T2）延长至自旋回波方法的27倍。因此，我们获得了10.8 pT/Hz $^{1/2}$的交流磁场灵敏度使用动态去耦脉冲序列。
2018-05-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Entangling two giant atoms via a topological waveguide
本文研究两个二能级巨型原子经 SSH 拓扑波导产生纠缠，分析16种耦合构型与主方程动力学，发现五对构型可显著增强纠缠的延迟突然出现。
2024-05-08 quant-ph
Characterizing Niobium Nitride Superconducting Microwave Coplanar Waveguide Resonator Array for Circuit Quantum Electrodynamics in Extreme Conditions
本文表征 100 nm NbN 超导共面波导谐振器阵列，结合功率、温度与面内磁场测量，验证 TLS 损耗、动力学电感频移及 240 mT 下高 Qi 性能。
2023-06-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.app-ph
Dually tunable YBCO coplanar waveguide resonators based on helium-ion-generated Josephson inductances
Universität Tübingen（蒂宾根大学）
研究利用聚焦氦离子束在高温超导YBCO薄膜中局部生成约瑟夫森电感和量子干涉仪，实现强磁通可调谐的微波谐振器，并展示独立的频率和响应度调节能力。
2026-05-28 cond-mat.supr-con quant-ph
Tantalum thin films sputtered on silicon and on different seed layers: material characterization and coplanar waveguide resonator performance
本研究针对超导量子比特低损耗材料需求，制备了不同衬底与籽晶层上的钽薄膜并表征其性能，发现600℃下直接沉积在加热硅衬底的纯α-Ta薄膜单光子区内部品质因子达百万级，为高性能量子比特制备提供材料支撑。
2024-09-09 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Engineering high-Q superconducting tantalum microwave coplanar waveguide resonators for compact coherent quantum circuits
研究通过改变薄膜厚度并使用Nb种子层，在室温下制备了高内部品质因数（约3.6×10^6）和高动理电感（0.6 pH/sq）的超导钽共面波导谐振器，为紧凑高保真量子电路提供了关键组件。
2024-12-20 cond-mat.supr-con cs.SY eess.SY
Hybrid atom-photon entangling gates via Gaussian soft control
提出基于高斯软控制的超导共面波导谐振器原子-微波光子受控Z门方案，通过高斯调制辅助场增强强耦合并提升门对参数偏差和能级移动的鲁棒性。
2024-06-14 physics.atom-ph quant-ph
Analytical determination of participation in superconducting coplanar architectures
超导量子比特对各种损耗机制敏感，包括来自界面的介电损耗。平面设计的关键界面附近的参与度的计算可以通过基于保角映射的电场密度的解析描述来完成。以这种方式，通过将问题简化为感兴趣区域上的表面积分，对共面波导和电容器设计的二维近似产生了作为距顶部金属化层的深度的函数的参与值以及距该表面的给定厚度内的体积参与值。将这些量与有限元方法数值解进行比较，有限元方法数值解验证了距共面金属化大距离处的值，但由于电场的奇异性质，在金属化特征的边缘附近发散。一个简单的近似的电场能量在浅的深度（相对于波导宽度），密切复制的数值结果的基础上保角映射和先前文献中报道的。这些技术被应用于计算transmon量子位设计内的表面参与，其中由于分流电容器的影响可以容易地与包括量子位结的局部环境的金属化相关联的那些相集成。
2018-06-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Robust-fidelity atom-photon entangling gates in the weak-coupling regime
我们描述了一个简单的纠缠原理的基础上散射的光子离开单发射器在一维波导（或极端损耗腔）。该方案可以应用于以偏振或时间仓编码的光子量子比特，并且具有作为内置纠错指令有效工作的过滤机制。这自动地将来自弱耦合、原子衰变到不期望的模式、频率失配或入射光子脉冲的有限带宽的缺陷映射到预示的损耗而不是不连续性。因此，该计划是足够的高保真度最大纠缠门，即使在弱耦合制度。反过来，这些可以直接应用于存储和检索光子量子比特状态，从而完成原子-光子接口工具箱，或者使用原子存储器进行基于顺序测量的量子计算。
2012-11-27 quant-ph
Entangling continuous variables with a qubit array
我们证明了嵌入波导中的量子比特阵列可以发射纠缠的微波光子束对。从零差检测这些输出光束获得的求积形成类似于EPR实验的一对相关连续变量。光子对由量子比特阵列中的类等离子体集体激发的衰变产生。产生的光束的最大强度仅受发射器的数量限制。我们计算了激发到连续光子态和单模腔中的衰减率。我们还确定了频率的拉比样振荡所造成的失谐。
2019-03-14 quant-ph
Large array of Schrödinger cat states facilitated by an optical waveguide
利用光子结构的量子工程为量子光学和原子物理学提供了原子-光子相互作用的新能力，这最终可能导致集成量子器件。尽管在各种结构的快速发展，相干激发的原子的运动状态在光子波导中使用导模尚未得到证明。在这里，我们使用空芯光子晶体光纤的波导模式来操纵单原子在光纤内的谐波势的机械Fock态。我们创建了一个大的薛定谔猫态阵列，量子物理学的一个典型特征和量子信息处理和计量学的一个关键要素，约15000个原子沿光纤通过纠缠的电子状态与每个原子的相干谐振子状态。我们的研究结果为量子信息的研究和广泛的光子波导系统的模拟提供了一个有用的步骤。
2020-10-20 physics.atom-ph quant-ph
Quantum memory and gates using a Lambda-type quantum emitter coupled to a chiral waveguide
通过将$Λ$型量子发射器耦合到手征波导中，光子的偏振被锁定在其传播方向上，我们提出了一种用于量子网络的可控光子-发射器界面。我们表明，这种手征系统使SWAP门和混合纠缠门之间的发射器和一个飞行的单光子。它还允许确定性的存储和检索单光子状态具有高性能和效率。简而言之，这种手性耦合的发射体-光子界面可以成为大规模量子网络的关键构建块。
2018-06-12 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
Integrated Quantum Controlled-NOT Gate Based on Dielectric-Loaded Surface Plasmon Polariton Waveguide
表面等离子体激元（SPP）可以很好地保持和传递纠缠光子的量子特性。因此，在等离子体芯片中进一步利用和操纵SPP的这种量子性质将是该领域科学家的下一个任务。在量子逻辑电路中，受控非（CNOT）门是关键的构建块。在这里，我们实现了第一个等离子体量子CNOT门与几个微米的足迹，通过利用一个单一的偏振相关分束器（PDBS）上的介质加载SPP波导（DLSPPW）制造。CNOT门的量子逻辑功能由平均保真度为的真值表表征。利用和的纠缠度证明了它将可分态转变为纠缠态的纠缠能力。基于DLSPPW的CNOT门具有良好的可集成性和可扩展性，将为量子信息科学开辟一条新的道路。
2014-08-09 physics.optics quant-ph
Chiral Quantum-Optical Elements for Waveguide-QED with Sub-wavelength Rydberg-Atom Arrays
本文提出利用里德伯阻塞机制下的亚波长原子阵列作为手性量子光学元件，通过干涉装置实现近完美单向光-物质耦合，用于确定性生成单光子和高保真度双光子纠缠操作。
2024-07-01 quant-ph
Control of Localized Multiple Excitation Dark States in Waveguide QED
耦合到一维库的二能级量子发射器的有限链中的次辐射激发态是用于优异的光子存储和受控光子操纵的资源。通常，存储多个激发的状态表现出费米子相关性，因此其特征在于反对称波函数，这使得它们很难在实验上制备。在这里，我们确定了一类准本地化的暗态与激发的量子位的一半，这似乎是导模波长的整数倍的晶格常数。它们允许在最先进的设置中进行高保真准备和微创读取。特别是，我们提出了一个实验性的实施方案，使用共面波导耦合到超导transmon量子位在芯片上。由于自由空间和固有损耗最小，即使对于少量量子位也可以实现几乎完美的暗态，从而实现高保真的快速制备和操作。
2022-10-18 physics.atom-ph 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
Generation of frequency entanglement with an effective quantum dot-waveguide two-photon quadratic interaction
Institute for Complex Systems, National Research Council (ISC-CNR)（复杂系统研究所，国家研究委员会）；Sapienza University（罗马第一大学）；Centre for Nanosciences and Nanotechnology, CNRS, Université Paris-Saclay（纳米科学与工程中心，法国国家科学研究中心，巴黎萨克雷大学）
本文提出一种基于量子点-波导双光子二次相互作用的频率纠缠门，通过频率依赖的单光子跃迁渐进消除和双光子跃迁共振增强，实现频率纠缠生成与四能级态制备。
2025-12-17 quant-ph
Analytical modeling of participation reduction in superconducting coplanar resonator and qubit designs through substrate trenching
一种旨在降低共面波导（CPW）和量子位中的介电损耗的策略涉及在覆盖金属化的间隙内的底层衬底中创建沟槽。由于接地层和导体金属化之间的有效介电特性的变化，可以减少这些设计中存在于表面和界面上的污染层的参与。虽然有限元方法的方法已经被应用到量化这种减少，提出了一种分析方法，可以唯一地解决几何形状拥有小到中间衬底沟槽深度。共形映射技术产生变换的CPW和量子位几何形状，而没有衬底沟槽，但不均匀的污染层厚度。通过参数化该变化，可以通过使用二维解析近似来计算表面参与，该二维解析近似适当地捕获金属化拐角和边缘附近的电场强度中的奇异性。实例展示了两个制度相对于衬底沟槽深度，捕获初始增加衬底到空气的表面参与由于沟槽侧壁和表面参与由于有效介电常数的减少的总体减少，并与实验测量相比，提取损耗正切在这个表面上。
2020-08-25 cond-mat.mes-hall physics.app-ph quant-ph
High-Q trenched aluminum coplanar resonators with an ultrasonic edge microcutting for superconducting quantum devices
本文针对超导量子比特介电损耗问题，提出含空气桥与硅衬底刻蚀的兼容Josephson结CPW谐振器制备工艺，结合超声边缘微切削技术，使湿法刻蚀铝谐振器在高低功率下均获极高品质因数。
2023-06-28 quant-ph
Waveguide-mediated interaction of artificial atoms in the strong coupling regime
波导量子电动力学研究一维辐射通道中量子发射体的光子介导相互作用。虽然以前在各种物理系统中已经观察到了这种相互作用的签名，但相干合作动力学的观察已经被原子进入波导的辐射衰减所掩盖。采用transmon量子比特作为人工原子耦合到微波共面波导，在这里，我们观察到一个开放系统中的动态振荡，其中指定的探针量子比特与量子比特阵列的纠缠暗态相互作用，有效地捕获辐射作为原子腔。量子位腔系统被示出，以实现一个大的协同$\mathcal{C}=172$由于集体增强的光子介导的相互作用，进入强耦合制度。通过单激发态下的非线性响应研究了暗态腔的量子相干性。通过实际的改进，该系统适合于研究大（$N>10$）量子自旋链的多体动力学，根据需要合成高度非经典的辐射场，并对无退相干子空间内编码的信息实现高保真度的通用量子逻辑运算。
2018-09-25 quant-ph
Measuring coherent dynamics of a superconducting qubit in an open waveguide
Leibniz Institute of Photonic Technology（莱布尼茨光子技术研究所）
研究通过开放波导耦合超导transmon量子比特，测量其退相干和弛豫率，并利用双脉冲技术重构弛豫动力学和Rabi振荡。
2026-03-18 cond-mat.supr-con quant-ph
Hybrid quantum device based on NV centers in diamond nanomechanical resonators plus superconducting waveguide cavities
我们提出并分析了一种混合器件，它是将一个具有单个内建氮空位（NV）中心自旋的微尺度金刚石梁集成到超导共面波导（CPW）腔中。我们发现在交流电场作用下，金刚石光束的量子化运动可以通过介质相互作用与单腔光子发生强耦合。与经由大磁场梯度的强自旋-运动相互作用一起，它提供了一种混合量子器件，其中金刚石谐振器可以强耦合到单个微波腔光子和单个NV中心自旋。这使得通过机械暗极化激元的NV自旋和CPW腔之间的相干信息传输和有效耦合成为可能。这种混合自旋机电装置，与外部场的可调谐耦合，提供了一个现实的平台，实现量子信息与单NV自旋，金刚石机械谐振器，和单微波光子。
2015-09-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Nondestructive photon counting in waveguide QED
数字分辨单光子探测器代表了许多量子光学协议的关键技术，但尽管付出了巨大的努力，最先进的设备仍限于少数光子。相比之下，阵列中的状态相关原子计数可以以极高的保真度高达数百个原子。我们证明了在波导QED中，光子计数的问题可以归结为原子计数，通过纠缠光子态与原子阵列在集体数基。这是可能的，因为入射光子耦合到集体原子状态，并且可以通过将受激原子的第二衰变通道工程化为亚稳态来实现。我们的计划是强大的无序和有限的Purcell因素，其保真度增加的原子数。通过分析再发射光子的态，进一步证明了如果原子的初始态是对称的Dicke态，则可以利用耗散工程实现入射态散射到波导中的光子数的无损测量。我们的结果推广到相关的平台，包括超导量子比特。
2020-07-08 quant-ph
Characterizing losses in InAs two-dimensional electron gas-based gatemon qubits
本文对基于InAs二维电子气的gatemon量子比特与共面波导谐振器进行表征，实现了相干Rabi振荡，测得1.5 GHz可调频带内T1为100 ns，并系统分析了损耗机制及未来改进方向。
2024-02-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
Impact of etches on thin-film single-crystal niobium resonators
Laboratory for Physical Sciences（物理科学实验室）；Department of Physics, University of Maryland（马里兰大学物理系）；School of Applied and Engineering Physics, Cornell University（康奈尔大学应用与工程物理学院）；Department of Materials Science and Engineering, University of Maryland（马里兰大学材料科学与工程系）
研究通过不同酸刻蚀处理单晶铌薄膜，发现刻蚀导致氢扩散进入薄膜，引起电阻率和谐振器品质因子显著变化，并与表面碳氢微晶形成相关。
2024-02-28 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Sensing microwave photons with a Bose-Einstein condensate
研究了磁囚禁的铷原子玻色-爱因斯坦凝聚体与共面波导谐振腔维持的稳态微波辐射场的相互作用。这种耦合允许通过计数由于到非捕获状态的超精细跃迁而从冷凝物中掉出的原子来测量谐振器的磁场。我们确定的量子效率，这种检测方案，并表明，弱微波场在单光子水平可以感测到的积分时间的顺序为一秒。
2018-11-23 quant-ph
Control of microwave signals using circuit nano-electromechanics
波导谐振器是灵敏的天体物理探测器[1]和电路量子电动力学（cQED）[2]中的关键元件。以超导量子比特的形式耦合到人造原子[3，4]，它们现在为量子信息处理任务提供了一个技术上有前途和可扩展的平台[2，5-8]。将这些电路原位耦合到其他量子系统，例如分子[9，10]，自旋系综[11，12]，量子点[13]或机械振荡器[14，15]，以实现具有扩展功能的混合系统。在这里，我们将超导共面波导谐振器耦合到一个纳米余弦机械振荡器，并演示了全微波场控制的微波信号的减速，前进和开关。这是通过利用机电诱导透明[16-18]实现的，该效应类似于原子物理学[19]中的电磁诱导透明（EIT）。在这种现象上获得的精致的时间控制提供了一种实现经典和量子微波信号存储的高级协议的途径[20-22]，扩展了微波场控制技术的工具箱。
2012-06-27 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Coherent interface between optical and microwave photons on an integrated superconducting atom chip
本文提出利用单层亚波长原子阵列作为可切换镜面，在集成超导芯片上实现光学光子与微波光子的相干接口，通过驱动激光耦合里德堡态，利用微波光子的存在与否控制原子阵列对入射光脉冲的透明或反射状态。
2023-05-05 quant-ph
Photodetection of propagating quantum microwaves in circuit QED
我们开发的超材料的理论组成的离散量子吸收器阵列内的一维波导，实现了高效率的微波光子探测器。一个基本的设计包括几个亚稳态超导纳米电路内传播和耦合到一个一维波导中的电路QED设置。由于对光子激发的选择性吸收，{ \it传播}量子微波场的到达会引起吸收体内部能级布居的不可逆转的变化。这种设计是研究使用一个正式的，但简单的量子场论，这使我们能够评估单光子吸收效率为一个和多个吸收体设置。作为一个例子，我们考虑一个特定的设计，结合了共面同轴波导与超导相位量子比特，一个自然的，但不是唯一的操场实验实现。这项工作和一个可能的实验实现可能会刺激“全光”量子信息处理与传播量子微波的到来，其中微波光电探测器可以发挥关键作用。
2009-06-23 astro-ph.IM cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Microwave Control of the Tin-Vacancy Spin Qubit in Diamond with a Superconducting Waveguide
本文采用超导共面波导对应变SnV色心进行低损耗微波自旋控制，结合哈密顿量分析实现毫秒级相干时间，并发现可作为量子存储器的邻近13C自旋。
2024-03-01 quant-ph
Characterization of superconducting through-silicon vias as capacitive elements in quantum circuits
针对超导量子比特及读出谐振器片上尺寸过大的问题，提出利用紧凑的超导硅通孔作为集总元件电容器，实验证明其具备足够质量并能显著缩减电路尺寸。
2023-08-01 quant-ph
Parametric amplification by coupled flux qubits
我们报道了微波信号在由超导量子比特构成的克尔介质中的参量放大。两个相互耦合的磁通量子位嵌入超导共面波导谐振器的电流波腹中，作为非线性元件。共享的约瑟夫森结提供了量子位-谐振器耦合，导致器件的测量增益约为20 dB。我们认为，这种安排代表了一个单位细胞，可以直接扩展到一个准一维的量子超材料与一个大的可调克尔非线性。
2013-12-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
