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
Landau-Zener-Stuckelberg-Majorana interference in a 3D transmon driven by a chirped microwave
通过用微波场驱动3D transmon，我们产生了有效避免的能级交叉。然后我们啁啾微波频率，这相当于通过扫描避免的交叉驱动系统通过避免的能级交叉。双通道啁啾产生的Landau-Zener-Stückelberg-Majorana干涉与数值结果吻合得很好。我们的方法完全适用于其他不含本征可避免能级交叉的量子系统，为量子控制和量子模拟提供了一种可供选择的方法。
2016-02-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
High-fidelity gates in a transmon using bath engineering for passive leakage reset
本文通过片上七阶切比雪夫滤波器将transmon泄漏态寿命降低三个数量级，同时保持量子比特寿命和门保真度，实现无源泄漏重置，将泄漏错误转化为可纠正错误。
2024-11-06 quant-ph
All-microwave manipulation of superconducting qubits with a fixed-frequency transmon coupler
本文提出利用固定频率 transmon 耦合器的三阶非线性在微波驱动下实现数据量子比特间交换相互作用，并据此实现高效、低残余相互作用的 all-microwave controlled-Z 门。
2023-08-06 quant-ph
Heralded Leakage Detection with Preserved Computational-State Coherence in a Fixed-Frequency Transmon
The University of Tokyo（东京大学）；RIKEN Center for Quantum Computing (RQC)（理化学研究所量子计算中心）；Stanford University（斯坦福大学）
研究超导量子处理器计算子空间外泄漏检测问题，通过在色散读出时对计算跃迁施加拉比驱动实现预示性泄漏检测，给出检测保真度、误报率等数据，该方案无需额外电路元件，适用于多种超导量子比特。
2026-07-21 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
Construction of controlled-NOT gate based on microwave-activated phase (MAP) gate in two transmon system
我们在实验上构造了一个三维腔中两个超导transmon量子比特之间的受控非门的全微波方案。我们的cNOT门是基于微波激活相位（MAP）门，这需要一个额外的过程来补偿MAP门操作期间的累积相位。我们利用微波双曲正割脉冲在两个具有适当旋转角的量子比特上应用Z轴相位门，并通过两个量子比特的量子过程层析成像（QPT）来评估所构建的cNOT门的门性能。最后，我们提出了使用cNOT门的Deutsch-Jozsa算法的实验实现。
2018-08-11 quant-ph
Tunable Microwave Single-photon Source Based on Transmon Qubit with High Efficiency
单光子源是量子技术的重要组成部分，在量子技术的各种应用中发挥着重要的作用。在这里，我们展示了一个高效的可调谐按需微波单光子源的基础上的transmon量子比特的固有发射效率超过98 $\%$。高效率确保了可忽略的纯退相速率和产生不可分辨光子的必要条件。我们提供了一个扩展的讨论和分析的效率的光子产生。为了进一步实验确认的单光子源的属性，关联函数的发射场也测量使用线性探测器与GPU增强的信号处理技术。我们的实验结果表明，频率可调谐性和可以忽略不计的纯退相率可以同时实现，并表明这样的可调谐单光子源可以很好的各种实际应用中的量子通信，模拟和信息处理的微波制度。
2019-11-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Microwave-activated two-qubit gates for fixed-coupling and fixed-frequency transmon qubits
针对固定频率transmon量子比特架构扩展面临的控制灵活性不足等问题，提出仅向固定频率耦合器施加微波脉冲的两量子比特门方案，可在150ns内实现保真度超0.999的CZ门并有效抑制态泄漏。
2024-10-10 quant-ph
Combating fluctuations in relaxation times of fixed-frequency transmon qubits with microwave-dressed states
固定频率的transmon量子比特具有较长的相干时间，是量子计算的一种很有前途的量子比特形式。目前，利用固定频率transmon量子位的各种量子位架构已被证明具有高保真度门性能。然而，transmon量子比特的弛豫时间可能具有大的时间波动，导致门性能的不稳定性。通常认为这种涨落是由具有稀疏两能级系统（TLS）缺陷的近共振耦合引起的。为了减轻它们对量子位相干性和门性能的影响，一种直接的方法是将量子位从这些TLS中调谐出来。在这项工作中，为了对抗可调谐总线架构中潜在的TLS引起的性能波动，将固定频率transmon量子位单元化，我们探索了使用非谐振微波驱动器通过ac-斯塔克位移有效调谐量子位频率的可能性，同时在微波修饰的量子位上实现通用门操作。我们表明，量子比特频率可以通过交流斯塔克位移调谐到20 MHz，同时保持对量子比特控制的影响最小。除了旨在通过更仔细地处理设备制造来去除这些TLS的被动方法之外，这项工作还可以提供一种主动方法来减轻固定频率transmon量子比特设备中TLS引起的性能波动。
2022-06-08 quant-ph
Microwave-activated gates between a fluxonium and a transmon qubit
提出两种用于fluxonium与transmon量子比特的微波激活门，通过数值模拟实现99%以上保真度，并显著提升表面码架构的芯片良率。
2022-12-13 quant-ph
Tunability of microwave transitions as a signature of coherent parity mixing effects in the Majorana-Transmon qubit
将马约拉纳费米子激发耦合到相干外场是操纵和探测费米子的重要步骤。我们分析的电荷和transmon制度的拓扑纳米线嵌入在一个库珀对盒，超导相位差耦合到零能量宇称状态，产生的马约拉纳准粒子。我们表明，在特殊的栅极偏置点，光子量子比特耦合可以通过量子干涉关闭，并在其他点，它是指数依赖于控制参数$E_J/E_C$。以及探针的拓扑超导体激发，我们建议，这种类型的设备可以用来实现一个可调的高相干四能级系统的超导电路架构。
2013-12-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con 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
Fast unconditional reset and leakage reduction in fixed-frequency transmon qubits
针对容错量子计算中QEC对量子比特重置与泄漏抑制的需求，提出基于可调耦合器的固定频率transmon量子比特快速无条件重置方案，83ns完成全流程且保真度超99%，可缩短QEC周期、提升算法保真度。
2024-10-07 quant-ph
Investigating microwave loss of SiGe using superconducting transmon qubits
硅锗（SiGe）是一种具有从晶体管到电光调制器和量子点的多种应用的材料。SiGe的不同性质也使其对涉及超导量子计算的实现具有吸引力。在这里，我们演示了在SiGe层上制作transmon量子比特，并研究了SiGe在低温和单光子微波功率下的微波损耗特性。我们发现弛豫时间高达100 $μ$ s，对应的品质因数Q大于4 M的大垫transmons。获得的高Q值表明SiGe/Si异质结构与超导量子线路的现有技术性能兼容。
2021-03-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
Comparing optical-microwave conversion and all-microwave control schemes for a transmon qubit
Bluefors Oy（Bluefors公司）；QphoX B.V.（QphoX公司）
研究比较了传统微波线和光学控制系统对transmon量子比特的控制效果，发现两种方案对量子比特的退相干时间无显著影响，为大规模集成光学控制方案提供可能。
2026-03-19 physics.app-ph quant-ph
Second-order decoherence mechanisms of a transmon qubit probed with thermal microwave states
在超导量子线路中，热微波态是无所不在的噪声源。我们用它们作为探针，确定了超导传输子的三种二阶退相干机制。首先，我们量化的色散Jaynes-Cummings制度的谐振器滤波器的效率，并找到寄生损耗通道的证据。其次，我们探测二阶噪声在低频制度，并证明预期的$T^{3}$温度依赖的量子位退相速率。最后，我们表明，由于两个能级状态的量子比特参数的涨落的热微波态的影响下增强。特别是，我们实验证实了$T^{2}$依赖的波动谱预期的非相互作用的二能级状态。
2017-04-11 quant-ph
Microwave-based Arbitrary CPHASE Gates for Transmon Qubits
超导transmon量子比特在量子计算和量子模拟中具有重要的应用价值。量子化学模拟算法的一个关键组成部分是将演化分解为小步骤，这自然会导致需要非最大纠缠的任意CPHASE门。在这里，我们设计这样的微波为基础的门使用一个解析可解的方法，导致平滑，简单的脉冲。我们使用局部不变量的$SU(4)$中的演化算子开发的脉冲协议，它允许连续调谐的相位的构建方法。我们发现CPHASE结晶度超过$0.999$，门时间低至$100\text{ ns}$。
2019-08-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Non-absorbing high-efficiency counter for itinerant microwave photons
高效率地探测巡游微波光子是微波光子学及其应用中的一个突出问题。提出了一种利用受驱动微波谐振腔中传输子的非线性效应探测传输线中巡游微波光子的方案。通过对谐振器的输出场进行连续测量，我们用单个transmon实现了零和一个微波光子之间84%的可重复性，用两个级联transmon实现了90%的可重复性。我们还展示了如何测量减少相干的光子数的基础，从而说明了量子测量的基本原理：更高的测量效率，更快的是退相干。
2014-05-06 quant-ph
Onset of transmon ionization in microwave single-photon detection
本研究探讨transmon电离在微波单光子探测中的起始，发现其源于量子到经典相变，并通过优化参数可抑制其影响，实现高达86%的探测效率。
2024-02-02 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
High-fidelity all-microwave CZ gate with partial erasure-error detection via a transmon coupler
RIKEN Center for Quantum Computing（理化学研究所量子计算中心）；The University of Tokyo（东京大学）；Inamori Research Institute for Science（稻盛科学研究所）
本文提出并实验演示了一种基于固定频率 transmon 耦合器和多路径耦合的全微波 CZ 门方案，通过色散频移诱导几何相位实现高保真门操作，同时抑制残余 ZZ 相互作用，并利用门后耦合器状态测量实现部分擦除错误检测，以支持擦除感知的量子纠错。
2025-11-09 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
Improved error correction with leakage reduction units built into qubit measurement in a superconducting quantum processor
QuTech（夸特克）；Delft University of Technology（代尔夫特理工大学）；Kavli Institute of Nanoscience, Delft University of Technology（代尔夫特理工大学卡弗里纳米科学研究所）；SRON Netherlands Institute for Space Research（荷兰空间研究协会）
本研究在超导量子处理器中集成泄漏减少单元，通过改进测量技术提升量子误差校正效果，有效降低逻辑错误率。
2025-11-21 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
Quantum leakage detection using a model-independent dimension witness
量子计算机的用户必须能够确认它们确实按预期运行，即使设备被远程访问。特别是，如果组件的希尔伯特空间维度不像广告中所说的那样-例如，如果量子位遭受泄漏-错误可能会随之而来，协议可能会变得不安全。我们改进了延迟矢量方法，从经典混沌理论到量子系统，并将其远程应用于IBMQ平台-由transmon量子比特组成的量子计算机。该方法见证，在一个模型独立的方式，高维过程的动态签名。我们提出的证据，在温和的假设下，IBMQ transmons遭受状态泄漏，与$p$值不大于$5{\times}10^{-4}$下一个量子位操作。我们还估计了在两量子比特系统中揭示泄漏所需的拍摄次数。
2019-02-19 quant-ph
Transmon Architecture for Emission and Detection of Single Microwave Photons
Air Force Research Laboratory（空军研究实验室）；Booz Allen Hamilton（博思艾伦咨询公司）；Physics Department, Hamilton College（汉密尔顿学院物理系）；Murray Associates（默里联合公司）
本文提出了一种紧凑的Transmon发射/检测器（TED）超导电路，展示了其作为单光子源和检测器的双重功能，并介绍了高效的微波光子检测方案，实现了95%的检测效率。
2026-05-01 quant-ph
High-fidelity controlled-Z gate with maximal intermediate leakage operating at the speed limit in a superconducting quantum processor
介绍了一种通过控制基带传输频率来实现受控$Z$（CZ）门的净零方案的突变（SNZ）。SNZ CZ门通过最大化中间泄漏在计算状态和非计算状态之间的横向耦合的速度极限下操作。SNZ的主要优点是调谐简单，这是由于作为两个控制参数的函数的条件相位和泄漏的规则结构。我们在一个多传输处理器中实现了SNZ CZ门，实现了$99.93\pm0.24\%$保真度和$0.10\pm0.02\%$泄漏。SNZ与用于量子纠错的可缩放方案兼容，并且适用于在中等规模应用中有用的广义条件相位门。
2020-08-17 quant-ph
Robustness of a universal gate set implementation in transmon systems via Chopped Random Basis optimal control
我们数值研究了基于transmon的系统中由CNOT门、Hadamard门、相位门和$π/8$门组成的通用双量子比特门的实现。实现这种门的控制信号是使用斩波随机基最优控制技术获得的，目标门失真为$10^{-2}$。在优化过程中，我们考虑了非计算状态的泄漏，这是影响transmon量子位的一个重要的非理想性。我们还测试和基准的最佳控制解决方案对高斯白噪声和频谱失真，两个关键的非理想性，影响transmon系统中的控制信号的引入。
2022-07-27 quant-ph
Fast and Unconditional All-Microwave Reset of a Superconducting Qubit
主动量子位重置是许多量子算法中的关键操作，特别是在纠错码中。在这里，我们实验演示了一个三能级transmon人工原子耦合到一个大带宽谐振腔的复位方案。重置协议使用耦合transmon-谐振器系统的$|f,0\rangle$和$|g,1\rangle$状态之间的微波诱导相互作用，其中$|g\rangle$和$|f\rangle$表示transmon的基态和第二激发态，而$|0\rangle$和$|1\rangle$表示谐振器的光子Fock状态。我们的复位过程的特点，并证明重新初始化的transmon谐振器系统的基态与$0.2\%$剩余激发小于$500 \, \rm{ns}$。我们的协议是实际的兴趣，因为它没有要求的架构，除了那些快速和有效的单发读出的transmon，并不需要反馈。
2018-01-23 cond-mat.mes-hall 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
Fast Unconditional Reset and Leakage Reduction of a Tunable Superconducting Qubit via an Engineered Dissipative Bath
本研究利用工程化超材料波导提供宽频冷浴，实现可调transmon量子比特在88纳秒内对多个激发态的无条件复位（误差低于0.13%），并通过态密度滚降实现44纳秒内选择性复位第二激发态至0.285%残余布居，同时保持计算子空间信息保真度。
2024-11-08 quant-ph
High-fidelity $\sqrt{i\text{SWAP}}$ gates using a fixed coupler driven by two microwave pulses
提出一种微波控制协议，通过向固定频率transmon耦合器施加两个微波脉冲诱导量子比特间相互作用，在两种架构下实现了高保真$\sqrt{i\text{SWAP}}$门。
2024-04-27 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
Fast microwave-driven two-qubit gates between fluxonium qubits with a transmon coupler
QuTech and Kavli Institute of Nanoscience, Delft University of Technology（代尔夫特理工大学量子技术与卡弗里纳米科学研究所）；Netherlands Organization for Applied Scientific Research (TNO)（荷兰应用科学研究组织（TNO））；Quantum Engineering Centre for Doctoral Training, H. H. Wills Physics Laboratory and Department of Electrical and Electronic Engineering, University of Bristol（布里斯托大学量子工程博士培训中心、H.H.威尔斯物理实验室及电气与电子工程系）
本研究通过精心设计的微波驱动脉冲，实现了一个高保真度的回旋子量子比特间两个量子比特门，展示了快速频率选择性纠缠门的实现方法。
2025-04-22 quant-ph
Optimization of the resonator-induced phase gate for superconducting qubits
谐振器诱导相位门是一种双量子位操作，其中驱动总线谐振器在量子位上诱导等效于有效$ZZ$相互作用的状态相关相移。原则上，门的色散性质为量子位参数提供了灵活性。然而，驱动器可能会导致谐振器和量子位泄漏，其物理特性无法使用现有的Jaynes-Cummings或Kerr模型完全捕获。本文采用基于约瑟夫森非线性的从头算模型来研究transmon量子比特。从头算分析与Kerr模型在弱驱动色散区捕获有效的$ZZ$相互作用方面吻合得很好。此外，然而，它揭示了许多涉及高激发量子位态的泄漏跃迁。我们分析了这种新型泄漏通道背后的物理学，展示了与特定量子比特谐振器频率碰撞的联系，并制定了一个器件参数优化计划。我们表明，这种类型的泄漏可以大大抑制使用非常弱的非谐波transmons。特别是，较弱的量子位非谐性减轻了碰撞密度和泄漏幅度，而较大的量子位频率使碰撞仅在与实验无关的大非谐性下发生。我们的工作是广泛适用于弱非谐transmon量子比特耦合到线性谐振器的物理。特别是，我们的分析确认和概括的测量引起的状态转换中指出的Sank等人。（物理评论快报。117，190503），并为强驱动谐振器诱导的相位门实现和强驱动色散量子比特测量奠定了基础。
2021-10-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Single qubit gates in frequency-crowded transmon systems
最近在三维腔中超导transmon量子比特的实验工作表明，它们的相干时间比它们的二维腔对应物增加了一个数量级。然而，为了利用这些相干时间，同时按比例增加量子位的数量，有利的是寻址全部耦合到相同的3D腔场的各个量子位。控制这个系统的挑战来自光谱拥挤，其中量子位的泄漏跃迁接近于其他量子位的计算跃迁。在这里，它示出了快速脉冲是可能的，其使用脉冲包络的两个正交控制来寻址单个量子位，而单独的DRAG方法仅给出了比常规高斯脉冲形状的边际改进。另一方面，使用马格努斯展开的一阶结果给出了快速分析脉冲形状，其给出了特定选通时间的高保真度选通，直到第二量子位上的相位因子。进一步的数值分析证实了这些结果，并产生更快的门，表明泄漏态的非谐性不提供一个基本的量子速度限制。
2013-06-10 quant-ph
Fast flux control of 3D transmon qubits using a magnetic hose
本文提出利用磁管控制超导波导腔内的磁场，实现3D transmon量子比特的快速磁通控制（<100纳秒），且不损害能量弛豫时间，为量子信息处理提供新工具。
2019-06-19 cond-mat.supr-con quant-ph
Robustness of error-suppressing entangling gates in cavity-coupled transmon qubits
超导transmon量子位由于其长的相干时间和其可扩展到更大的量子位网络而构成用于量子信息处理的最有前途的平台之一。然而，它们的弱非谐谱导致多量子比特系统中的谱拥挤，这使得在避免泄漏错误的同时实现快速、高保真的门变得具有挑战性。为了应对这一挑战，我们使用了一种称为SWIPHT的协议[Phys. Rev. B 91，161405（R）（2015）]，该协议产生平滑、简单的微波脉冲，旨在通过频谱选择性抑制泄漏，而不牺牲门速度。在这里，我们确定SWIPHT是有效的参数制度，并证明在这些制度中，它系统地产生两个量子比特的门的量子数为腔耦合transmons在99.6%-99.9%的范围内，门时间快至23 ns。我们的研究结果是从完整的数值模拟，包括当前的实验水平的放松和退相。这些高结晶度持续在广泛的系统参数，包括许多目前的实验设置，是不敏感的小参数变化和脉冲缺陷。
2017-07-31 cond-mat.mes-hall 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
Autler-Townes splitting in a three-dimensional transmon superconducting qubit
我们在温度为22 mK的三维Cu微波腔中观察到了Al/AlOx/Al超导transmon量子比特中的Autler-Townes二重态。使用脉冲微波光谱，三个最低的transmon能级被隔离，消除了更高的量子位模式和腔模式的不必要的影响。transmon的长相干时间（~40 us）使我们能够在远小于transmon水平非谐性（177 MHz）的驱动振幅下观察到清晰的Autler-Townes分裂。没有自由参数的三层密度矩阵模拟提供了对数据的极好拟合。在最大分离时，在该实验中实现的暗态的保真度估计为99.6- 99.9%。
2013-08-02 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph 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
Spurious microwave crosstalk in floating superconducting circuits
串扰是大规模量子计算实现中的一个主要问题，因为它会降低量子位寻址的性能并导致门错误。找到串扰的起源和分离不同通道的贡献是找出串扰缓解方案的必要前提。在这里，通过对两个耦合的浮置transmon量子比特进行电路分析，我们证明，即使杂散耦合，例如，在量子位与其附近量子位的驱动线之间的微波串扰不存在时，由于寄生串扰信道的存在，量子位之间的微波串扰可能仍然存在。该通道由自由模式产生，自由模式由transmon量子比特的浮动结构支持，即，每个量子位的两个超导岛与地面没有电流连接。对于各种几何布局的浮动transmon量子比特，我们给出了微波串扰的贡献，从寄生通道，并表明，这个通道可以成为一个性能限制因素，在量子比特寻址。该研究可为通过设计量子比特电路抑制浮动超导量子比特间的微波串扰提供指导。
2022-06-22 quant-ph
Microwave-controlled generation of shaped single photons in circuit quantum electrodynamics
大规模量子信息处理器或量子通信网络将需要在空间上分离的节点之间进行可靠的信息交换。连接这些节点的链路可以使用需要在接收节点处高效吸收的行进光子来建立。这可以通过对光子的时间分布进行整形并通过使发射过程时间反转而在接收器处吸收它们来实现。在这里，我们展示了一个计划，用于创建形状的微波光子使用超导transmon型三能级系统耦合到传输线谐振器。在由调制微波驱动引起的二阶过程中，我们可控地将单个激发从transmon的第三能级转移到谐振器并对发射的光子进行整形。我们重建了所产生的单光子态的密度矩阵，并表明光子是反聚束的。我们还创建了具有受控振幅和相位的多峰光子。与现有的类似方案相比，我们在这里提出的方案仅基于微波驱动器，能够以固定频率transmons操作。
2014-11-05 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
A fast, low-leakage, high-fidelity two-qubit gate for a programmable superconducting quantum computer
在transmon量子比特中实现条件相位（CZ）门的常见方法依赖于量子比特频率的通量控制，以使用快速绝热轨迹使计算状态与非计算状态相互作用，以最小化泄漏。我们开发了一种双极磁通脉冲方法，与传统的单极变体相比具有两个关键优势。首先，双极脉冲的作用对于通量控制线中的长时间尺度线性动力学失真是鲁棒的，从而促进了调谐并确保了原子的可重复性。其次，transmon哈密顿量的通量对称性使得条件相位和脉冲量子位的单量子位相位一阶对低频通量噪声不敏感，从而增加保真度。通过利用相消干涉来最小化泄漏，双极脉冲可以接近由交换耦合设置的速度限制。我们展示了一个可重复的，高保真（$99.1\%$），低泄漏（$0.1\%$），和快速（$40~\mathrm{ns}$）CZ门电路QED量子处理器。详细的数值模拟与实验结果吻合良好，表明泄漏主要是由剩余的短时间尺度的失真和保真度是有限的高频磁通噪声。
2019-03-06 quant-ph
Quantum control of tunable-coupling transmons using dynamical invariants of motion
我们分析了在两个可调耦合的transmon量子比特之间实现快速非绝热CZ门。门控制方法是基于一个理论的动态不变量，从而减少泄漏和对退相干的鲁棒性。该门是基于使用具有6个最低能量状态的有效哈密顿量对$|11\rangle$和$|20\rangle$之间的谐振的描述。一个修改的不变量的方法，使我们能够考虑到高阶微扰校正这个有效的模型。这使得门保真度比其他准绝热协议高几个数量级，门时间接近理论极限。
2022-05-13 quant-ph
Hardware-Efficient Microwave-Activated Tunable Coupling Between Superconducting Qubits
在量子比特之间产生高保真、可调的纠缠对于实现基于门的量子计算至关重要。在超导电路中，可调相互作用通常使用通量可调量子比特或耦合元件来实现，增加了控制复杂性和噪声源。在这里，我们实现了一个可调的$ZZ$相互作用之间的两个transmon量子比特与固定的频率和固定的耦合，诱导驱动两个transmon非共振。我们展示了比静态耦合大一个数量级的可调谐耦合，并改变了相互作用的符号，从而能够消除空闲耦合。此外，这种相互作用适用于大型量子处理器：可以灵活选择驱动频率以避免杂散跃迁，并且因为两个transmons都被驱动，所以它对微波串扰有弹性。我们应用这种相互作用，以实现一个控制相位（CZ）门的栅极保真度$99.43(1)\%$的周期基准测量，我们发现的保真度是有限的不相干的错误。
2021-05-12 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
Resolving non-perturbative renormalization of a microwave-dressed weakly anharmonic superconducting qubit
本研究针对微波驱动transmon超导量子比特，提出超越微扰的非递归非Floquet理论，揭示强驱动下相互作用与模式特性的重整化，并精确量化实验，助力快速量子门与参数工程。
2023-11-11 quant-ph
Tunable Coupling Architecture for Fixed-frequency Transmons
高保真双量子比特操作的实现是可扩展的量子纠错的关键成分。在超导量子位架构中，可调谐总线已经被探索作为更高保真度门的一种手段。然而，这些总线引入了新的泄漏路径。在这里，我们提出了一个修改后的可调总线架构适合于固定频率的量子比特，其中的绝热限制门速度减少。我们的特点是这种耦合器的范围内的两个量子位器件实现了最大的栅极保真度$99.85\%$。我们进一步表明校准在一天内是稳定的。
2021-01-19 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
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
Observation of Multiphoton Frequency Conversion in Superconducting Circuits
在传输子电路中，由一对调谐在量子比特共振附近和远离量子比特共振的微波驱动的多光子上/下转换已经被观察到。这些高阶非线性过程的实验实现是在三光子制度下完成的，当transmon耦合到弱双色微波场具有相同的拉比频率。采用多模Floquet形式，考虑纵向耦合，模拟了传输子量子比特中多光子抽运过程在吸收光谱中的量子干涉。一个直观的图论方法是用来引入有效的哈密顿阐明Floquet结果的主要特点。的解析解还说明了如何可控性是实现所需的单光子或多光子泵浦过程中的一个很宽的频率范围。
2019-05-17 cond-mat.supr-con physics.atom-ph quant-ph
