Circuit quantization with time-dependent flux:the parallel-plate SQUID
量子线路理论已成为研究超导电路动力学的重要工具。最近，通过外部磁场来解释时间相关驱动的问题由Riwar-Dijuenzo在他们的论文"Circuit quantization with time-dependent磁场for realistic geometries“中提出，其中他们提出了一种技术来构建给定电路几何形状的低能哈密顿量，将与几何形状相互作用的外部磁场作为输入。这一结果概括了以前的努力，只处理离散电路。此外，它通过一个平行板SQUID电路的例子表明，分配个人，离散电容到每个单独的约瑟夫森结，提出的离散电路的治疗，只有可能的，如果我们允许负的，时间相关的，甚至奇异的电容。在这份报告中，我们提供了数值证据来证实这一结果进行有限差分模拟平行板SQUID。我们用均匀磁场提供连续的几何形状，我们改变磁场的分布，使得分配给每个约瑟夫森结的电容必须是负的，甚至是奇异的。因此，当我们允许磁场的分布随时间变化时，对于适当量化的时间相关电容的必要性自然出现。
2022-01-06 quant-ph
Quantum state detection of a superconducting flux qubit using a DC-SQUID in the inductive mode
提出了一种超导磁通量子比特的读出方法。通过测量电感耦合直流超导量子干涉仪（DC-SQUID）的约瑟夫森电感，可以测量量子比特的量子通量状态。我们确定了DC-SQUID的响应函数及其在测量过程中对量子比特的反作用。由于驱动，量子位能量弛豫速率取决于在量子位拉莫尔频率和SQUID驱动频率的和频和差频处的测量电路噪声的谱密度。量子位退相速率与SQUID驱动频率处的电路噪声的谱密度成比例。反作用的这些特征与SQUID在通常的开关模式中使用时的情况有质的不同。对于一个特定类型的读出电路与可行的参数，我们发现，Single Shot读出超导磁通量子比特是可能的。
2004-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Observation of Higher-Order Sideband Transitions and First-Order Sideband Rabi Oscillations in a Superconducting Flux Qubit Coupled to a SQUID Plasma Mode
我们报告的超导磁通量子比特的光谱测量和时域测量的结果。直流超导量子干涉仪（SQUID），用于读出的量子位，和一个并联电容器形成一个LC谐振器产生SQUID等离子体模式。在一个简单的测量方案中观察到更高阶的红色和蓝色边带，因为谐振器的谐振能量，600 MHz，与热能相当。我们还观察到载流子跃迁和一阶边带跃迁的拉比振荡。因为量子位耦合到dc SQUID的单臂，所以量子位-SQUID耦合在零偏置电流下是显著的，在零偏置电流下观察到这些现象。载波跃迁和边带跃迁的拉比周期之间的比率进行比较，从耦合常数，这是单独确定的估计。该结果可以通过假设谐振器的初始激励来解释。
2013-05-27 cond-mat.supr-con quant-ph
A "Tipping Pulse" Scheme for rf-SQUID Qubits
介绍了一种控制rf SQUID量子比特宏观量子态的技术。我们建议采用磁耦合到量子位结的单通量量子（SFQ）脉冲流来瞬间抑制其临界电流。这有效地降低了双阱rf-SQUID势中的势垒，从而增加了阱之间的隧穿振荡频率。通过仔细选择SFQ脉冲之间的时间间隔，可以加速阱间隧穿速率。因此，可以将量子位置于选定的通量状态的叠加中，然后有效地冻结量子位状态。我们提出了数值模拟和分析的时间依赖性微扰理论计算，证明了该技术。使用这种策略，可以以类似于其他量子位方案中的π脉冲的方式控制rf-SQUID的量子态。研究部分由ARO资助#DAAG 55 -98-1-0367支持。
2001-02-18 quant-ph
Characterizing and optimizing qubit coherence based on SQUID geometry
当代频率可调谐超导量子比特中退相干的主要来源是1/ $f$磁通噪声。为了了解它的起源，并找到方法，以尽量减少其影响，我们系统地研究了磁通噪声幅度在50多个磁通量子位与不同的SQUID几何参数，并比较我们的结果位于周围的SQUID环接口的磁自旋缺陷的微观模型。我们的数据与以前提出的模型的扩展，在调查SQUID的电流分布的数值模拟的基础上。我们的结果和详细的模型提供了指导，以尽量减少在未来的电路磁通噪声敏感性。
2020-02-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Control of transition frequency of a superconducting flux qubit by longitudinal coupling to the photon number degree of freedom in a resonator
我们利用微波驱动控制超导磁通量子比特耦合到由直流超导量子干涉器（dc-SQUID）构成的频率可调谐振器中的跃迁频率。dc-SQUID介导谐振器中的微波光子与通量量子比特之间的耦合。频移的极性取决于量子位的通量偏置的符号，并且可以是正的和负的。频率偏移的绝对值随着谐振腔中光子数的增加而变大。这些行为再现模型考虑磁通量子比特和dc-SQUID之间的磁相互作用。通量量子比特跃迁频率的调谐范围达到$\approx$ 1.9 GHz，远大于使用典型电路量子电动力学器件在色散区观察到的交流Stark/Lamb位移。
2020-05-13 quant-ph
Quarter-wave Resonator Based Tunable Coupler for Xmon Qubits
提出了一种基于四分之一波长谐振器的可调谐耦合器方案。T型谐振器的开放端与两个Xmon量子比特电容耦合，而另一端是主导耦合器谐振器的电感能量的非对称dc-SQUID。通过磁通偏置线施加的直流电流可以改变dc-SQUID内部的磁通量，从而可以有效地调谐耦合器谐振腔的频率，并完全关闭量子比特之间的耦合。随着结非对称性的增加，在耦合器谐振腔所要求的工作频率范围内，SQUID的有效相位差和腔模之间的耦合变小，从而减小了谐振腔品质因数的下降。利用T型谐振器的横向宽度可以增大交叉电容的间距，从而有效抑制ZZ串扰耦合。非对称dc-SQUID距离Xmon量子比特约5毫米，并且仅需要磁通偏置线上的小电流，这原则上对超导Xmon量子比特产生较少的磁通噪声。
2022-08-19 quant-ph
Evidence for temperature dependent spin-diffusion as a mechanism of intrinsic flux noise in SQUIDs
在超导量子干涉器件（SQUID）中观察到的本征磁通噪声被认为是由于电子自旋杂质的涨落引起的，但实验中观察到的频率和温度依赖性与通常的1/f模型不一致。我们提出了理论计算和实验测量的rf-SQUID通量量子比特的通量噪声，显示如何这些观察，和以前报道的测量，可以解释的自旋扩散常数随温度的增加。我们适合测量的磁通噪声在16个设备，在20 - 80 mK的温度范围内，自旋扩散模型。这使我们能够提取自旋扩散常数及其温度依赖性，表明自旋系统接近自旋玻璃相变。
2013-12-23 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con quant-ph
Model for l/f Flux Noise in SQUIDs and Qubits
本文提出了超导器件中1/f磁通噪声的模型（f为频率）。噪声是由处于缺陷态的电子的磁矩产生的，电子在逃逸之前占据缺陷态的时间分布很宽。一个被俘获的电子占据了两个Kramers简并基态中的一个，在低温下，这两个基态之间的跃迁速率可以忽略不计。结果，锁定了磁矩取向。对密度为5*10^17 m^-2的随机取向缺陷产生的噪声进行模拟，得到的1/f噪声幅度与实验结果非常吻合。
2007-05-15 cond-mat.supr-con quant-ph
Dual on-chip SQUID measurement protocol for flux detection in large magnetic fields
可以在高磁场中工作的灵敏磁力计对于检测源自量子自旋的小集合的磁共振信号是必不可少的。这种器件在量子技术中具有潜在的应用，特别是在量子计算中。我们提出了一种新的实验装置，使用两个DC-SQUID磁强计实现差分磁通测量。差分测量允许在增强样本信号的同时消除背景通量信号。开发的协议使用脉冲读出，最大限度地减少片上加热，因为亚开尔文温度需要保持量子自旋相干性。还显示了概念实验的证明结果。
2021-09-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Quantum State Engineering with the rf-SQUID: A Brief Introduction
量子计算机利用了量子力学的叠加逻辑，使得计算效率大幅提高。rf-SQUID通过简单地将电流的方向（顺时针或逆时针）视为量子计算机的量子比特组件，显示出量子计算应用的潜力。rf-SQUID相对于原子级量子比特系统有一个主要的优势--它们对可以设计的参数敏感。通量量子位元通过受控的电感耦合连接：每个结的磁场影响其他结。这种耦合的强度可以“调整”，从而允许对系统的行为进行精细控制。rf-SQUID也可以在芯片上大规模生产，使大规模生产成为可能。
2003-07-15 quant-ph
Implementation of an atomtronic SQUID in a strongly confined toroidal condensate
本研究通过多带截断Wigner近似数值模拟，在准一维环形凝聚体中利用双移动势垒实现了原子电子学SQUID，揭示了其等效电压与磁通依赖的振荡特性，并给出了实际运行的参数范围。
2022-04-06 cond-mat.quant-gas quant-ph
Efficient scheme for quantum entanglement, quantum information transfer, and quantum gate with three-level SQUID qubits in cavity QED
提出了一种利用超导量子干涉器件（SQUID）量子比特在腔QED中实现量子纠缠、量子信息传输和一组通用量子门的新方案。在该方案中，量子比特的两个逻辑状态是SQUID的两个最低级别。SQUID的中间级用于促进量子位的量子态的相干控制和操纵。本文提出的方法在操作过程中不会产生有限的中间能级粒子数或腔光子数。这样，由于中间能级的自发衰变引起的退相干被最小化，并且对腔的品质因数的要求被大大放宽。
2003-07-25 quant-ph
Controlled transfer of quantum amplitude via modulation of a potential barrier: numerical study in a model of SQUID
我们数值积分的含时薛定谔方程在一个单自由度的SQUID模型与一个可变的势垒之间的基础通量状态。我们发现，线性叠加的基本状态，与相对较少的剩余激发，可以形成的脉冲调制的障碍，提供的脉冲持续时间超过小振荡的通量的周期。两个脉冲施加在序列表现出强烈的干涉效应，我们建议使用SQUID的消相干时间的实验测定。
2001-05-09 cond-mat.supr-con quant-ph
Quantum Statistics and Entanglement of Two Electromagnetic Field Modes Coupled via a Mesoscopic SQUID Ring
本文研究了由介观SQUID环耦合到一个或两个电磁场模组成的全量子力学系统的行为。我们表明，我们可以使用一个静态的磁通量线程的SQUID环，以控制能量的转移，纠缠和统计特性的耦合到环的字段。我们还表明，在和周围，某些值的静态磁通系统的组件之间的有效耦合是大的。这些区域在静态磁通中的位置依赖于环的能级结构和相对场模频率。在这些区域中，耦合系统的态纠缠和各分量之间的能量转移很强。
2004-11-04 cond-mat.supr-con quant-ph
Coherent Oscillations of Driven rf SQUID Metamaterials
通过实验和数值模拟研究了射频超导量子干涉器件（射频超导量子干涉器件）超材料的可调谐性和非线性特性。这种超材料的电磁特性对受驱动的相互作用SQUID的相干响应程度很敏感。相干性遭受的障碍，这是实验发现，主要是由于直流磁通梯度的存在。我们展示了恢复相干性的方法，特别是通过改变SQUID元原子之间的耦合和增加所施加的射频通量的温度或幅度。
2017-02-24 cond-mat.supr-con nlin.AO quant-ph
Population Inversion Induced by Landau-Zener Transition in a Strongly Driven rf-SQUID
在强驱动的射频超导量子干涉器件磁通量子比特中观察到了单光子和多光子吸收的宏观离散量子态之间的微波共振。共振峰和谷的幅度调制的功率所施加的微波辐射和粒子数反转产生在低通量偏置。这些结果可以用Landau-Zener跃迁来解决，对于发展一种初始化和操纵通量量子比特的替代方法以及在微脉塞中进行可控的粒子数反转是有用的。
2010-03-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Efficient flip-chip and on-chip-based modulation of flux-tunable superconducting resonators
Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）；Austrian Academy of Sciences（奥地利科学院）；University of Innsbruck（因斯布鲁克大学）
本文提出了一种高效低电流磁通调制方法，利用翻转芯片和芯片内线圈实现超导谐振子的高灵敏度磁通检测。
2025-12-28 cond-mat.supr-con quant-ph
Resonant effects in a SQUID qubit subjected to non adiabatic changes
通过快速修改双SQUID通量量子比特的有效势的形状，从单阱到双阱条件，我们在实验上观察到一个异常的行为，即共振峰的交替，在一个给定的通量状态下找到量子比特的概率。Landau-Zener跃迁的发生以及两个阱中简并能级之间的共振隧穿可以部分地解释实验结果。对系统时间演化的量子模拟确实表明，所观察到的异常行为可以归因于量子相干性效应。所有这些机制之间的相互作用对于量子计算目的具有实际意义，给出了对扫描速率的限制的直接测量，该扫描速率可能用于通过快速通量脉冲正确操纵量子比特状态，避免过渡到非计算状态。
2014-03-12 cond-mat.supr-con quant-ph
Improved microwave SQUID multiplexer readout using a kinetic-inductance traveling-wave parametric amplifier
本文在微波 SQUID 多路复用器读出链路中引入 KITWPA，显著降低磁通噪声，并通过 TES 微量热计实验验证了灵敏度与带宽利用的提升。
2023-03-07 astro-ph.IM quant-ph
Metastability in a nano-bridge based hysteretic DC-SQUID embedded in superconducting microwave resonator
我们研究了由两个纳米桥中断的铌环制成的高滞后DC-SQUID的亚稳态响应。我们用交流电和直流磁通量激发SQUID，发现在SQUID上测得的电压中形成了不同的稳定区。当这样的SQUID嵌入在传输线谐振器中时，在谐振器的反射图案中观察到类似的金刚石结构。我们已经计算了DC-SQUID的稳定性图在平面上的激励控制参数，解析和数值。此外，我们已经得到了SQUID运动方程的数值模拟，考虑到温度变化和非正弦电流相位关系的纳米桥。实验结果与理论结果吻合较好。
2010-07-29 cond-mat.supr-con quant-ph
Superconducting microwave magnetometer for absolute flux detection
超导量子干涉器件（SQUID）是面外磁场分量最灵敏的探测器之一。然而，由于它们具有由磁通量量子$Φ_0 \approx 2.068\times 10^{-15}\,\mathrm{Wb}$确定的短调制周期$M = 1 Φ_0$的周期性响应，难以明确地推断出磁通量的值，特别是在SQUID回路中封闭的磁通量改变许多磁通量量子的情况下。在这里，我们证明，通过引入第二SQUID形式的第二自由度，我们大大提高了我们的设备的调制周期$M$，而不牺牲灵敏度。作为一个概念的证明，我们实现了我们的想法，通过嵌入两个不对称的直流SQUID到一个共同的储能电路。通过测量器件的反射系数，我们提取了两个最低能量的本征频率作为由超导场线圈产生的外部磁通量的函数，从实验中我们推导出调制周期$M \geq 15 Φ_0$，以及在我们的实验中存在的磁偏移场$B_0 = 22\,\mathrm{nT}$。
2021-07-13 cond-mat.supr-con physics.ins-det quant-ph
Fabrication and characterization of aluminum SQUID transmission lines
我们报告的50欧姆，磁通可调，低损耗，SQUID为基础的传输线的制造和表征。制造过程依赖于通过原子层沉积（ALD）在SQUID阵列顶部沉积薄介电层（几十纳米），然后整个结构被非超导金属顶部接地层覆盖。我们目前的实验结果从五个不同的样品。通过测量这些结构中的传播相位，我们系统地表征了它们的微观参数。我们还调查损失和歧视导体介电损耗。这种制造方法提供了几个优点。首先，SQUID阵列的制造不依赖于铌三层工艺，而是依赖于更简单的双角度蒸发技术。其次，ALD提供高质量的电介质，从而产生低损耗器件。此外，SQUID阵列制造基于标准的全铝工艺，允许与超导量子位直接集成。此外，我们的设备是原位通量可调的，允许减轻任何制造过程中固有的不确定性。最后，单位单元是单个SQUID（不需要额外的接地电容），周期性地调制单位单元的大小是简单的，从而允许频带工程。该工艺可直接应用于行波参量放大器。
2019-07-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Resonant Readout of a Persistent Current Qubit
我们已经实现了一个谐振电路，使用SQUID作为磁通敏感约瑟夫森电感器的量子位读出。与传统的开关电流测量相比，当SQUID切换到电压状态时会产生不希望的准粒子，我们的方法在测量过程中保持读出SQUID沿超导支路偏置。通过将SQUID电感器并入高Q谐振电路中，我们可以通过观察幅度和相位谱的谐振频率的偏移来区分铌持续电流（PC）量子比特的两种通量状态。读出电路的特点是在非线性制度，以研究其潜在的使用作为一个非线性放大器。
2005-01-12 cond-mat.supr-con quant-ph
A flux tunable superconducting quantum circuit based on Weyl semimetal MoTe2
Weyl半金属以其奇异的拓扑性质在许多领域引起了人们的广泛关注。当与s波超导体结合时，超导电流可以通过它们的拓扑表面通道携带，形成模仿马约拉纳束缚态行为的结。本文介绍了一种由Weyl半金属Td-MoTe_2和超导引线氮化铌（NbN）构成的横向结组成的类transmon超导量子干涉器件（SQUID）。SQUID耦合到由钼铼（MoRe）制成的读出腔，其在高功率下的响应揭示了构成约瑟夫森结（JJ）的存在。电路的环路几何形状允许读出腔的谐振频率由磁通量调谐。我们展示了一个JJ的MoTe 2和磁通可调transmon类电路的基础上Weyl材料。我们的研究为在基于SQUID的量子线路中利用拓扑材料在量子信息处理中的潜在应用提供了一个平台。
2020-10-27 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Quantum interference induced by multiple Landau-Zener transitions in a strongly driven rf-SQUID qubit
我们用大振幅高频电磁场辐照一个rf-SQUID量子比特。观察到宏观独特的量子态之间的布居跃迁，由于朗道-齐纳跃迁的能级避免交叉。激发态上的量子比特布居随磁通失谐量和微波功率的变化呈现干涉图样。在干扰中发现了一些新的特征，基于速率方程的模型可以很好地描述这些特征。
2017-05-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
The escape physics of single shot measurement of flux qubit with dcSQUID
在大多数关于通量量子比特的实验中，“测量”是通过将系统耦合到直流SQUID并记录后者的开关电流分布来进行的;这个测量协议与经典的冯·诺依曼（“投影”）方案，因为从单次运行中获得的信息非常少，而是必须重复实验数十次才能提取任何有用的信息。本文着重于磁通量子比特的平衡行为，分析计算了dc-SQUID开关电流分布随量子比特上的外加偏置磁通的变化，并与Delft和NTT的实验数据进行了比较。
2014-01-16 cond-mat.supr-con quant-ph
Analogue Hawking Radiation in a dc-SQUID Array Transmission Line
我们提出了一种利用由dc-SQUID阵列构成的超导波导来研究模拟霍金辐射的方法。用时空变化的通量偏置阵列修改波导的传播速度，从而产生具有视界的有效度量。作为一个基本的量子力学设备，这种设置允许量子效应的调查，如反反应和模拟时空波动的霍金过程。
2009-08-01 cond-mat.supr-con gr-qc quant-ph
SQUIDs for detection of potential dark matter candidates
本文探讨了超导量子干涉器件（SQUIDs）作为高灵敏磁通传感器在基础物理学，尤其是暗物质搜寻领域的应用，重点介绍了其在探测轴子和WIMPs等暗物质候选者中的关键读出作用。
2024-07-31 astro-ph.IM physics.ins-det quant-ph
Modeling flux-quantizing Josephson junction circuits in Keysight ADS
本研究在Keysight ADS中开发带辅助通量端口的约瑟夫森结和电感器模型，给出多种通量量子化电路构建示例，并通过多类仿真验证模型与方法的有效性。
2024-08-15 cond-mat.supr-con physics.app-ph quant-ph
Observation of flux qubit states with the help of a superconducting differential double contour interferometer
提出了利用超导差分双轮廓干涉仪（DDCI）观测磁通量子比特的量子态。磁通量子比特和超导量子干涉器件（DC-SQUID）在DDCI中通过波函数的相位而不是通过磁通量连接。由于这种相位耦合，DC-SQUID的临界电流应该在磁通量子比特状态变化时变化到最大值。临界电流和电压的大幅跳变使得能够连续观察通量量子位的状态随时间的变化。这一观测对于研究宏观量子态的叠加态具有重要意义。
2019-09-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
