Multiqubit quantum phase gate using four-level superconducting quantum interference devices coupled to superconducting resonator
本文提出了一种利用四能级超导量子干涉器件（SQUID）耦合到超导谐振器上实现一个量子比特同时控制两个目标量子比特的三量子比特量子相位门的方案。最低的两个层次|0>和|每个SQUID的高能级被用来表示逻辑状态，|2>和|3>用于门实现。我们的方案不需要绝热通道、二阶失调以及在门操作期间调整能级间距，从而显着减少了门时间。该方案推广到任意n比特量子相位门。我们还应用该方案实现了三量子比特的量子傅里叶变换。关键词：量子相位门，超导量子干涉器件，超导谐振器，量子傅里叶变换
2012-12-20 cond-mat.supr-con quant-ph
Engineering two-mode entangled states between two superconducting resonators by dissipation
我们提出了一个实验可行的方案来合成两个超导谐振器的双模连续变量纠缠态，这两个超导谐振器由两个带隙可调的超导量子比特连接。结果表明，在双色微波场的适当驱动下，两个谐振腔中的光子场的定态可以通过耗散量子动力学过程被冷却并转向到双模压缩真空态，而超导量子比特保持在它们的基态.在这个方案中，量子位的衰变起着积极的作用，可以帮助驱动系统到目标状态，从而将有害的噪声源转换为资源。
2012-05-22 cond-mat.supr-con 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 resonator field coupled to a current-biased Josephson junction in circuit QED
利用拉格朗日方法推导了电流偏置约瑟夫森结分流的$λ$ /4谐振腔的哈密顿量。数值分析了该系统的本征态和量子动力学，表明该系统可以作为弱入射微波场的有效探测器。
2014-03-27 cond-mat.supr-con quant-ph
Tuning high-Q superconducting resonators by magnetic field reorientation
超导共振器与顺磁自旋系综的接口用于提高电子自旋共振实验的灵敏度，并且是微波量子存储器的关键元件。某些自旋系统在磁场和频率的特定组合下具有“最佳点”，在这些组合下，自旋相干时间或线宽变得特别有利。为了能够将高Q超导谐振器耦合到这种特定的自旋跃迁，必须能够在恒定的磁场振幅下调谐谐振器频率。在这里，我们展示了一个高品质的，磁场弹性超导谐振器，使用三维矢量磁铁，通过调整的方向的磁场连续调谐其谐振频率。谐振器保持$> 10^5$的品质因数高达2.6 T的磁场，主要应用在超导体的平面。我们通过旋转磁场矢量，引入垂直于超导体的5 mT分量，实现了高达30 MHz的连续调谐。
2020-01-24 cond-mat.supr-con quant-ph
Strong Coupling of a Spin Ensemble to a Superconducting Resonator
我们报道了一个量子线路的实现，其中电子自旋系综耦合到一个频率可调的超导谐振器。自旋是金刚石晶体中的氮空位中心。强耦合的实现表现为当其频率通过NV中心电子自旋共振调谐时，谐振器的透射光谱中出现真空拉比分裂。
2010-09-30 cond-mat.supr-con quant-ph
Two-resonator circuit QED: Dissipative Theory
本文对耗散双谐振子电路量子电动力学系统量子开关进行了理论研究。在那里，两个超导谐振器之间的可切换耦合由在色散状态下操作的超导量子位介导，其中量子位跃迁频率与谐振器的频率远失谐。在旋转波近似下推导了量子开关的有效哈密顿量，并利用Bloch-Redfield量子主方程方法研究了开关的耗散动力学。即使量子位没有动力学，我们也通过分析推导出量子位如何影响量子开关，并且我们估计了这种影响的强度。数值计算证实了分析结果，其中共振器之间的相干振荡，相干态和Fock态的衰减，共振腔-共振腔纠缠的衰减进行了研究。最后，我们提出了一个实验方案，通过测量谐振腔场的求积来提取量子比特和谐振腔的阻尼常数。
2010-03-22 cond-mat.supr-con quant-ph
Anisotropic rare-earth spin ensemble strongly coupled to a superconducting resonator
在混合量子体系结构中连接光子和固态量子比特为大规模分布式量子计算提供了一条有前途的途径。理想的候选者相干量子比特相互转换的光学活性自旋磁耦合到超导谐振器。我们报道了磁各向异性Er ~（3+）：Y_2SiO_5晶体的腔QED实验，并证明了稀土自旋与集总元件谐振器的强耦合。此外，铒自旋的电子自旋共振和弛豫动力学通过直接微波吸收检测，而无需腔的帮助。
2012-12-12 cond-mat.supr-con quant-ph
Trapping a single vortex and reducing quasiparticles in a superconducting resonator
薄膜超导微波谐振器中的涡旋对谐振器的性能有很大的影响。使用可变线宽的几何形状的弱耦合谐振器，我们能够观察到的效果，一个单一的涡流被困在谐振器通过现场冷却。对于涡流在电流波腹附近的谐振模式，即使是单个涡流的存在也会导致谐振频率的品质因数和色散偏移的可测量的降低。对于涡流位于电流节点处的模式，涡流的存在不会导致可检测到的过量损耗，事实上，会导致品质因数的增加。我们将这种增强归因于谐振器中非平衡准粒子密度的降低，这是由于来自涡旋的抑制间隙。
2014-11-04 cond-mat.supr-con quant-ph
Hydrogen crystals reduce dissipation in superconducting resonators
本文提出在颗粒铝高阻抗超导谐振器上涂覆固态仲氢晶体薄膜，通过吸收杂散太赫兹辐射将耗散平均降低约8%，且不引入额外损耗，为混合量子架构中的杂质嵌入提供了新途径。
2024-04-06 cond-mat.supr-con quant-ph
Networks of nonlinear superconducting transmission line resonators
我们研究了一个耦合的超导传输线谐振器网络，每个谐振器都是非线性的，与谐振器的奇通量模式耦合的电容并联约瑟夫森结。由此产生的本征模谱示出了分流结的等离子体模式和奇谐振器模式之间的反交叉。值得注意的是，我们发现，该组合设备可以继承完整的非线性结，允许作为一个谐振子的克尔非线性的描述。使用dc SQUID而不是单个结，非线性度可以在10 kHz和4 MHz之间调谐，同时保持实际器件参数的几GHz谐振频率。这种非线性谐振器的阵列可以被认为是玻色-哈伯德哈密顿量的可扩展超导量子模拟器。该设备将能够访问强相关的制度，特别适合于调查量子多体动力学的相互作用粒子的驱动和耗散的影响下。
2012-07-11 cond-mat.supr-con quant-ph
Planar Superconducting Whispering Gallery Mode Resonators
我们介绍了一种微波电路结构的量子信号处理相结合的设计原理借用高Q值的3D谐振器在量子制度和平面结构制造的标准光刻。由此产生的“2.5D”回音壁模式谐振器将98%的能量存储在真空中。我们已经测量了内部品质因数在单光子水平上超过300万，并使用该设备作为材料表征平台，将上限的表面电阻小于250 nOhms的薄膜铝。
2013-10-07 cond-mat.supr-con quant-ph
Noise and loss of superconducting aluminium resonators at single photon energies
超导谐振器的损耗和噪声机制是理解超导电路退相干的有用工具。虽然损耗机制已经被大量研究，但超导谐振器中的噪声只是最近才被研究。特别是，没有文献中的噪声在单光子限制。在这里，我们测量的损失和噪声的硅铝四分之一波长（$λ/4$）谐振腔中的单光子制度。
2018-01-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
A superconducting qubit as a quantum transformer routing entanglement between a microscopic quantum memory and a macroscopic resonator
我们在实验上演示了一个微观二能级系统和一个宏观超导共振器之间纠缠态的产生和测量，其中它们之间的间接相互作用是由一个人造原子，超导持续电流量子比特（PCQB）介导的。结果表明，由氧化层缺陷形成的微观二能级系统的退相时间比PCQB长一个数量级，而微观二能级系统与宏观超导共振器之间的纠缠态的退相时间明显长于持续电流量子比特的退相时间.这表明，适度相干特性的量子比特可以在实践中用于通过将它们连接到宏观电路QED量子总线来解决低退相干量子存储器的可能性，从而为量子信息处理任务带来未来的重要影响。
2010-08-25 cond-mat.supr-con quant-ph
Probing the quantum coherence of a nanomechanical resonator using a superconducting qubit: I. Echo scheme
我们提出了一个方案，其中的量子相干性的纳米机械谐振器可以探测使用超导量子比特。我们考虑一个机械谐振器耦合到一个库珀对盒的电容，并假设超导量子比特被调谐到简并点，使其相干时间最大化，机电耦合可以近似为色散哈密顿量。当量子比特以状态叠加的方式制备时，这将驱动机械谐振器逐渐进入叠加状态，这反过来导致量子比特的明显退相干。将合适的控制脉冲施加到量子位允许其布居被反转，从而导致谐振器动力学的反转。然而，谐振器与其环境的相互作用意味着动态不完全可逆。我们表明，这种不可逆性在很大程度上是由于退相干的机械谐振器，可以推断出从适当的测量单独的量子位。使用估计所涉及的参数的基础上的一个具体实现的系统，我们表明，它应该是可能的，以现有的设备技术进行此计划。
2008-04-14 cond-mat.supr-con 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
Parametric longitudinal coupling between a high-impedance superconducting resonator and a semiconductor quantum dot singlet-triplet spin qubit
由超导谐振器介导的长距离双量子比特耦合是基于半导体材料中的自旋在量子计算机中执行纠缠操作的领先范例。在这里，我们展示了一种新的，可控的自旋光子耦合的基础上的纵向相互作用的自旋量子比特和谐振器。我们表明，耦合一个单重态-三重态量子比特的高阻抗超导谐振器可以产生所需的纵向耦合时，量子比特被驱动接近谐振器的频率。我们测量的量子位的能量分裂作为一个函数的驱动振幅和频率的微波信号施加在谐振器的波腹附近，揭示了由于纵向耦合接近谐振器频率的显着效果。通过调整驱动器的幅度，我们达到了纵向耦合超过$1$ MHz的状态。这证明了量子位-谐振器耦合的新机制，并代表了由超导谐振器介导的高保真双量子位门的垫脚石。
2021-07-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Quantum Heating of a nonlinear resonator probed by a superconducting qubit
利用超导人工原子作为探针，测量了泵浦非线性谐振腔中的量子涨落。量子位激发谱提供了对腔内场波动的频率和温度的访问。这些被发现与理论预测一致，特别是我们实验观察到的量子加热现象。
2012-10-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
High-fidelity quantum transduction with long coherence time superconducting resonators
为了实现量子通信协议和量子传感中的高效率和高保真度，我们提出了一种基于长相干时间超导腔与电光谐振器耦合的新型量子转换混合系统。©2022作者（S）
2022-05-03 quant-ph
Dephasing due to Intermode Coupling in Superconducting Stripline Resonators
由超导带状线的动力学电感所表现出的非线性以适合于给定谐振器模式中的光子数的量子非破坏测量的方式将带状线谐振器模式耦合在一起。量子非破坏测量是通过相干驱动另一个谐振器模式（称为检测器模式）并测量其响应来实现的。我们表明，这样的检测方案的灵敏度是直接相关的退相率引起的这样的模间耦合。我们表明，高灵敏度时，预计检测器模式被驱动到非线性制度和操作接近临界减速发生的点。
2005-11-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
All-Resonant Control of Superconducting Resonators
提出了一种控制超导谐振器量子态的全谐振方法。这种方法使用线性耦合到谐振器的可调谐人工原子，并允许有效的路线Fock状态合成，qudit逻辑操作，和NOON状态的合成。这种谐振方法进行了理论分析，并发现执行显着优于现有的建议，使用相同的技术。
2012-08-17 quant-ph
Probing semiconductor quantum dot state and manipulation with superconducting transmission line resonator
分析了超导传输线谐振器与半导体双量子点的耦合系统。我们模拟了微波信号在谐振腔中的相移，这对量子点量子比特的状态和操纵是敏感的。测量质量足够高，并且结果表明可以设想基于这种类型的电路的固态量子处理器。
2013-12-08 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
Dynamics of a nanomechanical resonator coupled to a superconducting single-electron transistor
我们提出了一个耦合到超导单电子晶体管（SSET）的约瑟夫森准粒子（JQP）和双约瑟夫森准粒子（DJQP）共振附近的纳米机械谐振器的动力学分析。对于弱耦合和动力学时标的宽分离，我们发现对于任一超导共振，共振器的动力学由Fokker-Planck方程给出，即，SSET有效地表现为特征在于有效温度的平衡热浴，其还阻尼谐振器并使其频率重新归一化。取决于相对于超导谐振的栅极和漏极-源极电压偏置点，SSET还可以引起机械谐振器中的不稳定性，该不稳定性由适当的福克-普朗克方程内的负阻尼和温度标记。此外，足够接近共振，我们发现，福克-普朗克描述打破。我们还指出，有一个密切的类比之间的耦合纳米机械谐振器的SSET在附近的JQP共振和多普勒冷却的原子通过激光。
2005-07-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Fast microwave beam splitters from superconducting resonators
耦合超导传输线谐振器在量子信息处理和基础量子力学中有着广泛的应用。一个特殊的例子是实现快速分束器，然而，这是由双模挤压项阻碍。在这里，我们的实验研究超导微带谐振器耦合超过三分之一的长度。通过改变该耦合区的位置，我们可以将双模挤压耦合的强度从5.44GHz的谐振频率的2.4%调谐到12.9%。然而，最大抑制双模压缩的分束器耦合率为810MHz，使得能够构造快速且纯净的分束器。
2013-02-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Tuning coupling between superconducting resonators with collective qubits
通过同时耦合多个二能级人工原子到两个超导谐振器，我们设计了一个量子开关，调谐谐振器-谐振器耦合强度从零到一个大的值成比例的量子比特的数量。这个过程是通过将量子比特设计成不同的亚辐射态来实现的，其中来自不同量子比特的微波光子衰减相互破坏性地干涉，使得谐振器-谐振器耦合强度在开放环境中保持稳定。基于一个三步控制方案，我们在纳秒内切换不同的耦合强度之间的值，而不改变量子比特的跃迁频率。我们也将量子开关应用于超导共振器网络，并展示其在量子模拟和量子信息存储与处理方面的潜在应用。
2018-03-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.atom-ph
Two-resonator circuit QED: A superconducting quantum switch
我们介绍了一个系统的形式化的双谐振器电路QED，其中两个片上微波谐振器同时耦合到一个超导量子比特。在这个框架内，我们证明了量子比特可以作为两个谐振器之间的量子开关，这两个谐振器被假设为最初是独立的。在这个三电路网络中，量子位介导了原本解耦的谐振器之间的几何二阶电路相互作用。在色散区，它还产生了动态的二阶微扰相互作用。几何和动态耦合强度可以被调谐为相等，从而允许经由量子位粒子数反转或量子位操作点的移位来接通和断开两个谐振器之间的相互作用。我们还表明，我们的量子开关代表了一个灵活的架构，用于操纵和产生非经典微波场态，以及在电路QED中创建受控的多体纠缠。此外，我们阐明了几何相互作用所起的作用，这构成了超导量子线路的基本属性特征，没有对应的量子光学系统。我们发展了一个详细的理论的几何二阶耦合超导电荷和磁通量子比特的电路变换的装置。此外，我们展示了量子开关操作的鲁棒性与退相干机制。最后，我们提出了一个基于磁通量子比特的双谐振腔电路QED装置的实际设计，并估计了所有相关参数。以这种方式，我们表明，这种设置可以用来实现超导量子开关与现有的技术。
2008-09-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Engineering two-mode squeezed states of cold atomic clouds with a superconducting stripline resonator
提出了一种利用超导带状线谐振腔表面附近的两个分离冷原子云实现双模压缩态的方案。利用原子自旋与带线谐振腔模之间的相干磁耦合，通过精确控制系统的动力学，可以产生所需的双模压缩态。该方案可用于实现冷原子耦合到带状线谐振器的可扩展的片上量子网络。
2010-09-16 quant-ph
A hybrid quantum circuit consisting of a superconducting flux qubit coupled to both a spin ensemble and a transmission-line resonator
我们提出了一个实验上可实现的混合量子线路，通过超导磁通量子比特作为数据总线，实现自旋系综和传输线谐振器之间的强耦合。由此产生的耦合可用于在自旋系综和谐振器之间传递量子信息。特别地，与没有数据总线的直接耦合相比，我们的方法需要少得多的自旋来实现自旋系综和谐振器之间的强耦合（例如，小三到四个数量级）。这种混合量子线路在自旋系综中存储信息时可以实现长时间的量子存储，并且可以探索超强耦合机制中的非线性效应。
2013-04-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Nonlinear coupling of nano mechanical resonators to Josephson quantum circuits
我们提出了一种技术，通过调制其磁通量偏置将纳米机械谐振器的位置算子耦合到SQUID器件。通过适当地调谐磁场，可以实现线性或二次耦合，并且耦合强度可离散地调节。这提供了一种通过将纳米机械谐振器耦合到约瑟夫森量子线路来实现纳米机械谐振器中的相干非线性效应的方法。作为一个例子，我们展示了如何压缩的纳米机械谐振器状态可以实现这种技术。我们还提出了一种简单的方法来测量纳米机械谐振器的位置不确定度没有量子态层析。
2006-05-01 quant-ph
Optomechanical-like coupling between superconducting resonators
我们提出并分析了一个电路，实现了两个超导微波谐振器之间的非线性耦合。谐振器通过终止谐振器之一的超导量子干涉器件（SQUID）耦合。这在标准光学机械形式上产生非线性相互作用，其中一个谐振器的正交耦合到另一个谐振器的光子数。因此，该电路允许模拟光机械系统的全电实现，耦合可以是强的和可调的。我们估计的耦合强度，应该与拟议的设备，我们发现，该设备是一个很有前途的候选人实现单光子强耦合制度。作为一个潜在的应用，我们讨论了非线性耦合微波谐振器网络的实现，它可以用于微波-光子的量子模拟。
2014-03-18 quant-ph
Rare earth spin ensemble magnetically coupled to a superconducting resonator
工作在GHz频率范围内的超导量子处理器与光量子网络和原子量子比特的接口对于实现分布式量子信息处理以及量子通信是一项具有挑战性的任务。使用稀土离子的自旋系综提供了一个极好的机会，桥梁微波和光域在量子水平。本文研究了Y $_{2}$ SiO $_{5}$晶体中Er $^{3+}$自旋与高Q共面超导谐振腔的磁耦合。
2011-05-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Current noise of a superconducting single electron transistor coupled to a resonator
我们分析了耦合到谐振器的超导单电子谐振器（SSET）的电流和零频电流噪声特性，着重于SSET在约瑟夫森准粒子谐振附近工作的情况。我们考虑一系列的耦合强度和谐振器频率，以反映这样一个事实，即在实践中，该系统可以被调谐到相当高的程度与谐振器形成的纳米机械振荡器或超导带状线制造的紧密接近的SSET。对于非常弱的耦合，SSET就像一个有效的热浴一样作用于谐振器。在这种情况下，SSET的电流特性仅被谐振器微弱地修改。使用平均场的方法，我们表明，电流噪声仍然是非常敏感的谐振器和SSET电荷之间的相关性。对于较强的耦合，SSET可以驱动谐振器进入极限环状态，自持振荡发生，我们发现，明确定义的双稳态区域存在。进入和离开极限环状态的动态过渡由谐振器能量中的强烈波动标记，但是这些波动在极限环状态内被抑制。我们发现，SSET的电流噪声是强烈的谐振器能量的波动的影响，因此应该提供一个有用的指标的谐振器的动态。
2008-07-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Coupling of a locally implanted rare-earth ion ensemble to a superconducting micro-resonator
我们演示了局部注入到衬底中的稀土离子（Gd $^{3+}$ in Al $_{2}$ O $_{3}$）与超导NbN集总元件微谐振器的耦合。该混合装置是通过控制离子注入稀土离子在明确定义的微米尺寸的区域，对准光刻定义的微谐振器。该技术不会降低保持在$10^{5}$以上的谐振器的内部品质因数。使用微波吸收光谱，我们观察到电子自旋共振与数值模拟的良好协议，并提取相应的耦合率的顺序的$1$ MHz和自旋线宽的$50 - 65$ MHz。
2014-09-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Tunable resonators for quantum circuits
我们设计、制作并测量了高Q值$λ/2$共面波导微波谐振器，通过在谐振器中插入一个DC-SQUID阵列（包括1个或7个SQUID），使谐振频率随磁场变化。其可调谐范围为零场频率的30%。其品质因数高达3 $\times10^4$。我们提出了一个模型的基础上的热波动，占与磁场的品质因数的依赖性。
2007-12-03 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
Flexible Integration of Gigahertz Nanomechanical Resonators with a Superconducting Microwave Resonator using a Bonded Flip-Chip Method
本研究提出电流键合倒装芯片方法，实现吉赫兹纳米机械谐振器与可调超导微波谐振器的强耦合，在低温下获得约15 MHz耦合强度，为可即插即用的复杂杂化量子系统架构奠定基础。
2023-04-26 quant-ph
High-contrast dispersive readout of a superconducting flux qubit using a nonlinear resonator
我们展示了超导磁通量子比特的高对比度状态检测。基于SQUID，通过探测非线性谐振器的微波传输来实现检测。根据谐振器的驱动强度，检测器可以工作在单稳态或双稳态模式。双稳态操作结合了高灵敏度和固有锁存。拉比振荡的测量对比度高达87%;在丢失的13%中，只有3%无法解释。涉及两个连续检测脉冲的实验与通过第一测量制备量子比特状态一致。
2006-01-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Multiphoton Quantum Logic Gates for Superconducting Resonators with Tunable Nonlinear Interaction
我们提出了一个可调的非线性相互作用的超导谐振器对上的量子逻辑操作的实施，其中两个谐振器的相互作用是由transmon量子比特（qubit）介导的。这种相互作用的特征在于高的开-关耦合比，并且允许用于多光子腔态的量子信息处理的快速量子比特型和$d$能级系统（qudit）型操作。我们提出的分析和数值计算表明，这些操作可以进行几乎单位保真度在没有任何耗散现象，而物理双光子双谐振腔操作可以实现的保真度为99.9%的量子比特和谐振腔退相干的存在。这封信中提出的谐振器-量子比特-谐振器系统可以使用现有的平面或三维微波技术来实现。
2018-07-10 quant-ph
Deterministic entanglement of photons in two superconducting microwave resonators
量子纠缠是量子力学的重要特征之一，它已经在许多非线性类自旋系统中得到了证实。线性系统中的量子纠缠已被证明更具挑战性，因为与线性相关的固有能级简并性使得量子控制更加困难。在这里，我们演示了在两个独立的线性微波谐振腔中的光子态的量子纠缠，创建N光子NOON态作为基准演示。我们使用一个超导量子线路，其中包括约瑟夫森量子比特来控制和测量两个谐振器，我们完全表征纠缠态的二分维格纳层析。这些结果表明，在超导电路中的线性谐振器的量子控制的显着进步。
2010-11-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Phononic loss in superconducting resonators on piezoelectric substrates
本文对压电基片上超导谐振器的声子损耗进行了数值和实验研究。借助有限元方法模拟，我们计算了由于机电转换成体声波和表面声波的能量损失。这设置了谐振器内部品质因数$Q_i$的上限。为了验证模拟，我们制作了四分之一波长共面波导谐振器的GaAs和测量$Q_i$作为频率，功率和温度的函数。我们观察到$Q_i$随频率的线性增加，如恒定机电耦合的模拟所预测的。此外，$Q_i$示出了弱的功率依赖性和可忽略的温度依赖性约10 $\,$ mK，排除二能级系统和非平衡准粒子作为该温度下的主要损耗源。
2019-12-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Non-Markovian dynamics of a superconducting qubit in an open multimode resonator
我们研究了一个transmon量子比特的动力学，它是电容耦合到一个开放的多模超导谐振器。我们的有效方程是通过消除谐振器的自由度，同时编码它们的电磁背景的格林函数的效果。我们占耗散的谐振器正是通过采用一组非厄米模式的格林函数的频谱表示，并表明它是可能的，而不诉诸旋转波，两个层次或马尔可夫近似推导出有效的海森堡-朗之万方程。一个良好的时域微扰理论推导出系统的非线性transmon帐户。我们将这种方法应用于自发发射问题，准确地捕获量子比特动力学的非马尔可夫特征，适用于任何量子比特-谐振器耦合强度。
2017-04-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Charge-Qubit-Resonator-Interface-Based Nonlinear Circuit QED
本文探讨了电荷量子比特与微波LC谐振腔感应耦合的非线性电路QED在光子工程和超强耦合多光子量子光学中的应用。简单地扫描栅压偏置就可以实现任意的Fock态脉冲脉塞，其中单个量子比特起着人工增益介质的作用。共振泵浦参量量子比特-谐振腔界面导致谐振腔场的压缩，这对量子限幅微波放大是有用的。此外，在自由驱动系统的稳态下，可以观察到向上和向下的多光子量子跃迁。
2018-09-18 quant-ph
Synchronizing two superconducting qubits through a dissipating resonator
在存在不同噪声源的情况下，考虑了由两个量子比特和一个谐振器组成的系统，揭示了使两个量子比特以同步方式演化的可能性。量子比特之间的直接相互作用是一个关键因素，也是涉及谐振器的耗散过程。量子位的局部失相的有害作用也被考虑在内。
2021-08-03 quant-ph
Quantum State Synthesis of Superconducting Resonators
对两个超导谐振腔的纠缠态的不同合成方法进行了理论分析。这些方法使用实验证明的共振器与人造原子的相互作用，并提供了有效的途径来产生非经典状态。我们分析了这些算法的理论结构和它们的平均性能为任意状态和确定性准备NOON状态。使用一种新的状态合成算法，我们表明，NOON状态可以在所需的光子数的时间线性，没有任何状态选择性的相互作用。
2015-03-07 quant-ph
Prospects of employing superconducting stripline resonators for studying the dynamical Casimir effect experimentally
讨论了NbN超导微波带状线谐振器在动态Casimir效应实验研究中的应用前景。初步的实验结果，其中光学照明用于调制谐振腔的谐振频率，表明这样的系统是非常有前途的为此目的。此外，我们讨论了加热的不良影响，从光学照明的结果，并表明，通过采用适当的设计，可以最大限度地减少噪声性能的退化。
2006-09-03 quant-ph
Bifurcation, mode coupling and noise in a nonlinear multimode superconducting RF resonator
向谐波谐振器添加非线性为谐振模式的复杂动态行为（包括它们之间的耦合）提供了途径。我们提出了一种超导器件，利用约瑟夫森结的非线性引入一个可控的，可调的，非线性电感的薄膜共面波导谐振器。考虑到作为一个潜在的量子光学元件在微波制度的设备，我们创建了一个敏感的分叉放大器，然后通过模间耦合演示其他谐振模式的光谱。我们发现，该器件的灵敏度接近Dykman量子模型的两倍定量一致性，但受限于其源在芯片上的噪声。
2014-02-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Quantum information transfer with superconducting flux qubits coupled to a resonator
我们提出了一种利用两个超导磁通量子比特耦合到谐振腔中实现量子信息传输的方法。该建议不需要调整水平间距或装置参数的均匀性。此外，该方案既不需要绝热通道，也不需要二阶失谐，因此与以前的方案相比，可以更快地执行操作。
2010-12-10 quant-ph
Control and readout of a transmon using a compact superconducting resonator
本研究采用由平行板电容器和线形几何电感器构成的紧凑型集总元件谐振器，实现transmon量子比特的控制与读出，该谐振器尺寸与标准transmon相当，面积比共面波导谐振器小一到两个数量级，观测到相干拉比振荡，为超导量子系统小型化和规模化提供了新路径。
2024-03-07 quant-ph
Possible hundredfold enhancement in the direct magnetic coupling of a single atomic spin to a circuit resonator
我们报告的挑战和限制直接耦合的磁场从电路谐振器的电子自旋绑定到施主电位。我们提出了一种由三层集总元件超导谐振器和注入富集$^{28}$ Si中的单个施主组成的器件。谐振器阻抗明显小于使用普遍的共面谐振器实际可实现的极限。此外，谐振器包括纳米级螺旋电感器，以将来自光子的磁场空间聚焦在注入施主的位置处。与共面传输线谐振器的磁场的估计耦合率相比，该设计保证了局部磁场的大约两个数量级的增加，从而保证了自旋到光子的耦合率$g$的增加。我们表明，通过使用铌（铝）作为谐振腔的超导体和一个单一的磷（铋）原子作为施主，$g/2π$ =0.24 MHz（0.39 MHz）的耦合率可以实现在单光子制度。对于这种混合腔量子电动力学系统，$g$中的这种增强足以进入强耦合区。
2018-07-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con 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
High Quality Stepped-Impedance Resonators Suitable for Circuit-QED Measurement of Superconducting Artificial Atoms
高品质因数共面谐振器是超导量子线路中的关键元件。我们描述了阶梯阻抗谐振器（SIR）的设计，制造和测量，这是更紧凑的尺寸比常用的均匀阻抗谐振器（UIR）。通过适当选择阻抗比，SIR可以比UIR短27%。其结果是，能够减少SIR所占据的面积。制作并测试了两种同时包含SIR和UIR的设计。所有谐振器的提取的内部品质因数（Qi）的功率依赖性表明，SIR和UIR具有可比的性能，在单光子激发下Qi约为50万。这些结果表明，SIR可以用于超导量子线路。SIR的减小的尺寸还可以导致减小的总体电路面积和增加的集成水平。
2017-10-27 quant-ph
Superconducting Quantum Annealing Architecture with LC Resonators
我们提出了一种新的超导电路结构，以提高量子退火系统的效率。为了增加电路的能力，期望量子位不仅与相邻的量子位耦合，而且与位于远处的其他量子位耦合。我们介绍了一种电路，它使用一个集总元件谐振器耦合每个一个量子位。谐振子-量子比特对通过基于射频超导量子干涉器件（SQUID）的耦合器耦合。这些对构成了量子退火机的大型量子系统。该系统可以准备问题哈密顿量并调整量子退火过程的参数。
2019-04-19 quant-ph
Deterministic Generation of Entangled Photons in Superconducting Resonator Arrays
我们提出了一个在超导谐振腔阵列中确定性产生纠缠光子对的方案。通过与超导量子比特的耦合，谐振腔形成Jaynes-Cummings晶格，这种耦合产生类Kerr非线性，利用谐振腔的非线性和对称性，利用光谱技术，可以按需产生纠缠光子.该计划是强大的对小的参数扩展，由于制造误差。我们的研究结果可作为超导量子线路中量子信息处理的关键元素。
2011-07-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
