Entanglement Dynamics in a Two Transmon Qubit System under Continuous Measurement and Postselection
Indian Institute of Technology Guwahati（印度理工学院古瓦哈提分校）
研究连续测量与后选择对双超导量子比特系统动力学和纠缠的影响，通过主方程分析展示后选择减缓纠缠衰减的作用，揭示PT对称相变对系统行为的影响。
2026-04-28 quant-ph
Benchmarking the performance of a high-Q cavity qudit using random unitaries
该研究针对高Q腔量子比特系统，开发了算法无关的基准测试工具，通过模拟和采样测试评估其性能，结果表明当代transmons可控制几十个福克能级，为更高维量子比特的基准测试提供了框架。
2025-03-26 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
Measurement-induced bistability in the excited states of a transmon
研究了transmon激发态的高功率测量诱导腔响应，发现|e>和|f>态的临界值与测量诱导态跃迁不一致，利用半经典动力学模型中的暗腔态和亮腔态解释了该双稳态现象。
2024-01-04 quant-ph
Decay of transmon qubit in a broadband one-dimensional cavity
Department of Applied and Theoretical Physics, Novosibirsk State Technical University（新西伯利亚国立技术大学应用与理论物理系）
研究超导transmon量子比特与宽带一维腔体模式的衰减动力学，通过解析方法推导共振频率偏移和宽度，揭示马尔可夫与非马尔可夫两种动态 regime 的区别及耦合对衰减的影响。
2026-04-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Neural-Network Inverse Design of SRF Cavities and Transmons for Bosonic Quantum Computation
Superconducting and Quantum Materials System Center (SQMS)（超导与量子材料系统中心）；Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）；Applied Physics Program, Northwestern University（西北大学应用物理计划）；Department of Physics, University of Cambridge（剑桥大学物理系）；Illinois Institute of Technology（伊利诺伊理工学院）；Department of Physics and Astronomy, Northwestern University（西北大学物理与天文学系）
提出两种深度神经网络方法，分别逆向设计超导射频腔几何和Transmon量子比特参数，实现从目标性能到候选设计的快速映射，误差约5%和2%。
2026-07-08 cs.AI hep-ex quant-ph
Proposal of cavity quantum acoustodynamics platform based on Lithium Niobate-on-Sapphire chip
提出一种基于蓝宝石衬底铌酸锂芯片的可扩展混合腔量子声动力学平台，将超导transmon量子比特与声子集成电路集成，通过叉指换能器实现强压电耦合，为量子信息处理与量子声学研究提供新机遇。
2025-09-18 quant-ph
Quantum coherence between cavity and artificial atom in a superconducting circuit QED ladder system
我们在由transmon量子比特和腔组成的超导电路量子电动力学系统中建立了一个腔色散能级的量子三能级梯形系统，并直接观察到了Autler-Townes分裂效应，而不是用量子比特在各个能级上的概率来表示。在传输子的第二激发态与腔色散能级之间的跃迁上施加耦合器音，同时探测腔谱。清晰地显示了腔能级的双重透射谱和反常色散谱。对腔谱的傅里叶逆变换表明，腔与量子比特之间存在着布居的量子相干性拉比振荡。
2016-04-13 quant-ph
Implementation of a generalized CNOT gate between fixed-frequency transmons
我们已经嵌入了两个固定频率的Al/AlO $_{\textrm{x}}$ /Al transmons，与地面激发跃迁频率为6.0714 GHz和6.7543 GHz，在一个单一的三维铝腔与一个基模为7.7463 GHz。腔和每个transmon之间的强耦合导致26 MHz的有效量子位-量子位耦合强度和每个量子位的跃迁频率的-1 MHz色散位移，这取决于另一个量子位的状态。利用全微波SWIPHT（Speeding up Waveforms by Inducing Phases to Harmful Transitions）技术，我们演示了两个量子比特之间的广义控制非（CNOT）门的操作，并对该器件的门时间$τ_g= 907$ ns进行了优化。使用量子过程层析成像，我们发现，门保真度为83%-84%，略低于预期的87%的保真度从弛豫和失相的transmons在门时间。
2018-10-18 quant-ph
Fast Sideband Control of a Weakly Coupled Multimode Bosonic Memory
本文提出两种 transmon 介导的快速边带控制策略，在弱色散耦合的十模超导腔中实现光子数选择性 SWAP、Fock/NOON 态及二项式编码，最快达裸耦合30倍，编码保真度96.3%。
2025-03-13 quant-ph
Circuit QED: Generation of two-transmon-qutrit entangled states via resonant interaction
提出了一种基于电路量子电动力学的方法来制备两个超导传输子的纠缠态。在这里，Qutrit指的是三能级量子系统。由于只采用共振相互作用，纠缠的产生可以在很短的时间内完成。通过改变四元组初始态的权因子，可以控制制备纠缠态的纠缠度，使制备纠缠态从部分纠缠态转变为最大纠缠态.由于采用单腔结构，只利用谐振作用，不需要相同的谐振腔耦合常数、测量参数和辅助谐振腔，因此易于实验实现。该方案具有普遍性，可用于制备两个具有梯型能级结构的天然或人造原子与光学或微波腔耦合的二组部分或最大纠缠态。
2018-06-12 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
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
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
Search for QCD axion dark matter with transmon qubits and quantum circuit
Kyoto University（京都大学）；The University of Tokyo（东京大学）；International Center for Elementary Particle Physics (ICEPP), The University of Tokyo（东京大学 elementary particle physics 国际中心）；KEK（高能加速器研究机构）
本文提出利用超导转子量子比特作为量子传感器直接探测轴子暗物质，通过外部磁场激发量子比特并分析信号，结合谐振腔和纠缠量子传感器增强信号，实现QCD轴子模型参数区域。
2026-03-21 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
A fast tunable 3D-transmon architecture for superconducting qubit-based hybrid devices
超导量子位利用约瑟夫森结的强非线性。通过电流偏置或通过磁通量来控制约瑟夫森非线性，可以是在由超导量子比特组成的混合系统中带来可调谐性的有价值的资源。为了实现这样的控制，在这里，我们将一个快速通量线的频率可调transmon量子位在3D腔结构。我们研究了磁通相关的动态范围，从无约束状态的弛豫，和磁通线的带宽。使用时域测量，我们探测transmon的弛豫从更高的能级后填充腔与$\approx 2.1\times10^4$光子。对于实验所用的器件，我们发现相干恢复所对应的重现时间为4.8~ $μ$ s。我们使用快通量线来调谐量子比特频率，并演示了腔和量子比特模式之间的单个激发的交换。通过测量转移布居与理论预测的偏差，我们估计通量线的带宽为$\approx$ ~100 MHz，受到设计中寄生效应的限制。这些结果表明，在这里采取的方法来实现一个快速的磁通线在一个3D腔可能是有用的基于超导量子位的混合设备。
2022-04-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Chiral Cavity Quantum Electrodynamics
腔量子电动力学通过将谐振腔耦合到非线性发射极来研究光的粒度，在现代量子信息科学和技术的发展中起着基础性的作用。与此同时，凝聚态物理领域也因为发现了无序时潜在的拓扑鲁棒性而发生了革命性的变化，这种无序通常是由时间反演对称性的破坏引起的，就像量子霍尔效应那样。在这项工作中，我们第一次探讨了在拓扑真空的Harper-Hofstadter拓扑晶格的transmon量子比特的腔量子电动力学。为了实现这一点，我们组装了一个正方形晶格的铌超导谐振器和打破时间反演对称性，通过引入亚铁磁体耦合系统之前，一个单一的transmon量子位。我们光谱解决个别散装和边缘模式的晶格，检测真空刺激拉比振荡之间的激发transmon和每个模式，从而测量合成真空诱导兰姆位移的transmon。最后，我们证明了使用transmon来计算拓扑能带结构的每个模式内的单个光子的能力。这项工作开辟了手征量子光学实验领域，为拓扑多体物理提供了新的途径，并为后向散射弹性量子通信提供了独特的方法。
2021-09-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Coherent Qubit Measurement in Cavity-Transmon Quantum Systems
本文将1987年的原子荧光理论扩展至腔-Transmon量子比特系统，通过将腔视为量子系统分析非厄米有效哈密顿量下的演化，发现下一个光子统计呈高度非指数性，可实现比腔寿命更短的快速读出，且大色散极限下短时间跃迁检测的固有误差趋于零。
2023-06-06 hep-th physics.atom-ph 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
Breakdown of the cross-Kerr scheme for Photon Counting
我们表明，在单光子探测的背景下，在传输线中的transmon的原子三能级模型不支持被称为交叉克尔效应的非线性极化率模型的预测。我们表明，在信号场中存在或不存在单个光子的情况下，探针的诱导位移不能在探针中的量子噪声之上解决。这强烈表明交叉克尔介质不适合光子计数或相关的单光子应用。我们的结果是在一维微波波导中的transmon的上下文中提出的，但结论也适用于光学系统。
2012-10-03 quant-ph
Origin and Implications of $A^2$-like Contribution in the Quantization of Circuit-QED Systems
通过将原子放入腔中，改变了腔的电磁模式结构。在腔QED中，这种现象的一个表现是出现了一个规范依赖的抗磁项，称为$A^2$贡献。虽然在原子腔QED中，本征模的修正可以忽略不计，但在最近的超导电路实现中，这种修正可以观察到，并可能具有定性的含义。我们重新审视了由单个超导transmon量子比特耦合到多模超导微波谐振器组成的电路QED系统的正则量子化过程。推导了传输子量子比特与泄漏传输线腔耦合的开路QED系统的量子哈密顿量。我们引入了一套完整的模式，适当地保存在整个结构中的电流，并提出了一个多层次的transmon量子比特耦合到一个多模腔的偶极跃迁矩阵元素的求和规则。最后，一个有效的多模式拉比模型推导出的系数，给出了电路参数。
2015-11-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Erasure detection of a dual-rail qubit encoded in a double-post superconducting cavity
本文在双柱超导腔中实现双轨量子比特，利用辅助transmon进行擦除检测，并通过改进的联合Wigner层析成像表征码空间，测得擦除率远高于残余退相干率，展示了该架构在量子纠错中的潜力。
2023-11-17 quant-ph
Transmon-qubit readout using in-situ bifurcation amplification in the mesoscopic regime
提出利用腔中极化激元测量器在介观少光子区域的原位分岔锁存机制实现 transmon 量子比特读出，获得 98.6% 单次保真度且无需外部量子极限放大器。
2024-01-24 cond-mat.mes-hall 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
Observation of Photon Blockade in a Tavis-Cummings System
本文在包含超导腔与最多3个transmon量子比特的Tavis-Cummings系统中观察到了微波光子阻塞，并利用光子数分辨光谱学证实了极化激元形成及亚泊松光子统计。
2025-01-30 quant-ph
Geometric Phase of a Transmon in a Dissipative Quantum Circuit
本文研究了transmon与超导谐振腔耦合系统在幺正演化及耗散条件下的几何相位，通过对比两种模型揭示了环境引起的退相干、弛豫和衰减对几何相位的修正。
2024-01-22 cond-mat.supr-con 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
Quantum interface between photonic and superconducting qubits
我们发现，嵌入超导微波腔中的光学有源耦合量子点可以用来实现光子和transmon量子比特之间的快速量子接口。通过耦合的量子点的单光子吸收导致产生大的电偶极子，这又确保了与微波腔的有效耦合。使用先前实验中获得的腔参数，我们估计，在纳秒时间尺度内的双向微波光学转换与效率接近统一的实验是可行的，与当前的技术。我们还提出了一个从时间仓光子量子比特到transmon量子比特的确定性量子态传输协议。基于量子点的量子光子学技术的最新进展表明，我们提出的方案可以在连接包含腔耦合超导量子比特的量子节点方面发挥核心作用。
2017-07-07 quant-ph
High fidelity single-shot readout of a transmon qubit using a SLUG μwave amplifier
我们报告高保真，量子非破坏，单次读出的超导transmon量子比特使用直流偏置超导低电感波动电流计（SLUG）放大器。与裸HEMT放大器相比，SLUG在20 MHz窗口内将系统信噪比提高了7 dB。使用遗传搜索算法选择最佳腔驱动脉冲，导致最大组合读出和制备保真度为91.9%，测量时间Tmeas = 200ns。采用后选择技术消除了加热引起的制备误差，实现了94.3%的制备和读出保真度。
2014-01-21 quant-ph
Protocol for generating an arbitrary quantum state of the magnetization in cavity magnonics
我们提出了一个方案，并在数值上评估产生一个任意的量子态的磁化磁铁。该协议涉及反复激励频率可调的超导transmon和通过微波腔将激励转移到磁体。为了避免衰变，协议必须比磁振子寿命短得多。通过简单地缩短脉冲来加速协议导致激发非共振泄漏到更高水平的transmon，伴随着更高的退相干。我们将讨论如何通过施加反脉冲来消除这些较高水平的激励来校正这种泄漏。在我们的协议中，最大磁振子占用高达$\sim9$和平均磁振子数高达$\sim4$的国家可以产生保真度$>0.75$。
2022-01-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Large flux-mediated coupling in hybrid electromechanical system with a transmon qubit
控制大质量振荡器的量子态对于一些技术应用和测试量子力学的基本极限是重要的。向振荡器添加内部自由度可以是用于这种控制的有价值的资源。最近，基于电荷介导耦合的使用超导量子比特的混合机电系统已经相当成功。在这里，我们实现了一个混合装置，由超导transmon量子比特和使用磁通耦合的机械谐振器组成。这种耦合源于超导相穿过隧道结的量子干涉。我们证明了真空机电耦合率高达4 kHz的transmon量子位与读出腔共振。因此，通过驱动平均占有率远低于一个光子的混合模式来检测机械谐振器的热运动。通过将量子比特从腔中调谐出来，机电耦合可以增强到40 kHz。在这个极限下，机械谐振器上的小相干驱动导致量子比特谱的分裂，并且我们观察到由Landau-Zener-Stückelberg效应引起的干涉签名。随着量子比特相干性的改善，该系统提供了一个实现丰富相互作用的新平台，并可能提供对量子运动态的完全控制。
2020-10-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Exploration of superconducting multi-mode cavity architectures for quantum computing
该研究针对超导射频腔量子计算平台的算力提升需求，基于粒子加速器现有设计开展多单元SRF腔的参数化电磁仿真优化，重点分析其与transmon电路的相互作用，为同类系统研究提供设计蓝本。
2023-08-22 physics.app-ph quant-ph
Method for identifying electromagnetically induced transparency in a tunable circuit quantum electrodynamics system
电磁感应透明（EIT）已经在原子系统中实现，但满足由超导电路制成的人造原子的EIT条件是一项更困难的任务。在这里，我们报告的EIT在一个可调谐的三维transmon探测腔传输的实验观察。为了满足EIT条件，我们利用腔对传输子态的影响来调节传输子的阻尼率。从实验观察，我们清楚地确定EIT和Autler-Townes分裂（ATS）制度，以及过渡制度之间。实验数据还表明，由Akaike信息准则确定的阈值$Ω_{\rm AIC}$比由EIT理论给出的阈值$Ω_{\rm EIT}$更能描述EIT-ATS跃迁.
2016-05-28 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
Rapid production of many-body entanglement in spin-1 atoms via cavity output photon counting
我们提出了一种简单有效的方法，用于在自旋为1的原子系综中产生计量学上有用的量子纠缠，该原子系综与高精细度光腔模相互作用。它需要在$m_F=0$子能级中直接制备$N$原子，剪裁原子-场相互作用以给出集体自旋1系综的有效Tavis-Cummings模型，以及对腔输出场的光子计数测量。光子数提供了集体自旋长度$S$的投影测量，对于所选择的初始状态，其在值$S\simeq\sqrt{N}$周围被重加权，对于该值，相应的自旋状态被强烈纠缠并且表现出与$N$的自旋灵敏度的海森堡标度，如由量子费舍尔信息量化的。
2018-10-01 quant-ph
Process tomography of field damping and measurement of Fock state lifetimes by quantum non-demolition photon counting in a cavity
用非共振里德伯原子监测高$Q$超导腔中量子场的弛豫。场，受到重复量子非破坏（QND）光子计数，经历光子数态之间的跳跃。我们选择从一个给定的Fock态演化的场实现的合奏，并重建其光子数分布的后续演变。我们实现了以这种方式的光子数弛豫过程中产生的所有Fock状态之间的跳跃率的断层扫描。发现$n$光子态（$0\leq n \leq 7$）的阻尼率随$n$线性增加。结果与理论非常吻合，包括一个小的热贡献。
2008-09-09 quant-ph
Applications of the Fokker-Planck equation in circuit quantum electrodynamics
本文研究了几个非线性开放量子系统稳态行为的精确解，这些系统可应用于电路量子电动力学领域。利用广义P-表象中的Fokker-Planck方程，我们研究了两个基本模型的解析解。首先，我们解决了耦合到近似transmon量子位的线性腔的稳态响应，并使用此解决方案来研究弱和强驱动机制，使用腔场和transmon场的矩的解析表达式，以及transmon的Husimi Q函数。其次，我们重新审视了量子Duffing振子的精确解，该振子同时受到相干和参数驱动，同时也经历了单个光子和成对光子的退相干。我们使用这个解决方案来讨论薛定谔猫态的稳定化和压缩态的产生在参量放大器中，除了研究量子系统的不同相位的Q函数。超导电路领域具有很强的非线性和耦合性，提供了一种新的参数机制，在这种机制中，回到这些精确的量子光学方法可以提供有价值的见解。
2016-12-23 quant-ph
Micromachined integrated quantum circuit containing a superconducting qubit
我们提出了一个设备，展示了光刻图案transmon集成与微机械腔谐振器。我们的双腔，单量子位器件是一个多层微波集成量子线路（MMIQC），包括一个能够执行电路QED（cQED）操作的基本单元。我们使用电场图像和电路模型描述了特定几何结构的量子比特-腔耦合机制，并最终通过模拟获得特定的系统参数。MMIQC的制造包括硅晶片的光刻、蚀刻和金属键合。超导晶片键合是一个关键的能力，这是由微机械存储腔寿命$34.3~\mathrm{μs}$，对应于一个品质因数为2百万在单光子能量证明。transmon相干时间是$T_1=6.4~\mathrm{μs}$和$T_2^{Echo}= 11.7~\mathrm{μs}$。我们以$χ_{qμ}/2π=-1.17~$ MHz的速率测量了量子比特-腔色散耦合，构成了一个相互作用强度为$g/2π=49~$ MHz的Jaynes-Cummings系统。有了这些参数，我们能够证明cQED操作中的强色散制度与容易。最后，我们强调了几个改进和预期的扩展技术复杂的MMIQCs。
2016-11-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Towards a hybrid 3D transmon qubit with topological insulator-based Josephson junctions
该研究利用拓扑绝缘体约瑟夫森结构建混合3D transmon量子比特，通过系统表征和高质量腔体测量，探索栅极可调性与噪声鲁棒性等新功能。
2025-06-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Cavity photon counting: ab-initio derivation of the quantum jump superoperators and comparison of the existing models
在连续探测光子的情况下，封闭腔中电磁场的时间发展仍然是一个令人困惑的争论主题。最近，Dodonov等人[Phys.Rev.A，75，013806，2007]认为他们的量子超算符模型（E模型）使先前引入的Srinivas和Davies [J.Mod.Optic. 28，981，1981]（SD模型）。SD和E模型都是基于两个假设的量子跃迁超算符：（1）对应于单个光子吸收的单计数算符和（2）无计数算符。在这项工作中，我们开发了一个随机差分方程，描述了腔场和检测器的耗散耦合。差分方程是基于非微扰处理的腔检测器耦合。尽管由于探测器与外部储存器的耦合而不可积，但它可以用来导出量子跳跃超算子的精确形式。当应用到一个特定的光子计数测量，我们的理论给出的预测相同的SD模型，应被视为一个非微扰和从头计算的结果。指出现有的实验结果与从头算SD模型的结果相吻合。总结了腔场和光子计数过程的一些关键特性，证明了SD模型给出的结果符合量子力学原理，而E模型给出的结果则不符合.
2008-08-12 quant-ph
Photon Counting as a Probe of Superfluidity in a Two-Band Bose Hubbard System Coupled to a Cavity Field
我们证明了光子数测量可以用来探测耦合到腔场的双带玻色-哈伯德模型的超流性。原子-光子耦合引起两个原子能级之间的跃迁，产生纠缠极化激元态。在腔场存在的情况下，我们发现不同的光子数在莫特绝缘与超流相，提供了一种方法来区分的光子计数的原子阶段。此外，我们研究了通过增加阱深快速猝灭到零原子跳跃后光子场的动力学。我们发现一个强大的相关性场的淬火动力学和初始超流序参量，从而提供了一种新的和准确的方法来确定的序参量。
2012-11-26 cond-mat.quant-gas quant-ph
Cooling and Autonomous Feedback in a Bose-Hubbard chain with Attractive Interactions
我们设计了一个量子浴，使熵和能量交换与一维玻色-哈伯德晶格有吸引力的现场相互作用。我们实现这三个超导transmon量子位耦合到一个单一的腔模式的阵列，transmon代表晶格的网站和他们的激发量子体现玻色子粒子。我们的冷却协议保留粒子数-实现一个典型的合奏-也提供了有效的制备暗态，由于对称性，不能通过腔上的相干驱动器准备。此外，通过施加连续微波辐射，我们还实现了自主反馈，以无限稳定阵列的特定本征态。
2015-12-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
A Flux-Tunable cavity for Dark matter detection
本文提出将超导三维微波腔与直流磁通可调谐 SQUID 耦合的电子调谐架构，并结合 transmon 量子非破坏光子计数，在 5.672–5.694 GHz 频段约束隐光子动力学混合角。
2025-09-26 hep-ex quant-ph
Single-loop realization of arbitrary non-adiabatic holonomic single-qubit quantum gates in a superconducting circuit
几何相位是抗噪声的，因此提供了一种实现高保真度量子操纵的鲁棒方式。在这里，我们实验证明了任意的非绝热完整单量子位量子门超导transmon量子位和微波腔在一个单环的方式。在这两种情况下，利用辅助状态，并且同时应用两个谐振微波驱动器，其具有良好控制的但变化的幅度和相位以用于门的任意性。在transmon量子比特上产生的门实现了0.996的保真度，其特征在于随机基准，并且基于全量子过程层析成像，腔上的门显示出0.978的平均保真度。在理论上，基于我们提出的实验方案，在量子比特和腔之间也可以实现一个非平凡的两量子比特完整门。因此，我们的实验铺平了道路，走向实用的非绝热完整量子操纵量子比特和腔在超导电路。
2018-09-13 quant-ph
On-demand transposition across light-matter interaction regimes in bosonic cQED
该实验首次在玻色子cQED中实现纳秒级相互作用区间切换，结合transmon频率可调与高寿命腔，支持快速福克态制备、动态层析及抑制空闲动力学，为量子信息处理开辟新范式。
2023-12-26 quant-ph
Cavity-aided non-demolition measurements for atom counting and spin squeezing
探测原子系综的集体自旋状态可以提供一种经由与测量相关联的光子反冲来减少加热的手段，并且提供用于制备具有低于相干自旋状态的标准量子极限的光谱灵敏度的高度纠缠状态的鲁棒的、可扩展的路线。集体探测依赖于获得非常大的光学深度，该光学深度可以通过将系综放置在光学腔内使得探测光多次穿过系综而有效地增加。在这里，我们提供的表达式测量分辨率和光谱增强在这样的腔辅助非拆除测量作为腔失谐的函数。特别是，被认为是在$^{87}$ Rb光谱增强的基本限制。
2014-02-02 physics.atom-ph quant-ph
Exact quantization of superconducting circuits
我们提出了一个理论描述的电路组成的弱非谐量子比特耦合到腔多模。我们得到了一个酉变换，对角化电路的谐波扇区。弱非谐性不改变简正模基，但它可以改变能级。我们研究了两个例子的一个transmon和两个transmon耦合到总线谐振器，我们确定了封闭形式的公式的缀饰频率和克尔非线性。我们的结果适用于任意频率的失谐和色散区内外的耦合。
2018-07-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Photon Shot Noise Dephasing in the Strong-Dispersive Limit of Circuit QED
研究了强色散极限下超导transmon量子比特与读出腔耦合产生的光子散粒散粒噪声退相。由于光子的每次随机到达或离开都将使量子位完全退相，因此我们可以通过改变\textit{in situ}腔模总数和衰减速率来控制量子位经历退相事件的速率。这使我们能够验证与理论预测相匹配的纯失相机制，并且事实上解释了在最近的transmon实验中看到的作为低温恒温器温度的函数的失相增加。我们调查光子动力学在这个限制，并观察到大量增加的相干时间的腔从环境中解耦。我们的实验表明，小约瑟夫森结的固有相干性，当用单个哈恩回波校正时，大于几百微秒。
2012-06-06 cond-mat.supr-con quant-ph
Superconducting qubit in waveguide cavity with coherence time approaching 0.1ms
我们报道了一个超导人造原子，观测到的量子相干性时间T2*= 95 μ s，能量弛豫时间T1= 70 μ s。该系统由一个约瑟夫森结transmon量子比特嵌入在一个空的铜波导腔，其最低本征模色散耦合到量子比特过渡。我们将相干性品质因数相对于先前报告的四倍增加归因于旨在减少来自残余腔光子的量子位退相的设备修改。这个简单的装置作为一个强大的和容易生产的人工量子系统，其固有的相干性足以允许测试量子纠错有很大的希望。
2012-02-24 quant-ph
Geometric quantum gates with superconducting qubits
我们提出了一个方案，实现了一个通用的非阿贝尔几何变换的一个单一的逻辑量子比特组成的三个超导transmon量子比特耦合到一个单一的腔。该方案利用了绝热演化的有效三脚架哈密顿量，这是通过纵向驱动的transmons实现的旋转框架。该提议在实验上是可行的，并且可以作为几何量子计算原理的第一个证明。
2011-04-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Cavity-Mediated Entanglement Generation Via Landau-Zener Interferometry
我们展示了量子控制和纠缠产生使用的朗道-齐纳分束器通过耦合两个transmon量子比特的超导腔形成。通过避免交叉的腔介导的量子比特-量子比特的单通道提供了朗道-齐纳跃迁公式的直接测试。连续扫描导致朗道-齐纳-施托克伯格干涉图样，其可见度可以通过调节非绝热和绝热区域的水平速度来灵敏地调谐。双量子位态层析成像表明，贝尔态可以通过单通道产生，保真度为78%，受量子位弛豫的限制。
2012-12-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
Photon counting statistics of a microwave cavity
微波光子探测器的发展为涉及单光子的广泛量子技术和基础发现铺平了道路。在这里，我们调查的光子从微波腔的发射，并发现光子等待时间的分布包含的信息，少光子过程，这不能很容易地从标准的相关测量提取。光子计数统计的阶乘累积量在任何时候都是正的，这可能与光子的玻色子量子性质密切相关。我们得到了一个简单的表达式的光子流的罕见的波动，这是有助于理解早期的结果，热输运统计和测量的工作分布。在非平衡条件下，一个小的温度梯度驱动的热流通过腔，我们制定了一个波动耗散关系的热噪声谱。我们的工作建议在不久的将来进行一些实验，并为进一步研究提供理论问题。
2019-02-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Tunable-Cavity QED with Phase Qubits
我们描述了一个可调腔QED架构与射频SQUID相位量子比特电感耦合到一个单模谐振腔，具有可调频率，允许微波读出隧道和色散测量的量子比特。色散测量是一个三能级模型，强烈依赖于量子比特的非谐性，量子比特腔耦合和失谐。可调谐腔频率提供了一种强烈改变量子位-腔失谐和耦合强度的方式，这可以减少Purcell损耗、腔诱导的量子位失相以及具有多个量子位的系统的剩余总线耦合。与我们的量子位腔系统，我们表明，动态控制腔频率，使人们能够避免Purcell损失在相干量子位演化和优化状态读出量子位测量过程中。发现最大量子位衰减时间$T_1$ = 1.5 $μ$ s受到来自类似于平面transmon量子位的设计几何形状的表面介电损耗的限制。
2014-08-08 quant-ph
Unified single-photon and single-electron counting statistics: from cavity-QED to electron transport
腔量子电动力学（QED）的一个关键组成部分是单模腔中原子和光子的离散能级之间的耦合。周期性超短激光脉冲的加入允许人们使用这样的系统作为单光子源;这是量子信息和光学计算方案的重要组成部分。在这里，我们分析和“时间调整”这样的单光子源的光子计数统计，并表明，光子统计可以描述一个简单的“运输类”非平衡模型。然后，我们表明，有一个一对一的对应关系，通过双量子点纳米结构的电子的非平衡输运的模型。证明了隧穿电子的统计量与发射光子的统计量是等价的。这代表了光子计数统计和电子输运统计领域的统一。这种对应性使我们能够适应以前用于检测电子输运系统中量子行为的几种工具（例如，超泊松散粒噪声和Leggett-Garg不等式的扩展）到单光子源实验。
2010-08-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
