Fundamentals and Applications of Hybrid Electro- and Opto-mechanical system coupled to Superconducting Qubit: A Short Review
Indian Institute of Technology Guwahati（古瓦哈提印度理工学院）
综述探讨了超导量子比特与机械谐振子的耦合机制，分析了转子和电荷自由度的相互作用，并讨论了电-光-机械混合系统的扩展应用。
2026-10-08 quant-ph
Reconstruction of electromagnetic field states by a probe qubit
提出了一种测量单模电磁场量子态的方法。该方法基于场与探测量子比特的相互作用。沿着坐标轴的量子比特偏振是相互作用时间的函数，并且从它们的傅里叶变换，我们通常可以完全重建场的纯态，并且在混合态的情况下获得部分信息。通过几个例子说明了该方法，包括Fock态，相干态和奇异态的动态Casimir效应产生的叠加。
2016-05-10 quant-ph
Mechanically Designing Protected Superconducting Qubits
针对大型相互作用量子系统设计难、高维下蛮力求解不可行的问题，研究者将超导量子比特与机械质-弹簧系统类比，分析受噪声保护的超导量子比特与对应力学系统特征的关联，为未来超导电路直觉化设计提供思路。
2024-03-06 quant-ph
Electromagnetically induced interference at superconducting qubits
我们研究超导量子比特的电磁感应干扰。量子比特与电磁场之间的相互作用可以为量子比特态提供额外的耦合通道，从而导致微波驱动量子比特中的量子干涉。特别地，分别由多模或单模相互作用引起的阱间弛豫或拉比振荡可以诱导有效的交叉。通过多模式热浴对环境进行建模，产生井间弛豫。与隧道耦合无关的弛豫诱导干涉提供了对量子比特与其环境之间相互作用的更深入理解。它也提供了一个有用的工具来表征松弛强度以及浴的特征频率。此外，我们还证明了在强驱动的二能级系统中，弛豫可以产生粒子数反转。另一方面，与Rabi振荡不同，Rabi振荡诱导的干涉涉及更复杂和调制的光子交换，从而提供了一种替代手段来操纵量子比特，具有更多可控参数，包括隧道耦合的强度和位置。它也为探索通量量子比特和相位量子比特等无交叉结构系统中的非线性量子现象和量子态操纵提供了实验平台。
2013-06-02 quant-ph
Tunable Electromagnetically Induced Transparency and Absorption with Dressed Superconducting Qubits
电磁感应透明和吸收（EIT和EIA）通常是由三能级原子或类原子系统来证明的。与通常的情况不同，我们从理论上研究了单模腔场修饰超导二能级系统（量子比特）构成的等效三能级系统中的EIT和EIA。在这个等效系统中，我们发现EIT和EIA都可以通过控制超导量子比特的能级间距来调谐，从而控制修饰系统。这种可调谐性是由于修饰的弛豫和退相速率随原始量子比特的能级间距参数化地变化，从而影响修饰量子比特的跃迁性质和磁化率。这些修饰的弛豫和退相速率表征修饰的量子比特对入射探测场的反应。我们还使用最近的超导量子比特（电荷，相位和磁通量子比特）的实验数据来证明我们的方法，并显示实验实现这一建议的可能性。
2010-07-06 quant-ph
Radiation induced interaction potential of two qubits strongly coupled with a quantized electromagnetic field
在没有旋波近似的情况下，考虑两个二能级量子比特之间的距离可以是任意的，研究了腔中两个二能级量子比特与单模量子场的相互作用.我们证明了原子间存在辐射诱导相互作用势。我们用数值方法研究了系统的性质，并构造了一个简单的解析近似。结果表明，在强耦合状态下，可观测的特性基本上依赖于量子比特之间的距离。这使得人们可以对量子比特进行量子控制，这可以用于量子信息的记录和传输。
2020-09-04 quant-ph
Efficient entanglement of spin qubits mediated by a hot mechanical oscillator
固态定域电子和核自旋量子比特构成了一个有前途的平台，即使在室温下存储和操纵量子信息。然而，可扩展系统的开发需要纠缠远距离自旋的能力，这在今天仍然是一个挑战。我们提出并分析了一个有效的，预示着计划，采用奇偶校验测量的消相干自由子空间，使快速和强大的纠缠产生遥远的自旋量子比特介导的热机械振荡器。我们发现，高保真纠缠在低温，甚至环境温度下是可行的与现实的参数，并表明纠缠对可以随后利用确定性控制非核自旋之间的操作。我们的研究结果为各种固态自旋量子比特的新型量子处理架构打开了大门。
2020-11-05 quant-ph
Reservoir-Engineered Mechanical Cat States with a Driven Qubit
Faculty of Engineering Science, Ghulam Ishaq Khan Institute of Engineering Sciences and Technology（工程学院科学系，吉尔吉特-巴尔蒂斯坦工程技术大学）
通过驱动量子比特实现机械薛定谔猫态的共振工程方法，利用双声子交换过程和相干压缩项，实现确定性宏观量子叠加态。
2026-01-23 quant-ph
Single-photon switch controlled by a qubit embedded in an engineered electromagnetic environment
单光子开关是构建可扩展量子网络的重要元件。在本文中，我们提出了一个可行的方案，有效的单光子开关。所提出的开关由耦合到谐振器的三能级系统（qutrit）的最低能级对形成的量子比特的状态控制。该谐振器-谐振器系统包括所考虑的设置的开关单元。为了抑制控制量子位的Purcell弛豫，开关单元被嵌入到耦合谐振器阵列中，该耦合谐振器阵列用作在量子位跃迁频率上具有带隙的工程电磁环境。我们讨论了微波电路QED架构上考虑单光子开关的可能实现。我们表明，高开关对比度可以达到最先进的超导电路QED设置的参数。
2020-12-10 quant-ph
Mechanically Induced Correlated Errors on Superconducting Qubits with Relaxation Times Exceeding 0.4 Milliseconds
该研究制备出寿命超0.4ms的铌基transmon超导量子比特，发现脉冲管机械冲击会引发关联比特翻转误差，揭示了误差机制并为误差缓解提供了新方向。
2023-05-04 quant-ph
The Electromagnetically Induced Transparency in Mechanical Effects of Light
研究了高质量腔中纳米机械镜在耦合激光和探测激光作用下的动力学行为。我们证明了在探测频率的输出场的电磁感应透明（EIT）的模拟的存在。我们的计算显示明确的起源EIT样的倾角，以及在EIT倾角发生的范围内，从异常到正常的色散的特征变化。值得注意的是，光机械系统的泵浦探测响应与Harris及其合作者发现的Lambda系统的所有特征相同。
2010-04-24 quant-ph
Efficiently Building and Characterizing Electromagnetic Models of Multi-Qubit Superconducting Circuits
本文提出基于多端口阻抗函数并结合矢量拟合与有理函数互连的方法，高效构建多量子比特超导电路哈密顿量，并用于估计耦合速率、色散位移和弛豫时间。
2024-05-13 quant-ph
Quantum dynamics of open many-qubit systems strongly coupled to a quantized electromagnetic field in dissipative cavities
研究了在费米子和腔光子同时存在消相干和耗散的情况下，与量子化电磁腔模强耦合的多量子比特系统的量子动力学。在Lindblad近似下，导出了一类开放量子系统的解析解.它们包括相同的量子位，具有广泛的跃迁频率分布的量子位系综，以及多能级电子系统。利用态矢量的随机演化方程，得到了含时量子态振幅和可观测量的简洁解析解。我们发现，依赖于初始量子态的准备，系统可以演变成各种各样的纠缠态与量子比特之间的相消或相长干涉。特别地，腔中的耗散可以驱动系统进入与腔模式完全解耦的暗态。我们还发现了具有宽跃迁频率分布的多电子系统作为一个巨大的集体偶极与量子化腔场耦合的机制。
2021-08-30 quant-ph
Nonperturbative leakage elimination for a logical qubit encoded in a mechanical oscillator
在实现普适量子计算的过程中，连续变量系统正受到越来越多的关注。最近的几个实验已经显示了使用CV系统的可行性，例如，将量子位编码到捕获离子机械振荡器中并执行逻辑门[Nature 566，513-517（2019）]。重要的下一个步骤是保护编码的量子比特免受量子退相干，例如，由于机械振荡器与其环境之间的相互作用而产生的运动退相干。在这里，我们提出了一个计划，以抑制用于编码量子比特的单模谐振子的量子退相干，通过引入一个非微扰泄漏消除算子（LEO）专门为此目的而设计的。值得注意的是，我们的非微扰LEO可以用来解析推导精确的运动方程，而无需近似。它还使我们能够证明，这些LEO的有效性只取决于在时域中的脉冲序列的积分，而脉冲形状的细节并没有作出显着的差异时，选择适当的时间段。这种控制方法可以应用于任意温度和任意体系-浴耦合强度的体系，这使得它对一般的开放量子系统非常有用。
2020-08-23 quant-ph
Non-Markovian Entanglement Dynamics of Two Qubits Interacting with a Common Electromagnetic Field
研究了由空间距离为$r$的二能级原子组成的量子比特对与同一个电磁场相互作用但不直接相互作用时的非平衡动力学。我们的计算做了弱耦合假设，但没有玻恩或马尔可夫近似。在积分出电磁场模式后，我们写出了双量子比特系统的约化密度矩阵的演化方程。我们详细研究了两类态：A类是单参数态族，它是最高能量态和最低能量态的叠加; B类是对称Bell态和反对称Bell态的线性组合。我们的结果为一个初始的贝尔状态是类似于以前获得的Born-Markov近似下得出的相同的模型。然而，在A类状态中，行为是定性不同的：在非马尔可夫演化下，我们看不到量子纠缠的突然死亡和随后的复活，除非量子比特相距足够远。我们提供的解释，这两类国家之间的行为和预测之间的马尔可夫和非马尔可夫动力学的差异。我们还研究了这种双量子比特系统的退相干。
2009-09-01 quant-ph
Strong dispersive coupling between a mechanical resonator and a fluxonium superconducting qubit
本文实现 fluxonium 量子比特与 690 MHz 机械振荡器的强色散耦合，并据此开展声子数分辨及耗散、退相位研究。
2023-04-26 quant-ph
Decoherence by electromagnetic fluctuations in double-quantum-dot charge qubits
我们讨论了由两个横向量子点组成的电荷量子比特中由于电磁涨落引起的退相干。我们使用一个有效的电路模型来评估量子位设置中电压波动的相关性。这些相关性使我们能够估计量子比特系统的能量（T1）和相位（T2）弛豫时间。我们的理论估计的品质因数，由于退相电磁波动产生的值远高于那些在最近的实验中发现的，表明其他来源的退相干发挥主导作用。
2010-09-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Optical response properties of hybrid electro-opto-mechanical system interacting with a qubit
研究了电光机械混合系统与量子比特相互作用的光学响应。在我们实验上可行的系统中，可以实现可调谐全光开关、双光机械诱导透明（OMIT）和光机械诱导吸收（OMIA）。所提出的系统也被证明产生异常色散。基于我们的理论结果，我们提供了一个可调开关之间的OMIT和OMIA的探测场通过操纵相关的系统参数。此外，还详细讨论了子系统间相互作用引起的简正模分裂（NMS）效应，阐明了改变相互作用对NMS的影响。探测光场丰富的光学性质为可控全光开关和其他量子光子器件的研究提供了一个很好的平台。
2021-03-31 quant-ph
Analog of Electromagnetically Induced Transparency Effect for Two Nano/Micro-mechanical Resonators Coupled With Spin Ensemble
我们研究了一个耦合到自旋系综的混合纳米机械系统作为量子模拟器，以促进量子干涉效应，电磁诱导透明（EIT）。该系统由两个纳米机械谐振器（NAMR），其中每一个耦合到一个核自旋系综。它可以被视为NAMR阵列耦合到自旋系综的量子网络中的关键元件。在这里，核自旋系综作为一个长寿命的换能器来存储和传输NAMR的量子信息。该系统模拟了探针微波场驱动下的EIT效应。在低激发近似下，在大$N$（原子核数）极限下，由于自旋系综与两个NAMR的相互作用被简化为三个谐振子的耦合，出现了双EIT现象.此外，在两个吸收窗口中，群速度降低。
2011-01-11 quant-ph
Mechanical Squeezed-Fock Gravimeter
Qatar Center for Quantum Computing, College of Science and Engineering, Hamad Bin Khalifa University（卡塔尔量子计算中心，科学与工程学院，哈马德·本·哈利法大学）
提出利用杜芬振荡器驱动的机械压缩福克态量子比特重力梯度仪，通过压缩增强重力诱导跃迁率并保持质量标度，分析阻尼下信号放大与退相干速率的权衡。
2026-07-31 quant-ph
Prospects of cooling a mechanical resonator with a transmon qubit in c-QED setup
基于超导量子比特的混合器件已经成为控制宏观谐振器量子态的一个有前途的平台。量子比特所增加的非线性可以是这种控制的宝贵资源。在这里，我们研究一个混合系统组成的机械谐振器纵向耦合到transmon量子比特。量子位读出可以通过耦合到读出模式来完成，如在c-QED设置中。机械谐振器和transmon量子比特之间的耦合可以通过调制SQUID电感来实现。在这样一个三方系统中，我们分析了所有三个模式分散耦合时的机械模式的稳态占领。我们使用量子噪声和Lindblad形式主义表明，边带冷却的机械模式到其基态是可以实现的。我们进一步实验证明，热机械运动的测量是可能的色散极限，同时保持量子比特和机械模式之间的大耦合。我们的理论计算表明，单光子强耦合是在实验范围内，在这样的混合设备。
2022-05-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Coherent microwave, optical, and mechanical quantum control of spin qubits in diamond
本文综述金刚石色心自旋量子比特的相干控制技术，涵盖微波、光学及新兴机械控制方法，并探讨其在量子网络与多量子比特寄存器中的应用前景。
2023-12-11 quant-ph
Quantum Entanglement under Non-Markovian Dynamics of Two Qubits Interacting with a common Electromagnetic Field
我们研究了由两个原子组成的一对量子比特的非平衡动力学，这些原子在空间中以距离r分开，并与一个共同的电磁场相互作用，但彼此不直接相互作用。我们的计算做了弱耦合假设，但没有玻恩或马尔可夫近似。导出了两量子比特系统在积分出电磁场模式后约化密度矩阵演化的非马尔可夫主方程。它包含一个马尔可夫部分与Lindblad型运营商和nonMarkovian的贡献，其中的物理是本研究的主要重点。我们使用并发函数作为两个量子比特之间的量子纠缠的度量。详细研究了两类态：A类是最高能量叠加的单参数态族，B类是对称和反对称Bell态的线性组合。我们得到类似的行为贝尔状态在早期的结果，通过使用Born-Markov近似。然而，在A类状态中，行为是定性不同的：在非马尔可夫演化下，我们看不到量子纠缠的突然死亡和随后的复活，除非量子比特相距足够远。我们提供的解释，这两类国家之间的行为和预测之间的马尔可夫和非马尔可夫动力学的差异。我们还研究了这种双量子比特系统的退相干，发现当一个量子比特初始处于激发态时，退相干率随量子比特间隔的变化并不显著，而当一个量子比特初始处于基态时，退相干率随量子比特间隔的变化显著.
2007-01-31 quant-ph
Two-color electromagnetically induced transparency via modulated coupling between a mechanical resonator and a qubit
我们讨论了超导量子线路和纳米机械谐振器之间的调制耦合引起的能级分裂和边带跃迁。首先，我们展示了如何实现一个非常规的依赖于时间的纵向耦合之间的通量（transmon）量子比特和谐振器。考虑耦合强度的正弦调制，我们发现一阶边带跃迁可以分裂成两个。此外，我们还讨论了在红失谐场驱动下量子比特对共振探测场的光学响应。我们表明，通过调制这种纵向耦合引起的能级分裂可以使双色电磁感应透明（EIT），除了单色EIT。与原子系统中双色EIT的标准预测相反，我们在这里仅应用单个驱动（控制）场。耦合强度的单色调制等效于采用两个本征频率可调谐的机械谐振器。单色EIT的驱动探针失谐量和双色EIT的透明窗口之间的距离都可以通过调节耦合的调制频率来调节。
2018-08-13 quant-ph
Hybrid optomechanical superconducting qubit system
本研究提出一种基于纳机电穿梭装置的混合光机械超导量子比特系统，可实现量子比特与机械模式间可调的线性/二次耦合，为大规模超导电路中基于机械元件的玻色纠错提供了可能，并通过态交换量子存储协议给出初步验证。
2024-02-28 quant-ph
Quantum gravimetry with mechanical qubits
Xi’an Jiaotong University（西安交通大学）；Lanzhou University（兰州大学）
本文提出利用机械量子比特作为重力传感器，通过直接读取粒子在重力作用下的运动，实现高灵敏度的重力测量，其灵敏度随质量或声子数呈反平方根关系，优于传统方案两个数量级。
2026-04-16 quant-ph
Electromagnetic Analogs of Quantum Mechanical Tunnelling
在本文中，我们介绍了我们提出的验证和验证（V&V）的量子力学发射模型，使用类似的宏观电磁系统的方法的理论框架。我们推导出量子力学和电磁之间的对应关系，使用传输矩阵的方法，并描述了电磁模拟，将用于锚定的原子量子隧穿模拟。最后，我们通过比较量子力学和电磁系统的一些简单的，解析可解的例子来说明这种对应关系，并根据这里提出的框架概述未来的V&V工作。
2022-11-28 physics.gen-ph quant-ph
Optomechanics assisted with a qubit: From dissipative state preparation to many-body physics
我们提出并分析了非线性光学机械协议，可以通过添加一个原子的光学机械腔。特别是，我们展示了如何工程的环境，以耗散准备的机械振荡器的叠加Fock态的保真度接近一。此外，我们还讨论了如何利用腔中的单个原子通过频闪驱动多个机械振子来实现非线性多体物理。我们展示了如何通过应用相干协议或工程耗散来制备非经典多体状态。的协议进行分析，使用微扰理论退化Liouvillians和数值工具。我们的结果适用于其他系统，其中量子位通过玻色子模式耦合到机械振荡器，例如，在腔量子电动力学中。
2013-05-29 quant-ph
A maser based on dynamical backaction on microwave light
Braginsky的工作引入了辐射压力动态反作用，其中参数耦合到电磁模式的机械振荡器可以经历其刚度和阻尼率的变化。有限腔电磁衰减率可以导致机械振荡器的放大或冷却，并且特别地导致与机械振荡器的再生振荡相关联的参数振荡不稳定性，这是限制激光引力波干涉仪中的循环功率的效果。这些效应隐含地依赖于电磁腔，其耗散率大大超过机械振荡器的耗散率，这是大多数光机系统中自然满足的条件。在这里，我们考虑相反的限制，其中机械耗散被设计成主导电磁耗散，基本上颠倒了电磁和机械自由度的作用。因此，电磁场现在受到动态反作用：机械振荡器提供了一种反馈机制，可以修改电磁腔的阻尼率。我们描述了这种现象的精神Braginsky的原始描述，调用有限腔延迟和突出的耗散的作用。在以前的实验工作的基础上，我们证明了这种动态反作用在超导微波光机械电路的光。特别是，我们驱动系统以上的微波模式的参数不稳定性阈值，导致微波激射器的行动和演示注入锁定的微波激射器，稳定其频率，降低其噪声。
2017-05-18 quant-ph
Programmable Quantum Processors based on Spin Qubits with Mechanically-Mediated Interactions and Transport
针对固态自旋量子比特在大型多量子比特系统中受控相互作用和纠缠的实现难题，提出将金刚石纳米柱中的NV中心与磁功能化氮化硅机械谐振器耦合、通过机械传输实现可编程连接的方法，验证了可行性并提取出7.7(9) Hz的自旋-机械耦合，为可扩展量子信息处理提供新途径。
2023-07-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Theory of diatomic molecules in an external electromagnetic field from first quantum mechanical principles
我们研究了一个双原子分子与任意外电磁场相互作用的平移/转动/振动/电子动力学的一般问题。本文中开发的理论与各种具体应用有关。例如，通过激光对分子进行对准或定向、在光阱中捕获超冷分子、分子光学和干涉测量、在强激光存在下分子的旋转振动光谱、或从分子产生高阶谐波。从第一量子力学原理出发，在电偶极近似下，导出了一个适用于描述分子的质心、转动、振动和电子运动的分子哈密顿量.因此，在电磁场的存在下，电子和核的自由度之间的玻恩-奥本海默分离的概念被引入。DC/AC领域的限制的特殊情况下，然后分别讨论。最后，我们考虑一个微扰制度的弱直流/交流领域，并获得简单的解析公式相关的玻恩-奥本海默平移/旋转/振动分子哈密顿量。
2006-01-29 quant-ph
Quantum mechanical modeling of the CNOT (XOR) gate
我们把CNOT量子门看作是一种物理作用，即两量子比特系统在时间演化中的幺正性。这指向两个量子比特系统的相互作用哈密顿量的建模，这将对应于CNOT变换;分析自然地推广到Toffoli门。尽管相互作用哈密顿量的模型的非唯一性，分析区分，相互作用哈密顿量不违反任何全球（旋转）对称性。这迫使我们得出结论，两量子比特系统中的直接（非介导）相互作用不足以实现CNOT门。也就是说，为了能够成功地实现CNOT变换，需要中介体（即，与两个量子位交互的外部物理系统）。
1999-07-03 quant-ph
An Introduction to the Transmon Qubit for Electromagnetic Engineers
本文为电磁工程师提供transmon量子比特的易懂综述，降低超导量子计算领域的入门门槛，促进跨学科参与。
2021-06-21 quant-ph
Coherent manipulation of a Majorana qubit by a mechanical resonator
我们提出了一个混合系统组成的马约拉纳量子比特和纳米机械谐振器，实现了自旋轨道耦合超导纳米线，使用一组静态和振荡铁磁门。铁磁门在纳米线中诱导马约拉纳束缚态，其杂化并构成马约拉纳量子比特。由于这些门之一的振荡，马约拉纳量子比特可以相干旋转。通过调节栅极电压来调制局部自旋轨道耦合，可以达到量子位振荡器系统的共振，以获得相对较强的耦合。
2015-08-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
High-Coherence Quantum Acoustics with Planar Superconducting Qubits
本文将高泛音体声波谐振器与平面超导量子比特架构集成，实现了高相干量子声学，并演示了高协同度与弱耦合下的声学诱导透明机制，为声学谐振器在量子技术中的新应用奠定基础。
2024-10-14 quant-ph
Mechanically induced two-qubit gates and maximally entangled states for single electron spins in a carbon nanotube
我们从理论上分析了一个系统，其中两个电子分别被困在两个量子点的悬浮碳纳米管（CNT），受到外部交流电力驱动。两个远距离单电子自旋的间接机械诱导耦合是由CNT的自旋和机械运动之间的相互作用引起的。我们证明了两个量子比特的iSWAP门和任意的单量子比特门都可以由内禀自旋轨道耦合得到。结合iSWAP门和单量子比特门，通过改变外部电驱动场的频率和强度，可以在一个步骤中产生两个自旋的最大纠缠态。自旋-声子耦合可以通过静电移动纳米管上的电子波函数来关闭。
2015-08-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
The electromagnetic vacuum field as an essential ingredient of the quantum-mechanical ontology
摘要本文提供了支持随机零点辐射场（zpf）作为解释量子力学系统独特性质所需的基本本体成分的元素。我们表明，当一个经典粒子连接到zpf，一个激烈的，定性的动力学发生变化，最终导致量子动力学。特别是，我们证明，在平行的粒子正则变量的演化成量子算子满足基本换向器\left [ \hat{x}，\hat{p} \right ]=i \hbar，也场正则变量进行了转换，从而产生相应的创建和湮灭运营商\hat{a}^{\dagger}，\hat{a}，满足\left [ \hat{a}，\hat{a}^{\dagger} \right ]=1。这允许解释量子特征，如量子涨落、定态和跃迁，并与（非相对论）量子电动力学建立自然联系。
2022-10-28 quant-ph
Mechanical Purcell Filters for Microwave Quantum Machines
在电路量子电动力学中，测量超导量子比特的状态引入了损耗通道，该损耗通道可以通过Purcell效应增强自发发射，从而降低量子比特的寿命。这种衰减可以通过经由Purcell滤波器执行测量来减轻，该Purcell滤波器禁止量子比特跃迁频率处的信号传播。如果滤波器在读出腔频率处也很好地匹配，则它将保护量子位不受退相干通道的影响，而不会牺牲测量速度。我们提出并分析了一个机械浦塞尔过滤器，我们也制造和表征在室温下的设计。该滤波器由薄膜锂酸盐中的纳米机械谐振器阵列组成，以梯形拓扑连接，串联和并联谐振被布置为产生带通响应。这些滤波器中适度的占地面积，陡峭的频带边缘和没有串扰使它们成为目前用于微波量子机器的类似电磁版本的新颖且有吸引力的替代品。
2019-05-21 quant-ph
Synchronization of a superconducting qubit to an optical field mediated by a mechanical resonator
研究了在光机电混合系统中，超导量子比特通过机械谐振器与外光场的同步。利用量子轨道方法研究了同步问题。在一个量子比特的偏振矢量，其中量子比特旋转的偏振矢量的双稳性，观察到一个单一的量子轨迹运行。其中一个稳定状态下的旋转与外部光驱同步。当轨道的数量显著增加时，量子位不再显示双稳态。然而，仍然观察到具有较少量子涨落的同步。该方案可用于通过同步将微波量子比特旋转的相位转移到长寿命的光子，这可能在长距离量子通信中找到应用。此外，这种混合系统可以用来研究量子同步。
2022-05-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Is an Electromagnetic Extension of the Schroedinger Equation Possible?
本文研究了自由电磁场相位与量子力学相位等价的思想，试图通过对薛定谔方程的修正来实现这一思想，并假定物理上有效的实现与U（1）规范和伽利略不变性相容。结果表明，这种扩展的薛定谔方程不存在，这也意味着，尽管它们的表面相似的量子力学相位是本质上不同于电磁一个。
1997-10-08 quant-ph
Quantum squeezing in a nonlinear mechanical oscillator
本研究通过参数驱动超导量子比特实现千兆赫机械谐振器的基态压缩，并利用失谐耦合引入可调非线性，构建机械压缩克尔振子，制备非高斯量子态，为量子计量和传感提供新途径。
2023-12-26 quant-ph
Quantum state preparation, tomography, and entanglement of mechanical oscillators
精密设计的机械振荡器可以计时、过滤信号和感知运动，使其成为当今技术领域不可或缺的一部分。这些独特的能力促使机械设备通过与工程量子线路接口而进入量子领域。将微波频率的机械共振器与超导装置结合的提议，暗示了强大的量子声学处理器的可能性。同时，在几个力学系统中的实验已经证明了量子态的控制和读出，声子数分辨率，以及声子介导的量子比特-量子比特相互作用。目前，这些声学平台缺乏能够用单个量子比特控制多个机械振荡器的量子态的处理器，以及纠错所需的机械态的快速量子非破坏测量。在这里，我们使用一个超导量子比特来控制和读出一对纳米机械谐振器的量子态。我们的设备能够进行快速量子位力学交换操作，我们使用它来确定性地操纵机械状态。通过将量子比特同时置于两个机械谐振器的强色散区，我们通过拉姆齐测量确定了谐振器的声子数分布。最后，我们提出了量子层析成像的准备非经典和纠缠的机械状态。我们的结果代表了一个具体的步骤，以反馈为基础的操作的量子声学处理器。
2021-10-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Electromagnetic Simulation and Microwave Circuit Approach of Heat Transport in Superconducting Qubits
超导电路中量子热输运的研究对于进一步理解量子力学与热力学之间的联系以及量子信息的可能应用具有重要意义。已经设计并测量了第一批实验实现的设备，这些设备展示了由量子比特介导的光子热传输。出于对这些实验结果的分析，以及未来的实验设计，我们使用Sonnet软件通过电磁模拟来数值评估量子比特谐振器器件在线性电路区域中的光子热输运，并与微波电路理论进行比较。我们表明，该方法是一个强大的工具来计算热传输和预测不必要的寄生共振和背景。
2022-07-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Electromagnetic waves propagation through an array of superconducting qubits: manifestations of non-equilibrium steady states of qubits
研究了电磁波在嵌入低耗散传输线的超导量子比特阵列（即相干二能级系统）中的传播。我们专注于近共振的情况下的频率的EW $ω\simeq ω_q$，其中$ω_q$是量子比特频率。在此极限下，我们导出了有效的动态非线性波方程，从而可以得到与频率有关的EWs透射系数$D(ω)$。在线性区域和相对较宽的频率范围内，我们得到了$D(ω)$在单个量子比特和由大量密集排列的量子比特组成的链的情况下的强共振抑制。然而，在窄频率区域中，量子比特链允许具有大大增强的$D(ω)$的EW的谐振传输。在非线性制度实现了一个中等功率的微波辐射，我们预测和分析的特点是高，低值的$D(ω)$状态之间的各种转变。这些转变是在这种状态下实现的量子位阵列的非平衡稳态的表现。
2019-02-25 cond-mat.supr-con quant-ph
Quantum acoustics with superconducting qubits
设计和操纵不同类型的量子力学物体的能力使我们能够利用它们的独特性质，创造有用的混合技术。到目前为止，复杂的量子态和精细的量子控制已经在从囚禁离子到超导谐振器的系统中得到了证实。最近，有许多努力将这些演示扩展到复杂的宏观物体的运动。这些机械物体具有重要的应用，如量子存储器或传感器，用于测量和连接不同类型的量子系统。特别是，已经有一些实验将运动耦合到非线性量子对象，如超导量子比特。这为在机械自由度中创建、存储和操纵非高斯量子态提供了可能性。然而，在实现对机械运动的复杂量子控制之前，我们必须实现具有长相干时间的系统，同时保持足够的相互作用强度。这些系统应该以一种简单而稳健的方式实现，以便将来增加复杂性和可扩展性。在这里，我们实验证明了一个高频体声波谐振器，是强耦合到超导量子比特使用压电换能器。与以前的量子位力学系统实验相比，我们的设备只需要简单的制造方法，将相干时间延长到许多微秒，并提供对多种声子模式的可控访问。我们使用这个系统来演示耦合量子比特-声子系统的基本量子操作。对当前设备的直接改进将允许类似于光学和微波谐振器中所示的先进协议，从而为实现混合量子技术提供新的资源。
2017-03-01 quant-ph
Strong Coupling between a Topological Qubit and a Nanomechanical Resonator
我们描述了一个方案，使一个强的拓扑量子比特和磁化纳米机械谐振器的量子化运动之间的相干耦合。这种耦合是通过在量子相位控制器下将磁性尖端阵列连接到纳米机械谐振器来实现的，该量子相位控制器相干地控制拓扑量子比特的能隙。结合单量子比特的旋转，强耦合使得拓扑和机械量子比特的混合系统上的任意幺正变换成为可能，并且可能为拓扑和光学量子比特之间的量子信息传递铺平道路。数值模拟结果表明，拓扑量子比特和机械量子比特之间的量子态传输和纠缠分布可以实现高保真度。
2013-01-19 quant-ph
Driving a mechanical resonator in to coherent states via random measurements
我们提出了动力学计划工程相干态的机械谐振器耦合到一个辅助，超导磁通量子比特。当通量量子比特被反复投射到它的基态时，它以概率的方式驱动机械谐振器进入相干态，尽管这是一种预示性的方式。假设在协议期间没有对机械谐振器的状态的操作，则仅在位移参数的特定值之前成功地生成相干状态。可以以对机械谐振器的初始状态进行一次操作为代价来克服该限制。我们讨论了实验实现所提出的计划的可能性。
2013-11-15 quant-ph
Continuous dynamical decoupling of a single diamond nitrogen-vacancy center spin with a mechanical resonator
来自不受控制的环境噪声的不均匀退相可以限制量子传感器或量子比特的相干性。对于诸如金刚石中的氮空位（NV）中心的固态自旋量子位，环境噪声的主要来源是由于附近的顺磁杂质和偏置磁场中的不稳定性引起的磁场波动。在这项工作中，我们使用金刚石机械谐振器产生的交流应力来设计一个修饰的自旋基，其中单个NV中心量子位对其磁环境不太敏感。对于这个保护基的热隔离子空间中的量子位，我们通过施加$Ω=581\pm2$ kHz机械拉比场来延长退相时间$T_2^*$从$2.7\pm0.1$ $μ$ s到$15\pm1$ $μ$ s。此外，我们开发了一个模型，定量预测$Ω$和$T_2^*$之间的关系，在穿着的基础。我们的模型表明，磁场波动和超精细耦合附近的核自旋的组合限制了在这里访问的$Ω$的范围内的保护相干时间。我们发现，振幅噪声在$Ω$将占主导地位的退相较大的驱动场。
2015-10-05 quant-ph
Squeezing of mechanical motion via qubit-assisted control
我们提出了一种反馈控制机制的机械振荡器的声子模式的压缩。我们展示了如何在适当的工作条件下，一个简单的绝热方法是能够诱导机械压缩。然后，我们超越了这样一个工作点的限制，并证明了通过使用重复的测量和重新初始化的状态耦合到振荡器的二能级系统的辅助诱导的静态压缩。我们的非自适应反馈回路提供了有趣的可能性量子态工程和开放系统的情况下转向。
2015-01-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Skyrmion-mechanical hybrid quantum systems: Manipulation of skyrmion qubits via phonons
针对skyrmion量子比特多比特扩展难题，提出磁耦合纳米机械悬臂的混合量子方案，用声子作接口操控远距量子比特，线性驱动可指数增强耦合，还可研究拓扑声子及手性相互作用，为磁性微结构量子研究提供平台。
2024-04-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Computational Electromagnetics Meets Spin Qubits: Controlling Noise Effects in Quantum Sensing and Computing
针对自旋量子比特器件中低频近场电磁涨落噪声难以控制的问题，研究人员借助基于体积分方程的快速精确求解器，提出量子计算电磁学框架，拓展了计算电磁学的应用场景，为提升相关量子器件性能提供了新路径。
2024-09-17 physics.comp-ph physics.optics quant-ph
Quantification of complementarity in multi-qubit systems
互补性最初是作为一个定性概念引入的，用于讨论经典不相容的量子力学对象的性质。最近，互补性已经成为经典不相容性质之间的\emph{quantitative}关系，例如干涉条纹的可见性和“哪条路”的信息，但也是纯粹的量子力学性质之间的关系，例如纠缠的度量。我们讨论了2-，3-，或\textit{n}量子比特系统的不同互补关系。利用核磁共振技术，我们在一个双量子比特系统中实验验证了其中的一些互补关系。
2005-07-20 quant-ph
Decoherent many-body dynamics of a nano- mechanical resonator coupled to charge qubits
被认为是在与谐振器接触的声子浴和量子比特的不可逆衰减的影响下耦合到纳米机械谐振器的电荷量子比特的动力学。我们分析的重点是致力于多体纠缠和耦合到水库所产生的影响。它示出，尽管损失，纠缠形成可能仍然持续相对较长的时间，它是特别强大的对温度依赖性的水库。与系统参数的控制一起，该系统因此可以特别适合于量子信息处理。此外，我们的结果揭示了开放量子多体系统的演化。例如，由于固有的量子位-量子位耦合，我们的模型与驱动XY自旋模型相关。
2010-03-14 cond-mat.supr-con quant-ph
Quantum metamaterials: Electromagnetic waves in a Josephson qubit line
我们考虑经典电磁波通过传输线的传播，传输线由超导谐振器中的相同超导电荷量子比特形成。由于量子位可以在量子态的相干叠加，我们表明，这样的系统表现出有趣的新效果，如一个"呼吸"的光子晶体与振荡带隙，和"量子阿基米德螺旋"的传输，在任意控制的速度，约瑟夫森等离子体波通过传输线。这些效应的关键成分是约瑟夫森传输线的光学性质由量子比特的量子相干态控制。
2007-12-19 cond-mat.other cond-mat.supr-con quant-ph
