Nonreciprocal microwave signal processing with a Field-Programmable Josephson Amplifier
我们的现场可编程约瑟夫森放大器（FPJA）的设计和实施报告-一个紧凑的和无损的超导电路，可以编程\textit{in situ}由一组微波驱动器执行互易和非互易频率转换和放大。在这项工作中，我们演示了四种工作模式：频率转换（$-0.5~\mathrm{dB}$传输，$-30~\mathrm{dB}$反射），循环（$-0.5~\mathrm{dB}$传输，$-30~\mathrm{dB}$反射，$30~\mathrm{dB}$隔离），相位保持放大（增益$>20~\mathrm{dB}$，$1~\mathrm{photon}$的添加噪声）和定向相位保持放大（$-10~\mathrm{dB}$反射，$18~\mathrm{dB}$正向增益，$8~\mathrm{dB}$反向隔离，$1~\mathrm{photon}$的添加噪声）。该系统表现出定量与理论预测。基于Nb/Al-AlO $_x$ /Nb Josephson结的梯度超导量子干涉器件（SQUID），FPJA对磁通噪声具有一阶不敏感性，可在低温下无磁屏蔽工作。由于其灵活的设计和与现有超导制造技术的兼容性，FPJA提供了一条直接的途径，可以与超导量子电路（如量子比特或微波光机系统）进行片上集成。
2016-12-05 quant-ph
Demonstration of a Tunable Non-Hermitian Nonlinear Microwave Dimer
本文提出一种可调谐非厄米非线性微波二聚体，通过分离前向与后向能量路径精确控制相位非互易跃迁动力学，理论与数值模型定量重现了弱驱动透射谱、极限环及锁相同步效应，对传感、神经形态计算和量子网络等领域具有重要意义。
2025-08-14 quant-ph
Three-wave mixing with three incoming waves: Signal-Idler Coherent Cancellation and Gain Enhancement in a Parametric Amplifier
光学和超导微波电路中的相干、纯色散三波混频系统可以作为参量放大器操作，从一个频率的泵浦波放大信号和较低频率的闲频波产生。在这里，我们演示了使用约瑟夫森放大器的互易过程中，相干施加的信号和空闲光束上转换到泵浦频率。对于信号和闲频光束足够强，显着耗尽泵，我们表明，这种相互作用的过程（“相干抵消”）导致大，相敏调制，甚至增强放大器增益，与理论预测吻合得很好。
2013-01-08 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Superconducting cavity piezo-electromechanics: the realization of an acoustic frequency comb at microwave frequencies
我们提出了一个非线性多模超导电声系统，超导动力学电感和压电强耦合之间的相互作用建立了一个有效的克尔非线性之间的多个声学模式在10 GHz的，很难实现通过固有的机械非线性。通过激发这种多模克尔系统与一个单一的微波音，我们进一步证明了一个相干的电声频率梳，并提供理论上的理解多模非线性相互作用的超强耦合限制。这种非线性超导电声系统揭示了多模谐振器系统的主动控制，并提供了一个使平台的微波频率下的微梳的动态研究。
2022-07-12 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Microwave quantum diode
本文提出一种利用超导磁通量子比特非线性的紧凑微波量子二极管，实验实现高传输整流比，可支持多读出通道扩展。
2023-04-03 cond-mat.supr-con quant-ph
Cryogenic Multiplexing Control Chip for Superconducting Quantum Processor
Tsinghua University（清华大学）；Beijing National Research Center for Information Science and Technology（北京信息科学与技术国家研究中心）；Beijing Innovation Center for Future Chips, Tsinghua University（清华大学未来芯片创新中心）
该研究提出一种低温多路复用控制芯片（MCC），可通过单根微波电缆控制多个超导量子比特，经仿真验证其性能，能减少微波控制线数量，助力大规模超导量子处理器研发。
2026-10-15 quant-ph
A dissipative quantum reservoir for microwave light using a mechanical oscillator
从精确测量到控制单个量子系统，系统与其环境的隔离通常是可取的;然而，耗散也可以是一种有用的资源。值得注意的是，工程耗散使得原子、离子或超导量子比特的量子态的制备以及它们的稳定化成为可能。这是通过适当地设计耦合到由电磁模式形成的耗散冷储存器来实现的。类似地，在腔机电和光机械领域中，对机械振荡器的控制利用电磁自由度的固有冷耗散性质。打破这种范式，最近的理论工作已经考虑了相反的制度，其中机械振荡器的耗散占主导地位，并提供了一个冷的，耗散水库的电磁模式。在这里，我们实现了微波腔光机系统中的这种反向耗散制度，并实现了准瞬时，微波光的冷水库。耦合到这个水库能够操纵微波腔的敏感性，对应于微波场的动态反作用控制。此外，我们观察到参数不稳定性的开始，即微波的受激发射（激射）。同样重要的是，水库可以作为一种有用的量子资源。我们证明这一点，采用工程冷水库实现大增益（40分贝以上）相位保持微波放大器，操作0.87量子以上的限制由量子力学施加的附加噪声。这种耗散冷库形成微波纠缠方案的基础，耗散量子相变的研究，具有无限增益带宽产品的放大器和非互易设备，从而扩展了量子限制微波操纵技术的可用工具箱。
2016-09-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Evaluation of Circular Complex Permeability in Single-Crystal Yttrium Iron Garnet at Cryogenic Temperatures
本文提出利用TE11n圆偏振谐振模式在300 K至2 K下直接测量低损耗铁氧体圆复数磁导率，并以单晶YIG验证其可提取饱和磁化强度和阻尼常数。
2025-08-19 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph quant-ph
Wideband Josephson Parametric Isolator
针对超导量子计算机中分立微波隔离器体积大的问题，提出基于DC-SQUID磁通调制的双端口集成隔离电路，利用三波混频实现非互易传输，在600 MHz带宽内方向性大于15 dB。
2023-06-23 cond-mat.supr-con quant-ph
Full control of superconducting qubits with combined on-chip microwave and flux lines
随着量子计算领域向更大规模的设备发展，多路复用将对规模化量子处理器至关重要。虽然多路复用读出是超导设备的常见做法，相对较少的工作已经报告的磁通量和微波控制线的组合。在这里，我们提出了一种方法，将微波线和磁通线到一个单一的“XYZ线”。这种组合控制线使我们能够执行快速单量子位门，并将通量信号传递到量子位。测量的量子位的弛豫时间与采用单独控制线的最新设备相当。我们用随机基准测试单量子比特门的保真度，达到99.5%以上的保真度，我们证明XYZ线原则上可以用来运行参数纠缠门。
2021-07-13 quant-ph
Control of multi-modal scattering in a microwave frequency comb
本文通过精确控制三个泵浦的相对相位，在95模式微波频率梳中实现了方梯关联图，实验与理论吻合，并展示了该方法向更多模式和泵浦扩展以定制关联图拓扑的潜力。
2024-07-01 quant-ph
Thermal management and non-reciprocal control of phonon flow via optomechanics
物理系统中的工程声子输运是材料研究中的一个感兴趣的主题，在控制能量和热传递中起着至关重要的作用。特别令人感兴趣的是非互易声子系统，其直接类比于电二极管，提供能量的定向流动。在这里，我们提出了一种工程纳米结构材料，其中可调谐的非互易声子传输是通过光机械耦合实现的。我们的方案依赖于打破时间反演对称性的空间变化的激光驱动，操纵低能量声学声子。此外，我们利用最近的发展，通过控制散射机制，如使用合金和引入无序操纵高能声子。这些组合的方法使我们能够设计一个声隔离器和一个热二极管。我们提出的器件将在基于声子的信息处理和低温下的热管理方面产生潜在的影响。
2018-03-23 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Multipartite entanglement in a microwave frequency comb
离散量子比特的多体纠缠已经取得了重大进展，但连续变量系统可能会提供一个更可扩展的路径，以实现大的合奏纠缠。我们证明了在双色泵浦的约瑟夫森参量放大器产生的微波频率梳中的多体纠缠。我们发现64个相关模式的传输线使用多频数字信号处理平台。在七种模式的子集中验证了完全不可分离性。在不久的将来，我们的方法可以扩展到产生更多的纠缠模式。
2023-03-27 quant-ph
Continuous-variable square-ladder cluster states in a microwave frequency comb
本文通过三泵浦约瑟夫森参量放大器在微波频率梳中生成最多94个qumode的方梯连续变量簇态，并以零化子压缩和双模压缩验证其纠缠结构。
2025-05-09 quant-ph
Enhanced dynamic nuclear polarization via swept microwave frequency combs
动态核极化（DNP）使磁共振信号的巨大增益成为可能，并大大加速了NMR/MRI成像和光谱学。与传统的连续波技术不同，利用全电子光谱的DNP方法很有吸引力，因为它们允许所有电子直接参与超极化过程。这种方法通常需要在宽电子线宽上扫描微波辐射以激发DNP，但通常效率低下，因为受绝热性要求约束的扫描很慢。在本文中，我们开发了一种技术，以克服DNP瓶颈设置的慢扫描，采用扫频微波频率梳，增加了有效的极化转移事件的数量，同时尊重绝热约束。这允许DNP增强中的乘法增益，与梳频率的数量成比例，并且仅受超精细介导的电子线宽的限制。我们展示了在低场粉末微金刚石中13 C核的光学超极化技术，相对于在7 T下测量的热信号，DNP增强从30增加到100。对于低浓度的宽线宽电子自由基，例如TEMPO，这些倍增增益可以超过一个数量级。
2018-07-19 physics.app-ph physics.atom-ph physics.chem-ph
Quantized decay charges in non-Hermitian networks characterized by directed graphs
本研究提出一类以有向图建模的非厄米系统，展现纯指数衰减模式，并定义量子化衰减电荷作为新拓扑不变量，推导普适条件并实验验证，为光子学等应用开辟道路。
2025-10-09 physics.optics quant-ph
Non-reciprocal dynamics and the non-Hermitian skin effect of repulsively bound pairs
本文研究了耦合工程环境的Bose-Hubbard模型中排斥束缚对（doublon）的动力学，通过引入新的耗散子解析证明其遵循Hatano-Nelson模型，从而引发相互作用诱导的非厄米趋肤效应，并实现单粒子与doublon的相反方向性传播。
2024-08-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Nonlinear collective dynamics and microwave comb generation in a diamond maser
Saarland University（萨尔兰大学）；University College London（伦敦大学学院）
该研究在室温氮空位金刚石微波激射器中发现随泵浦功率升高的三个动力学阈值，实现了微波梳产生，确立其作为非线性非平衡光-物质动力学研究的室温平台。
2026-08-20 physics.optics quant-ph
Multiplexed microwave resonators by frequency comb spectroscopy
NEST, Istituto Nanoscienze-CNR and Scuola Normale Superiore（纳米科学研究所-意大利国家研究委员会及比萨高等师范学院）；VTT, Technical Research Centre of Finland Ltd（芬兰技术研究中心有限公司）；Department of Physics and Astronomy, University of Florence（佛罗伦萨大学物理与天文学系）
利用频率梳光谱学技术，实现多路微波谐振腔的同时探测与频率多路复用，展示了在不同温度环境下谐振器品质因子估计的等价性。
2026-02-09 cond-mat.supr-con quant-ph
Non-reciprocal Ising gauge theory
University of Cambridge（剑桥大学）
非互易性和几何 frustrated 性使多体系统避免晶格秩序，表现出复杂液态行为。本文展示其相互作用产生新颖结构和动力学现象，通过非互易耦合的伊辛规范理论，发现 Wilson 环可观测量的线性渐进尺度及准粒子对束缚长度。
2026-04-03 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
