Suppressed crosstalk between two-junction superconducting qubits with mode-selective exchange coupling
固定频率的量子比特可能会受到永远在线的相互作用的影响，从而抑制独立控制。在这里，我们解决这个问题，通过实验证明了超导体系结构使用量子位，包括两个电容并联约瑟夫森结串联连接。历史上被称为可调谐耦合量子位（TCQ），这种双结量子位支持具有不同频率和空间对称性的两种模式。通过选择性地只耦合一种类型的模式，并使用其他作为我们的计算基础，我们大大抑制了数据模式之间的串扰，同时允许全微波双量子比特门。
2021-11-22 quant-ph
Low Crosstalk in a Scalable Superconducting Quantum Lattice
针对超导量子电路扩展中的串扰等挑战，本文提出一种包含16个固定频率transmon量子比特的4x4可扩展方形晶格，采用3D集成架构与片外电感分流抑制寄生模式，实现了低串扰与低单比特门误差，为量子纠错提供了途径。
2025-05-28 quant-ph
Crosstalk-mitigated microelectronic control for optically-active spins
本文提出一种基于晶圆厂微电子技术的串扰抑制方案，在小于100 μm间距下无需量子比特失谐即可寻址固态自旋，通过主动消除将相邻位点的微波串扰降至不可检测水平，有效提升了紧密排列量子比特的自旋相干性，为跨量子平台的可扩展控制迈出一步。
2025-07-11 physics.app-ph quant-ph
Crosstalk in Multi-Qubit Fluxonium Architectures with Transmon Couplers
QuTech and Kavli Institute of Nanoscience, Delft University of Technology（代尔夫特理工大学量子纳米科学卡弗里研究所）
本研究探讨了多量子比特流形架构中使用Transmon耦合器的串扰问题，通过减少耦合强度和动态调整非工作Transmon，提升了门保真度并增强了对电容耦合和微波串扰的鲁棒性。
2026-03-10 quant-ph
Alibaba Cloud Quantum Development Platform: Surface Code Simulations with Crosstalk
我们在一系列笔记中报告了我们在阿里云量子开发平台（AC-QDP）上的工作。AC-QDP提供了一套工具，用于帮助开发量子计算算法和量子处理器，并由部署在阿里云上的大规模经典模拟器提供支持。在这篇笔记中，我们模拟了一个距离为3的逻辑量子比特编码的17量子比特表面码使用实验噪声参数的平面电路QED架构中的transmon量子比特。我们的模拟功能串扰引起的ZZ相互作用。我们表明，在当前阶段的噪声水平，串扰的逻辑量子比特的相移有很大的贡献。这导致总相位翻转概率为$\sim 0.6\%$，比不考虑串扰时的预期高约$60\%$。这表明，对于所考虑的代码，当前噪声参数接近但尚未满足盈亏平衡容错机制。
2020-02-20 quant-ph
Low crosstalk modular flip-chip architecture for coupled superconducting qubits
本文提出一种低串扰模块化倒装芯片架构，通过电浮动芯片实现耦合超导量子比特的简单组装，并验证了横向耦合开关比约50、zz串扰约0.7 kHz及隔离度>60 dB的性能。
2025-04-25 quant-ph
Hybrid Microwave Radiation Patterns for High-Fidelity Quantum Gates with Trapped Ions
我们提出了一种方法，结合连续和脉冲微波辐射模式，以实现强大的超精细囚禁离子之间的相互作用放置在磁场梯度。更具体地说，我们的计划显示连续微波驱动调制相位，相位翻转，和$π$脉冲。这导致高保真纠缠门，其对磁场波动、微波幅度变化和串扰效应具有弹性。我们的协议运行与任意值的微波功率，其中包括技术相关的情况下，低微波强度。我们证明了我们的方法的性能与详细的数值模拟，考虑到退相干的主要来源。
2020-03-03 quant-ph
Quantum crosstalk analysis for simultaneous gate operations on superconducting qubits
本文理论分析了超导量子比特架构中同时门操作的量子串扰影响，揭示了交叉驱动错误和寄生次近邻相互作用是导致性能退化的关键，强调了在可扩展架构中平衡目标与旁观比特错误的重要性。
2022-02-08 quant-ph
Inherent flux crosstalk and coupler-driven single-qubit gates in superconducting circuits
University of Konstanz（康斯坦茨大学）
研究超导量子比特中时变磁通引起的串扰，发现电容耦合量子比特间出现交叉电压驱动，并证明可利用耦合器实现快速单比特门，可能消除独立微波XY控制线。
2026-06-09 cond-mat.supr-con quant-ph
Microwave-activated two-qubit gates for fixed-coupling and fixed-frequency transmon qubits
针对固定频率transmon量子比特架构扩展面临的控制灵活性不足等问题，提出仅向固定频率耦合器施加微波脉冲的两量子比特门方案，可在150ns内实现保真度超0.999的CZ门并有效抑制态泄漏。
2024-10-10 quant-ph
Deterministic transfer of an unknown qutrit state assisted by the low-Q microwave resonators
Qutrits（即，三能级量子系统）由于其大的希尔伯特空间而可用于实现许多量子信息和通信任务。在这项工作中，我们提出了一个方案，以转移一个未知的量子态之间的磁通量子耦合到两个超导共面波导谐振器。这种量子态转移可以在不需要测量的情况下确定地实现。由于谐振腔光子在操作时间期间被虚拟地激发，所以由谐振腔衰减引起的退相干和不想要的谐振腔间串扰被极大地抑制。此外，我们的方法可以适用于其他固态qutrits耦合到电路谐振器。数值模拟结果表明，利用电流电路QED技术实现两量子态之间量子态的高保真传输是可行的。
2018-02-28 quant-ph
Spectator-transition crosstalk in a spin-3/2 silicon-vacancy qudit in silicon carbide revealed by broadband Ramsey interferometry
Gwangju Institute of Science and Technology（光州科学技术院）；Linköping University（林雪平大学）；National Institutes for Quantum Science and Technology (QST)（国立量子科学和技术研究院）；Tohoku University（东北大学）；Korea Multi-purpose Accelerator Complex, Korea Atomic Energy Research Institute（韩国多功能加速器装置，韩国原子能研究所）
利用宽带拉姆齐干涉测量，揭示了4H-SiC中硅空位量子位的旁观者跃迁串扰，并建立了确定性六分支结构模型，为多能级控制提供了实用框架。
2026-10-14 quant-ph
Individual-Ion Addressing with Microwave Field Gradients
单个量子位寻址是量子信息处理的许多实例的先决条件。我们证明了这种能力的捕获离子量子比特与微波近场提供的电极结构集成到一个微加工的表面电极陷阱。我们描述了四种方法，可用于量子信息实验与超精细水平的量子比特。我们对两个相距4.3 μ m的25 Mg+离子实施了单独控制，发现自旋翻转串扰误差在10^（-3）的数量级。
2012-11-04 physics.atom-ph quant-ph
Microwave-activated conditional-phase gate for superconducting qubits
我们引入了一个新的纠缠门之间的两个固定频率的量子位静态耦合通过微波谐振器总线，它结合了以下理想的品质：全微波控制，可观的量子位分离，减少串扰和泄漏错误，并能够作为一个两个量子位条件相位门。在两个transmon量子比特的较高能量（非计算）状态之间明确设计了一个固定的、始终开启的相互作用，然后通过微波驱动器在未受扰动的量子比特子空间上“激活”一个条件相位门。我们实现这种微波激活的条件相位门的保真度从量子过程层析成像的87%。
2013-07-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Hardware-Efficient Microwave-Activated Tunable Coupling Between Superconducting Qubits
在量子比特之间产生高保真、可调的纠缠对于实现基于门的量子计算至关重要。在超导电路中，可调相互作用通常使用通量可调量子比特或耦合元件来实现，增加了控制复杂性和噪声源。在这里，我们实现了一个可调的$ZZ$相互作用之间的两个transmon量子比特与固定的频率和固定的耦合，诱导驱动两个transmon非共振。我们展示了比静态耦合大一个数量级的可调谐耦合，并改变了相互作用的符号，从而能够消除空闲耦合。此外，这种相互作用适用于大型量子处理器：可以灵活选择驱动频率以避免杂散跃迁，并且因为两个transmons都被驱动，所以它对微波串扰有弹性。我们应用这种相互作用，以实现一个控制相位（CZ）门的栅极保真度$99.43(1)\%$的周期基准测量，我们发现的保真度是有限的不相干的错误。
2021-05-12 quant-ph
Integrating planar circuits with superconducting 3D microwave cavities using tunable low-loss couplers
本研究设计测试了超导3D微波腔与2D电路的低损耗可调接口，集成环形天线与约瑟夫森结耦合元件，实现了宽范围高速耦合调谐，损耗低且无微波干扰，适用于高光子数场景。
2023-06-15 quant-ph
High Coherence Plane Breaking Packaging for Superconducting Qubits
我们展示了一个专门设计的超导量子处理器的pogo pin封装，不能从芯片侧面访问的中心量子位）。在两个名义上相同的超导量子处理器的pogo封装，使用市售的零件，并需要适度的加工公差，在低温（10 mK）在稀释冰箱中进行两个实验，都发现表现出与处理器在标准的平面封装与引线键合的控制和读出信号从边缘进来。单量子位和双量子位门错误也通过随机基准测试来表征。更详细的串扰测量表明，在量子比特频率下的串扰水平小于-40 dB，从而打开了与可扩展量子比特架构集成的可能性。
2018-02-14 quant-ph
Driving Rydberg-Rydberg transitions from a co-planar microwave waveguide
本文报道了共面固态波导中氦里德伯原子系综与微波场的相干相互作用。用选择性电场电离方法研究了主量子数在30 ~ 35范围内的态在25 ~ 38 GHz频率范围内的Rydberg-Rydberg跃迁。一个实验装置冷却到100 K被用来减少黑体辐射的影响。从波导的表面发出的不均匀，杂散电场已被其特征在于在频率和时间分辨的测量和相干时间的里德伯原子的顺序为250纳秒已被确定。
2011-10-06 physics.atom-ph quant-ph
Optimized Planar Microwave Antenna for Nitrogen Vacancy Center based Sensing Applications
金刚石中的单个氮空位（NV）色心是多用途的、基于自旋的量子传感器。使用在2.5和3.5 GHz之间的典型频率范围内的微波相干控制NV中心的自旋对于感测应用是必要的。在这项工作中，我们提出了一个带状线为基础的，平面，Ω形微波天线，使可靠地操纵NV自旋。我们找到了一个最佳的天线设计使用有限积分模拟。我们在低成本的透明玻璃基板上制造天线。我们在大约400 × 400 μm^2的区域内展示了高度均匀的微波场，同时在NV中心的集合中实现了高达10 MHz的高拉比频率。
2021-08-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other quant-ph
Microwave control electrodes for scalable, parallel, single-qubit operations in a surface-electrode ion trap
我们提出了一个表面离子阱设计，结合微波控制电极的近场单量子比特控制。电极被布置成在一个阱区中提供微波场的任意频率、振幅和偏振控制，而类似的一组电极用于使相邻区中的残余微波场为零。选择几何形状以将残余场减少到0.5%水平而不使场归零;对于实际微波幅度和相位漂移，通过归零，串扰可以保持接近0.01%水平。使用标准的光刻和电镀技术，我们已经制作了一个证明的原则电极阵列与两个捕获区。我们讨论的微波驱动系统的要求和前景的可扩展性，一个大的二维陷阱阵列。
2013-10-14 physics.atom-ph quant-ph
Transferring entangled states of photonic cat-state qubits in circuit QED
提出了一种将两个光子猫态量子比特（cqubit）的量子纠缠态从两个微波腔转移到另外两个微波腔的方法。这一方案是用四个微波谐振腔耦合到一个超导磁通量子阱来实现的。由于采用了四个不同频率的谐振腔，腔间串扰显著降低。由于仅使用一个耦合器qut，电路资源被最小化。纠缠转移只需一步操作，因此该方案非常简单。在态转移过程中，耦合器qutrit的第三能级没有被填充，因此从较高能级的退相干被大大抑制。数值模拟结果表明，利用电流电路QED技术实现两个cqubit纠缠态从两个传输线谐振器到另外两个传输线谐振器的高保真传输是可行的.该方案具有普适性，可以在广泛的物理系统中实现同样的任务，例如四个微波或光学腔，它们耦合到一个自然或人工三能级原子。
2020-03-31 quant-ph
Microwave guiding of electrons on a chip
电子在自由空间中的运动使得人们能够探索基本物理学，如物质的波动性质，Aharonov-Bohm和Hanbury Brown-Twiss效应。另外，对电子外部自由度的精确控制已被证明对于全新类型的实验至关重要，例如潘宁陷阱中电子质量和磁矩的高精度测量。有趣的是，电子在交变四极子的纯电场中的禁闭很少被考虑。平面芯片基离子阱的发展的最新进展表明，这种技术可以应用于使全新的实验与电子束在多功能电位引导。在这里，我们展示了横向约束的低能电子束在线性四极波导的基础上微结构的平面电极和微波频率驱动。一个新的引导物质波系统将产生，从电子干涉测量到新型的非侵入性电子显微镜的应用范围。
2010-12-10 quant-ph
Fast microwave-driven two-qubit gates between fluxonium qubits with a transmon coupler
QuTech and Kavli Institute of Nanoscience, Delft University of Technology（代尔夫特理工大学量子技术与卡弗里纳米科学研究所）；Netherlands Organization for Applied Scientific Research (TNO)（荷兰应用科学研究组织（TNO））；Quantum Engineering Centre for Doctoral Training, H. H. Wills Physics Laboratory and Department of Electrical and Electronic Engineering, University of Bristol（布里斯托大学量子工程博士培训中心、H.H.威尔斯物理实验室及电气与电子工程系）
本研究通过精心设计的微波驱动脉冲，实现了一个高保真度的回旋子量子比特间两个量子比特门，展示了快速频率选择性纠缠门的实现方法。
2025-04-22 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
Toward Covert Quantum Computing
Noblis, Inc.（诺布利斯公司）
本文研究隐蔽量子计算，通过信息论分析量子计算中的隐蔽性，发现量子内存和自适应操作对隐蔽性分析的影响，并通过实验揭示了长程耦合效应。
2026-05-14 cs.CR quant-ph
Hotter is easier: unexpected temperature dependence of spin qubit frequencies
针对自旋量子处理器中微波驱动引发的瞬态频率偏移及可扩展性难题，研究发现混合室温度与自旋拉莫尔频率存在非单调关系，200 mK工作温度可抑制加热效应、降低串扰且不损失性能，为提升多自旋控制质量、简化校准提供了直接方案。
2023-04-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Individually-addressed quantum gate interactions using dynamical decoupling
本文提出用微波场以微米级空间分辨率实现囚禁离子独立寻址纠缠门，实验证明单离子门误差为3.7(4)×10⁻⁴，并建模预测17量子比特系统中任意离子对平均串扰误差约10⁻⁵。
2024-08-05 quant-ph
A planar cloverleaf antenna for the creation of circularly polarized microwave fields
本文设计并表征了一种平面三叶草微波天线，通过调节四个环的相位实现圆极化控制，在3.5 GHz下实现高拉比频率和强极化纯度，适用于原子分子量子控制。
2023-06-26 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.ins-det
Breaking the trade-off between fast control and long lifetime of a superconducting qubit
超导量子比特的设计和制造技术的快速发展有助于使量子比特的相干时间更长。然而，在不久的将来，量子位到其控制线的辐射衰减将是一个基本的限制，在快速控制和量子位的长寿命之间进行权衡。在这项工作中，我们通过沿着控制线强耦合另一个超导量子比特成功地打破了这种权衡。第二个量子位，我们称之为约瑟夫森量子滤波器（JQF），防止量子位发射微波光子，从而抑制其弛豫，同时由于量子滤波器的饱和而忠实地传输大幅度控制微波脉冲，从而实现快速量子位控制。我们观察到量子比特弛豫时间的改善，而拉比频率没有降低。该器件在量子位环境的加热和量子位之间的串扰方面可能有助于实现大规模超导量子信息处理器。
2020-03-09 quant-ph
On-chip microwave-to-optical quantum coherent converter based on a superconducting resonator coupled to an electro-optic microresonator
我们提出了一种能够将微波直接量子电光转换为可见光子的器件结构。该混合系统由一个平面超导微波电路耦合到一个集成的回音壁模式的电光材料制成的微谐振器。我们表明，电光（真空）耦合率$g_0$高达$\sim 2π\, \mathcal{O}(10-100)$ kHz是可实现的，与目前可用的技术，由于小模式体积的平面微波谐振器。在毫开尔文温度下工作，这种转换器将能够将微波高效转换为光子。我们分析了增加的噪声，并表明，最大的转换效率是实现了多光子合作的单位，可以达到与光功率低至$ \mathcal{O}(1)\,\mathrm{mW} $。
2016-08-07 physics.optics quant-ph
Microwave to optical conversion with atoms on a superconducting chip
我们描述了一个方案，相干转换超导共面波导谐振腔的微波光子到一个明确定义的时间和空间模式发射的光子。这种转换是通过在超导原子芯片的表面上方，靠近微波腔的波腹处捕获冷原子系综来实现的。微波光子耦合到原子的强里德伯跃迁，该原子也由具有适当频率和波矢的一对激光场驱动，以进行有效的波混合过程。在中等密度的系综中只有几千个原子的情况下，微波光子可以完全转换成以高概率发射到相位匹配方向的光学光子，并且例如，馈入光纤波导。该方案在自由空间配置中操作，而不需要原子与谐振光学腔的强耦合。
2019-07-24 quant-ph
Fault-tolerant quantum computing with a microwave Cat Bus
Fudan University（复旦大学）；Shanghai Qi Zhi Institute（上海人工智能实验室）
本文提出基于微波猫总线的无需转运的容错中性原子量子计算架构，其利用猫总线实现全对全连通，可大幅缩短校验子提取周期并提升误差阈值，为高速容错中性原子量子计算提供新方案。
2026-08-04 quant-ph
Wideband microwave resonator for NV center vector magnetometry
P.N. Lebedev Institute RAS（俄罗斯科学院列别杰夫物理研究所）；LLC Diamond Sensors（钻石传感器有限责任公司）；Faculty of Physics and Engineering, ITMO University（ITMO大学物理与工程学院）；Russian Quantum Center（俄罗斯量子中心）；Moscow Institute of Physics and Technology（莫斯科物理技术学院）；National Research Nuclear University “MEPhI”（国立研究核大学“莫斯科工程物理学院”）；B.I. Stepanov Institute of Physics NASB（白俄罗斯国家科学院B.I.斯捷潘诺夫物理研究所）
本文提出一种平面宽带微波谐振器，可在100 MHz范围内高效驱动金刚石NV中心的四种取向，制备出灵敏度约1.2 nT/√Hz的紧凑型手持矢量磁强计，填补了该领域的应用空白。
2026-10-12 quant-ph
High-Fidelity Measurement of a Superconducting Qubit using an On-Chip Microwave Photon Counter
我们描述了一种使用片上微波光子计数器对超导量子比特进行高保真测量的方法。该协议依赖于色散耦合测量谐振器的瞬态响应，以将量子位的状态映射到以大的差分光子占据为特征的“亮”和“暗”腔指针状态。在此映射之后，我们使用约瑟夫森光电倍增管（JPM），当腔光子占用超过一定的阈值时，它在经典可区分的通量状态之间转换，光电探测谐振器。我们的技术提供了在毫开尔文阶段的投影量子测量的二进制结果，而不需要在室温下的量子限制的预放大和阈值。我们实现了原始的单次测量保真度超过98%，在多个样品使用这种方法在总测量时间在500 ns以下。此外，我们表明，与我们的测量协议相关的反作用和串扰可以通过利用JPM本身的固有阻尼来减轻。
2020-08-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
Resonance inversion in a superconducting cavity coupled to artificial atoms and a microwave background
我们演示了如何加热的环境可以反转的驱动腔的线形。我们考虑了超导共面腔与多个人造原子的耦合。所测量的腔传输的特征在于Fano型谐振的形状是连续可调的偏置电流通过附近的（磁通量）控制线。特别地，微波腔的相同色散偏移可以被观察为峰值或谷值。我们发现，这种Fano峰反转是可能的，由于微波传输之间的可调干扰通过背景，具有反应性和耗散性，并通过腔，受偏置电流诱导加热。背景传输由于控制线和传输线之间的串扰而发生。我们展示了如何这样的背景可以占Jaynes-Cummings型模型通过修改腔和传输线之间的边界条件。我们发现，一般情况下，而共振的位置决定系统的能级，共振的形状给系统的波动和耗散的信息。
2019-06-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Constant-overhead quantum error correction with thin planar connectivity
量子LDPC码可以提供构建低开销容错量子计算机的路径。然而，由于一般的LDPC码缺乏几何约束，简单的布局将许多遥远的量子位与交叉连接耦合，这可能难以在硬件中构建，并可能导致性能下降的串扰。我们提出了一种量子LDPC码的二维布局，通过将它们的Tanner图分解成少量的平面层。每一层都包含不交叉的远程连接。对于具有度- $δ$ Tanner图的任何CSS代码，我们设计具有最多$(2δ+2)$深度的稳定器测量电路，使用最多$\lceil δ/2 \rceil$层。我们观察到的电路噪声阈值为0.28\%的正速率代码的家庭使用49个物理量子比特每逻辑量子比特。对于$10^{-4}$的物理错误率，该系列使用比表面码少十四倍的物理量子位来达到$10^{-15}$的逻辑错误率。
2021-09-29 cs.IT math.IT quant-ph
Generating entangled states from coherent states in circuit-QED
提出一种两步协议，利用超导 $Λ$ 型 qutrit 在色散区与微波谐振腔耦合的有效哈密顿量，通过激发数依赖的 Stark 频移和定制微波驱动，从相干态生成 Bell 态和 NOON 态等任意二分纠缠态，并验证了其鲁棒性与可扩展性。
2023-04-10 quant-ph
Operation and intrinsic error budget of a two-qubit cross-resonance gate
我们分析了解析，半解析和数值计算的交叉共振（CR）门超导量子比特（transmons）的操作。我们发现，一个相对简单的半解析方法给出了准确的结果的hocT等效门的持续时间和补偿单量子比特旋转。它还允许我们在所施加的微波驱动的幅度上最小化CNOT门持续时间，并找到对量子位之间的失谐的依赖性。然而，需要完整的数值模拟来计算CR门的固有保真度。我们将数值失真分解为各种物理机制的贡献，从而找到内在的误差预算。特别地，在小的驱动振幅下，CR门保真度受到目标量子位旋转的缺陷的限制，而在大的振幅下，它受到泄漏的限制。门持续时间和保真度作为量子比特之间的失谐量，它们的耦合，驱动频率，脉冲斜坡的相对持续时间和微波串扰的函数进行了数值分析。还数值分析了回波序列的影响。我们的研究结果表明，CR门可以提供小于$10^{-3}$的固有失真时，使用一个简单的脉冲形状。
2019-07-12 quant-ph
Quantum-limited traveling-wave parametric amplifier based on DUV-defined planar structures
Swiss Federal Institute of Technology Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）；Institute of Electrical and Micro Engineering (IEM)（电气与微电子工程研究所）；Center for Quantum Science and Engineering（量子科学与工程中心）；WithWave Co., Ltd.（WithWave有限公司）
本文提出一种结合深紫外光刻平面元件与电子束刻蚀约瑟夫森结的行波参量放大器，实现了紧凑型、低损耗且接近量子极限的放大器，为大规模量子系统提供低温微波硬件的可行路径。
2026-08-26 quant-ph
Breaking the scalability barrier via a vertical tunable coupler in 3D integrated transmon system
National Laboratory of Solid State Microstructures, School of Physics, Nanjing University（南京大学固体微结构物理学院）；Shishan Laboratory, Nanjing University（南京大学时山实验室）；Jiangsu Key Laboratory of Ouantum Information Science and Technology, Nanjing University（南京大学江苏省量子信息科学与技术重点实验室）；Tencent Quantum Laboratory, Tencent（腾讯量子实验室）
本文提出一种三维集成transmon量子处理器，利用垂直可调耦合器实现多芯片间耦合，展示高保真度量子门操作和四量子比特W态的相干生成，验证了该架构在可扩展量子处理器中的潜力。
2026-05-12 quant-ph
Planar Superconducting Resonators with Internal Quality Factors above One Million
我们描述了微波共面波导谐振器的制造和测量，其内部品质因数在高微波功率下超过1000万，在低功率下超过100万，最好的低功率结果接近200万，对应于谐振器中的~1个光子。这些品质因数是通过可控地在谐振器的铝金属化和下面的单晶蓝宝石衬底之间产生非常光滑和干净的界面来实现的。此外，我们描述了一种方法用于分析谐振器的微波响应，我们可以直接确定的内部品质因数和频率的谐振器嵌入在一个不完善的测量电路。
2012-01-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Roadmap to planar electron-ion point Paul trap
本文提出平面电子-离子点保罗阱的技术指南，用于量子计算与传感，采用镀铜玻璃基板制造，并讨论超导薄膜增强捕获能力。
2025-10-07 quant-ph
Variable bandwidth, high efficiency microwave resonator for control of spin-qubits in nitrogen-vacancy centers
金刚石中的氮空位（NV）中心在传感和量子信息方面具有重要的应用价值。实现这种潜力需要有效的工具来控制自旋自由度的微波（mw）磁场。在这项工作中，我们提出了一个平面微波谐振腔优化的微波-光学双共振实验的单氮空位（NV）中心的金刚石。它由一条宽微带线对称地连接到两条50 $Ω$微带馈线组成。在谐振器的中心，一个$Ω$形状的环聚焦电流和mw磁场。它在0.07 mm $^2\times$ 0.1 mm的体积内产生相对均匀的磁场。它可以在2.9 GHz的传输和反射模式下工作，带宽分别为1000 MHz和400 MHz。高的功率-磁场转换效率允许产生持续时间为50 ns的$π$脉冲，在透射和反射中分别仅具有约200 mW和50 mW的微波功率。传输模式还提供了有效的射频激励能力。通过调节谐振器的长度，谐振频率可以在1.3 ~ 6 GHz之间进行调谐。这将是有用的NV中心在较高的外部磁场和不同类型的光学活性自旋中心的实验。
2023-02-03 quant-ph
Microwave-activated high-fidelity three-qubit gate scheme for fixed-frequency superconducting qubits
针对固定频率超导量子比特，提出一种利用三阶非线性相互作用的微波激活三量子比特门协议，通过相位补偿优化实现超过99.9%的保真度，并抑制ZZ串扰，兼容现有架构。
2025-10-16 cond-mat.other physics.app-ph 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
Quantum Electromechanics on Silicon Nitride Nanomembranes
我们提出了一个基于氮化硅纳米膜的平台，用于集成超导微波电路与平面声学和光学器件，如声子和光子晶体。利用氮化硅纳米膜的拉伸应力和光刻图案化，我们能够可靠地实现真空间隙尺寸低至$s \approx 80$ nm的平面电容器。与微米节距的螺旋电感器线圈组合，这产生适合于与纳米级声学结构有效机电耦合的高阻抗（$Z_{0} \approx 3.4$ k $Ω$）的微波（$\approx 8$ GHz）谐振电路。我们测量了$g_{0}/2π= 41.5$ ~Hz的机电真空耦合率到图案化声子晶体纳米梁的低频（$4.48$ MHz）全局光束运动，并且通过参数微波驱动达到低至$n_{m} = 0.58$的反作用冷却机械模式占有率。
2015-12-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Improving magnetic-field resilience of NbTiN planar resonators using a hard-mask fabrication technique
针对 NbTiN 微波谐振器在磁场下由自旋缺陷导致的损耗，本文识别相关吸收谱线及 g=1.85 的新自旋缺陷，并采用铝硬掩模工艺使其在 0–0.3 T 内保持 Q>2×10^5。
2023-12-21 cond-mat.other quant-ph
Compact superconducting vacuum-gap capacitors with low microwave loss and high mechanical coherence for scalable quantum circuits
本文提出可扩展的超导真空间隙电容器制造工艺，实现约150 nm间隙、低微波损耗与超高相干机械模式，并验证基态冷却、运动压缩及拓扑晶格等量子光机械应用。
2025-05-15 physics.app-ph quant-ph
Robust implementation of quantum gates despite always-on exchange coupling in silicon double quantum dots
在（1，1）电荷配置中的硅双量子点设置中的自旋量子位的可寻址性依赖于在电子的塞曼分裂之间具有大的差异。当差异不是足够大时，旋转波近似变得不准确。我们考虑在这种制度下工作的设备，始终在交换耦合，并描述如何CZ门和任意的一个量子比特门，这是强大的电荷噪声可以通过平滑地脉冲微波源，同时消除串扰来实现。我们发现，最显着的偏离旋转波近似，这是类似的布洛赫Siegert移位在一个两级系统，可以使用本地虚拟门补偿。
2020-04-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Hybrid microwave-optical scanning probe for addressing solid-state spins in nanophotonic cavities
基于固态原子缺陷的自旋-光子界面在量子信息处理中有着广泛的应用。为了最大化光-物质耦合强度，通常在纳米器件内部放置缺陷。将光和微波辐射有效地耦合到这些结构中是一项实验挑战，特别是在样品访问受限的低温或高真空环境中。在这项工作中，我们展示了一个基于光纤的扫描探针，同时耦合到一个平面光子电路的光，并提供高功率微波驱动电子自旋跃迁。光学部分实现了46%的单向耦合效率，而微波部分提供了强度高达9高斯的交流磁场。整个探头可以在$^3$ He低温恒温器内的大量设备上进行扫描，而无需自由空间光学访问。我们证明了这种技术与硅纳米光子电路耦合到单个Er $^{3+}$离子。
2020-12-11 physics.optics quant-ph
Polarization- and frequency-tunable microwave circuit for selective excitation of nitrogen-vacancy spins in diamond
我们报道了一种平面微波谐振器，它提供任意极化的振荡磁场，使金刚石中氮空位（NV）中心的电子自旋能够被选择性激发。偏振面平行于金刚石表面，这使得谐振腔与（111）取向金刚石完全兼容。在直径为4 mm的圆形区域内，场分布在空间上是均匀的，并且实现了接近完美的圆偏振。我们还证明，通过引入用作可变电容器的变容二极管，可以在2-3.2 GHz范围内改变2.8 GHz的原始谐振频率。
2016-09-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
Single-ion microwave near-field quantum sensor
我们开发了一个直观的模型，二维微波近场在不寻常的制度，厘米波定位到几十微米。接近强度的最小值，一个简单的有效的描述出现了五个参数，其特征在于近场的零阶和一阶项的强度和空间取向，以及场偏振。这样的场配置是在具有在1GHz附近工作的集成微波导体的微加工平面结构中实现的。我们使用一个单一的9 Be+离子作为一个高分辨率的量子传感器，通过其超精细结构的能量转移来测量场分布。我们发现协议与模拟在亚微米和几度的水平。我们的研究结果给出了一个清晰的和一般的图片的基本性质的振荡二维近场的应用在量子信息处理，中性原子捕获和操纵，芯片级原子钟，和集成微波电路。
2021-07-06 physics.atom-ph quant-ph
Linear response theory of Josephson junction arrays in a microwave cavity
最近的实验约瑟夫森结阵列（JJAs）在微波腔开辟了一个新的途径，调查这些设备的性能，同时最大限度地减少来自测量设备本身的外部噪声量。这些实验已经显示出探测JJA中多体量子效应的希望。在这项工作中，我们开发了一个一般的理论描述，这样的实验，推导出一个量子相位模型的平面JJAs包含量子化涡旋。该模型的动力学磁化率计算为一些简单的电路，和签名的额外的涡流注入确定。退相干的影响被认为是通过Lindblad主方程。
2019-04-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
High fidelity spin entanglement using optimal control
量子系统的精确控制对于量子器件工程是至关重要的，例如在量子信息处理、高分辨率光谱学和量子精密测量领域中所需要的。当在这样的设备中放大量子寄存器时，会出现几个挑战：在密集频谱中单独寻址量子位，同时抑制串扰，在遥远的节点之间产生纠缠，以及与不必要的相互作用解耦。最优控制的实验实现是迎接这些挑战的先决条件。使用工程微波脉冲，我们实验证明了一个原型的固态自旋量子比特系统，包括36个能级的最佳控制。自旋量子位与金刚石中的近端氮空位（NV）中心相关联。我们展示了精确的单电子自旋量子比特操作与前所未有的保真度F \approx 0.99结合在核自旋量子存储器中的电子自旋态的高效存储。将单电子自旋操作与自旋回波技术相匹配，进一步实现了高质量的双电子自旋纠缠态（F > 0.82）。采用最优控制后，保真度主要受到相干时间和不完美初始化的限制。在拥挤的8条线的频谱中串扰的误差以及有源偶极耦合的不利影响已同时被消除到前所未有的程度。最后，通过纠缠交换到核自旋，核自旋纠缠超过25 nm的长度尺度上的表现。这个实验强调了最优控制对于可扩展的室温自旋基量子信息器件的重要性。
2013-09-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
