Testing temporal Bell inequalities through repeated measurements in rf-SQUIDs
考虑到测量装置对rf-SQUID中观测到的磁通量的影响，导出了时间Bell不等式。量子测量理论预测违反这些不等式，只有当对应于相反的电流感测的磁通量状态是不可区分的。因此，rf-SQUID不能帮助在宏观层次上区分实在论和量子力学。
1995-12-07 quant-ph
A "Tipping Pulse" Scheme for rf-SQUID Qubits
介绍了一种控制rf SQUID量子比特宏观量子态的技术。我们建议采用磁耦合到量子位结的单通量量子（SFQ）脉冲流来瞬间抑制其临界电流。这有效地降低了双阱rf-SQUID势中的势垒，从而增加了阱之间的隧穿振荡频率。通过仔细选择SFQ脉冲之间的时间间隔，可以加速阱间隧穿速率。因此，可以将量子位置于选定的通量状态的叠加中，然后有效地冻结量子位状态。我们提出了数值模拟和分析的时间依赖性微扰理论计算，证明了该技术。使用这种策略，可以以类似于其他量子位方案中的π脉冲的方式控制rf-SQUID的量子态。研究部分由ARO资助#DAAG 55 -98-1-0367支持。
2001-02-18 quant-ph
Design of an RSFQ Control Circuit to Observe MQC on an rf-SQUID
我们认为，在rf-SQUID量子比特中观察宏观量子相干性（MQC）的最佳机会是使用片上RSFQ数字电路来准备、演化和读出量子比特的量子态。这种方法允许在非常短的时间尺度（亚纳秒）上进行实验，而不使用将环境自由度耦合到量子位从而有助于其退相干的大带宽控制线。本文介绍了一种用于rf-SQUID多量子点实验的RSFQ数字控制电路的设计。我们评估了一些关键的实际问题，包括实现必要的磁通偏置稳定的电路设计。我们提出了一个“主动”的隔离结构，用于增加相干时间。该结构将SQUID从外部自由度中分离出来，然后在需要时将其耦合到输出测量电路，所有这些都在RSFQ电路的主动控制下。研究部分由ARO资助#DAAG 55 -98-1-0367支持。
2001-02-18 quant-ph
Quantum beats of a magnetic fluxon in a two-cell SQUID
本文对一种相干的宏观量子力学现象--被囚禁在高动态电感的双腔SQUID中的单个磁通量的量子拍进行了详细的理论研究。我们数值计算和分析的低能级的磁通，并探讨其依赖于外部施加的磁场。通量子的量子动力学表明量子拍源于其在SQUID单元之间的相干量子隧穿。我们分析的实验装置的基础上，三细胞SQUID，允许时间分辨测量的磁通量的量子拍。
2021-04-14 cond-mat.supr-con quant-ph
Quantum interference induced by multiple Landau-Zener transitions in a strongly driven rf-SQUID qubit
我们用大振幅高频电磁场辐照一个rf-SQUID量子比特。观察到宏观独特的量子态之间的布居跃迁，由于朗道-齐纳跃迁的能级避免交叉。激发态上的量子比特布居随磁通失谐量和微波功率的变化呈现干涉图样。在干扰中发现了一些新的特征，基于速率方程的模型可以很好地描述这些特征。
2017-05-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Energy Down Conversion between Classical Electromagnetic Fields via a Quantum Mechanical SQUID Ring
我们考虑量子力学SQUID环与经典谐振器（平行的$LC$储能电路）的相互作用。在我们的模型中，我们假设环的演化保持其量子力学性质，即使它所耦合的电路是经典的。我们表明，当SQUID环是由一个经典的单色微波源驱动，能量可以在这个输入和槽路之间转移，即使当它们之间的频率比是非常大的。基本上，这些计算处理一个单一的宏观量子对象（SQUID环）和一个经典的电路测量设备之间的耦合，其中适当考虑的非微扰行为的环和伴随的非线性相互作用的环与这个设备。
2005-05-16 cond-mat.supr-con quant-ph
Population Inversion Induced by Landau-Zener Transition in a Strongly Driven rf-SQUID
在强驱动的射频超导量子干涉器件磁通量子比特中观察到了单光子和多光子吸收的宏观离散量子态之间的微波共振。共振峰和谷的幅度调制的功率所施加的微波辐射和粒子数反转产生在低通量偏置。这些结果可以用Landau-Zener跃迁来解决，对于发展一种初始化和操纵通量量子比特的替代方法以及在微脉塞中进行可控的粒子数反转是有用的。
2010-03-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Resonance phenomena in Macroscopic Quantum Tunneling: the small viscosity limit
我们提出了一种新的理论方法来描述宏观系统与外部辐射场相互作用的量子行为，接近共振条件。在这里，我们考虑了由双势阱描述的系统的极端欠阻尼状态。该理论包括：从一个阱到另一个阱的过渡和弛豫过程。我们模拟共振现象的rf-SQUID，其参数位于实验中通常使用的范围内。跃迁几率W对系统$ϕ_x$外驱动的依赖性显示出三个共振峰。一个峰与共振隧穿有关，另外两个峰与共振泵浦有关。与共振泵浦相关的两个峰的相对位置取决于泵浦频率$ν$和系统参数。我们的设备上的初步测量显示出低的耗散水平，并确保它们是很好的候选人，以实现新的实验中存在的外部微波辐射的适当频率的谐振现象。
2006-11-25 quant-ph
Macroscopic Rabi-Like Oscillations of Ultracold Atoms in an Asymmetrical Two-Dimensional Magnetic Lattice
本文研究了在非对称二维磁晶格中囚禁的超冷量子简并气体（如玻色-爱因斯坦凝聚体）中$macroscopic$ $quantum$ $phase$的存在性。我们指出了在新的二维磁晶格中，通过外加偏磁场来控制隧穿的关键。宏观量子相位签名被确定为拉比振荡时，解决耦合的时间相关的微分方程，这里描述的玻色子约瑟夫森结（BJJ）的系统。在求解系统的BJJ，我们使用了一个序参量，其中包括两个随时间变化的参数，这是在每个晶格位置的分数人口和相位差。BJJ解为宏观量子相干性提供了一个明确的证据。
2010-06-14 cond-mat.quant-gas quant-ph
Macroscopic quantum tunneling in quartic and sextic potentials: application to a phase qubit
相位的宏观量子隧穿是超导纳米电路量子动力学中的一个基本现象。隧穿速率可以在这样的电路中被控制，其中相位的潜在景观可以用不同的外部偏置参数来调谐。为了模拟和理解实验，需要宏观量子隧穿率的精确理论知识。我们提出了一个推导，瞬子技术的基础上，一般的四次和对称的六次潜力，包括两个逃逸路径的逃逸率的解析表达式。这些新的潜力是最近实现时，创建一个噪声不敏感的相位量子比特的骆驼背电位的直流SQUID。
2011-10-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum computer with atomic logical qubits encoded on macroscopic three-level systems in common quantum electrodynamic cavity
提出了一种基于宏观（或介观）共振系统--量子电动力学腔中的多原子相干系综、鱿鱼或量子点，在固态量子计算机中有效实现基本量子门通用集合的方法.我们利用一个编码的逻辑量子比特的对宏观的两个或三个层次的原子，是工作在希尔伯特子空间的所有国家固有的这些原子系统。在这个子空间中，逻辑单量子比特门通过经由虚拟光子的交换的对中的单个原子激发的受控可逆转移以及通过对中的原子系综中的一个的频移来实现。在二能级系统的情况下，逻辑双量子位门通过控制一个原子系综中的兰姆位移幅度来执行，分别允许/阻止一对中的激发转移，其由另一对的第三原子系统控制。当使用三能级系统时，我们描述了原子对中的非门，该非门由工作原子激发向由控制对激发的直接影响引起的附加第三能级的转移控制。最后，我们讨论了所提出的物理系统的优势，一些有用的量子门的加速计算。
2013-01-10 quant-ph
On the correspondence principle: implications from a study of the chaotic dynamics of a macroscopic quantum device
从量子系统中恢复经典混沌动力学一直是人们感兴趣的课题。此外，最近的工作表明量子混沌在量子信息处理中可能具有重要意义。本文讨论了超导量子干涉器（SQUID）环的量子到经典的交叉。这种装置包括包围约瑟夫森弱连接的厚超导回路。这些设备目前是量子技术中许多应用的有力候选者。薄弱环节带来了它的非线性，使该系统的半经典模型可以表现出混沌动力学。对于许多类似的系统的应用程序的对应原理连同包括环境自由度通过量子轨迹的方法可以用来有效地恢复经典动力学。在这里，我们表明（i）的标准表达式的对应原理是不兼容的环哈密顿量，我们提出了一个更务实和一般的表达，发现这里的应用和（ii）的SQUID环的电路参数的实际限制，防止任意准确的恢复经典的混沌动力学。
2008-11-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.other cond-mat.supr-con
A Microwave Josephson Refrigerator
提出了一种基于约瑟夫森效应的微波量子制冷原理。当超导量子干涉器件（SQUID）被含时磁通量穿透时，会引起宏观量子相位的变化，并在SQUID两端产生有效的有限偏压。该电压可以用于将形成干涉仪的超导电极中的一个主动冷却到晶格温度以下。可实现的冷却性能与结构固有的简单性和可扩展性相结合，为量子技术的许多应用铺平了道路。
2016-07-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Single and double qubit gates by manipulating degeneracy
提出了一种在四重简并能级量子计算中实现单、双量子比特态操纵的新机制。其原理是从四重简并态开始，通过一组控制参数逐步提升简并态，并对非简并态进行量子门操作。一个特定的实现所提出的机制，建议通过使用电感耦合的rf-squid回路中的宏观量子隧穿制度的能量本征水平直接与可测量的通量状态。明确演示了一个量子位和两个量子位控制的操作。通量状态的出现还允许通过通量的测量进行精确的读入和读出操作。
2001-09-06 cond-mat quant-ph
Ground-state geometric quantum computing in superconducting systems
提出了一种基于双简并基态的哈密顿量实现几何量子计算的理论方案。因此，被自动操纵的系统保持在基态。所提出的物理实现依赖于由三个SQUID和两个超导岛组成的超导电路，其中电荷状态编码逻辑状态。我们得到了一组通用的单量子比特门，并利用两个相邻电路之间的互感实现了一个非平凡的两量子比特门，使我们能够实现一个完全几何的基态量子计算。几何量子计算的实施所引入的范例预计将对环境影响具有鲁棒性。
2011-01-07 cond-mat.supr-con quant-ph
Parametric coupling between macroscopic quantum resonators
宏观量子谐振器模式之间的时间相关线性耦合产生参量放大（也称为“压缩操作”）和分束器操作两者，类似于量子光学系统。这些操作，如果应用得当，可以鲁棒地产生纠缠和压缩的量子谐振腔模式。在这里，我们提出了这样的纳米机械谐振器和超导电谐振器之间的耦合方案，使用施加的微波电压，以及两个超导集总元件电谐振器之间使用射频。SQUID介导的可调谐耦合器。通过计算部分转置的密度矩阵的对数负性，我们定量地研究了有限温度下产生的纠缠。我们还表明，表征后的量子操作的纳米机械谐振器状态可以通过检测电谐振器实现。因此，电谐振器模式之一可以作为探针来测量耦合系统的纠缠度和另一谐振器模式的压缩程度。
2008-09-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Hybrid of superconducting quantum interference device and atomic Bose-Einstein condensate: An architecture for quantum information processing
通过磁通量子比特的宏观量子场耦合囚禁原子玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）和超导量子干涉器件（SQUID）的内部超精细跃迁，提出了一个混合量子系统.凝聚物的存在导致拉比频率的玻色子增强，否则小的单粒子磁偶极跃迁矩阵元素。这种增强允许在BEC中快速传输和存储最初在SQUID中准备的量子比特状态。计算了不同状态的这种传输的保真度，并提出了一种通过BEC量子比特的量子层析成像来确定传输保真度的直接实验方案。
2013-05-07 cond-mat.other quant-ph
Comment on `Aharonov--Casher-Effect Suppression of Macroscopic Tunneling of Magnetic Flux'
最近的一封信[1]提出了一种器件，它由一个双结代替的rf SQUID组成，即布洛赫晶体管。对于对称的约瑟夫森耦合，并为特定的磁通偏置和栅极电压施加到晶体管的岛，其两个局部电位最小值之间的包围磁通隧道声称被完全抑制由于相消干涉。这一评论旨在表明，这一说法总体上是站不住脚的。也就是说，[1]中的哈密顿量（1），从它导出的效果，描述的电路只有在一个额外的条件。[1]J.R. Friedman和D.V. Averin，Phys. Rev. Lett. 88_，050403（2002）。
2003-02-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Rotation-driven transition into coexistent Josephson modes in an atomtronic dc-SQUID
通过一个双模式模型，我们表明，过渡到不同阵列的共存制度在相空间中，可以通过旋转的双阱系统，它由一个环形的冷凝物与两个直径放置的障碍。这样的配置对应于众所周知的直流超导量子干涉装置的原子电子对应物。当系统旋转时，由于现场局域函数实验的相位梯度，在每个结上出现相位差，以满足环周围速度场的量子化。我们证明，这样的相位可以产生不同类型的跳频参数的相对值的显着变化。特别是，我们表明，在一个确定的旋转频率间隔，跳跃参数，通常被忽视的非旋转系统，原来规则的动态。在这样的频率间隔的极限处，稳定点发生分叉，这实质上改变了描述宏观正则共轭变量的轨道的相空间肖像。我们分析了新兴的动态，结合$0$和$π$约瑟夫森模式，并评估小振荡的时间周期，这样的轨道在频率范围内，每个模式的生存。Gross-Pitaevskii模拟证实了模型预测的所有结果。
2021-11-19 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Macroscopic quantum many-body tunneling of attractive Bose-Einstein condensate in anharmonic trap
研究了吸引原子玻色-爱因斯坦凝聚体的稳定性和非简谐势阱中的宏观量子多体隧穿。我们利用相关的两体基函数，保持所有可能的两体相关性。非谐波参数（$λ$）从谐波缓慢调谐到非谐波。对于每一个选择的$λ$的多体方程求解的解析。范德华相互作用的使用给出了与平均场结果大不相同的真实图像。对于弱非谐性，我们观察到，吸引凝聚获得稳定性与更多的玻色子相比，在纯谐波陷阱。从共振态到具有弱非谐性的束缚态的转变也与Moiseyev { \it et.al.}的早期研究有很大不同。[J.物理B：在。摩尔光学物理{ \bf{37} }，L193（2004）]。我们还研究了隧道的亚稳凝聚体非常接近的临界数$N_{cr}$的崩溃，并观察到近崩溃的MQT是占主导地位的衰变机制相比，两体和三体的损失率。我们还观察到MQT在临界点附近的幂律行为。对纯谐波陷阱的计算结果与平均场的计算结果一致。然而，尽管MQT仍然是主要的衰变机制，但我们未能恢复非简谐陷阱中的幂律行为。
2013-06-05 cond-mat.quant-gas quant-ph
Quantum control of topological defects in magnetic systems
基于磁系统拓扑缺陷的能量高效经典信息处理和存储是近十年来的研究热点。在这项工作中，我们介绍了一类宏观量子器件，其中一个量子态存储在磁绝缘体的拓扑缺陷。我们提出了非侵入性的方法来相干控制和读出的量子态，分别使用交流磁场和磁力显微镜。这种宏观量子自旋电子器件实现了三能级rf-SQUID量子比特的磁性模拟，并且完全由没有移动电子的电绝缘体构建，从而消除了由于量子变量与电子连续体的耦合引起的退相干和由于焦耳加热引起的能量耗散。在畴壁尺寸为$10-100$ ~nm，材料参数合理的情况下，我们估计了量子比特的工作温度在$0.1-1$ ~K范围内，退相干时间约为$0.01-1$ ~ $μ$ s，相干时间尺度内的Rabi触发次数在$10^{2}-10^{4}$范围内.
2018-02-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
The Josephson heat interferometer
约瑟夫森效应可能代表了宏观相位相干性的原型，并且是最广泛的干涉仪的基础，即，超导量子干涉仪（SQUID）然而，与电干涉类似，Maki和Griffin在1965年预测，流经温度偏置约瑟夫森隧道结的热流是超导体之间量子相位差的稳态周期函数。准粒子和库珀对凝聚体之间的相互作用是这种相位相关热流的起源，并且是约瑟夫森结所特有的。在这种情况下，温度偏置的SQUID将允许热流干扰，从而实现电约瑟夫森干涉仪的热版本。热通量的耗散特性使得这种相干现象不亚于其电（非耗散）对应物。尽管很奇怪，但这种惊人的效果迄今为止从未被证明过。在这里，我们报告的第一个实验实现的热干涉仪。我们研究了两个正常的金属电极之间的热交换保持在不同的温度和隧道耦合到彼此通过热调制器的形式的DC-SQUID。在系统中的热传输被发现是相位相关的，与原来的预测一致。在我们的设计中，约瑟夫森热干涉仪产生了振幅高达~21 mK的磁通量依赖的温度振荡，并在235 mK时提供了超过~ 60 mK/Phi_0的磁通量-温度传递系数[Phi_0 2* 10^（-15）Wb是磁通量量子]。除了对约瑟夫森结中的热输运提供了显着的见解外，我们的研究结果还代表了对固态纳米电路中热的相位相干控制的重要一步，并为新概念相干热电子器件的设计铺平了道路。
2012-05-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Producing and storing spin-squeezed states and Greenberger-Horne-Zeilinger states in a one-dimensional optical lattice
我们研究了在一维光晶格中囚禁的几个超冷原子系统中自旋压缩态的动态产生和存储，以及更多纠缠态直至宏观叠加态。该系统最初处于超流相，每个原子都处于两个内部状态的叠加中，首先通过原子-原子相互作用动态纠缠，然后通过存储量子相关性的每个位置一个原子的方式被自动带到莫特绝缘体相。精确的数值对角化使我们能够通过观察各种关联函数来探索存储态的结构，无论是在零温度还是在有限温度下，都可以在现场和不同地点之间，就像在量子气体显微镜实验中一样。
2020-05-13 cond-mat.quant-gas quant-ph
Magnon squeezing by two-tone driving of a qubit in cavity-magnon-qubit systems
提出在腔–磁振子–量子比特混合系统中利用量子比特双音驱动诱导磁振子参量放大，从而制备噪声低于真空涨落的宏观磁振子压缩态。
2023-11-29 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Quantum Metrology via Adiabatic Control of Topological Edge States
National University of Singapore（新加坡国立大学）；Centre for Quantum Technologies, National University of Singapore（新加坡国立大学量子技术中心）；Hunan University（湖南大学）
本研究通过拓扑边态的绝热控制，揭示了拓扑相变在提升量子计量灵敏度方面的双重优势，包括通过高阶带接触和纠缠态扩展实现更高的量子 Fisher 信息。
2026-09-15 quant-ph
Dynamic crystallization in a quantum Ising chain
横场伊辛链中基态的拓扑简并性不能通过局域微扰来消除，这使得它成为拓扑计算的一个有希望的候选者。本文研究了伊辛链中带隙基态的结晶和溶解的动力学过程。为此，实空间重整化方法被用来建立一个有效的哈密顿量，捕捉一个给定的系统的低能物理。我们证明了$ \left( N+1\right) $ -格位链的基态和第一激发态可以由$N$-格位链的基态和第一激发态通过引入自旋而生成，反之亦然。数值模拟表明，通过准绝热过程，可以从一组无相互作用的自旋中高保真地制备出有限尺寸链的健壮的准边生基态。作为应用，我们提出了一个在自旋对和两个可分离伊辛链之间进行纠缠转移的方案。
2020-08-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Exploring adiabatic quantum dynamics of the Dicke model in a trapped ion quantum simulator
我们使用一个自组装的二维库仑晶体的$\sim 70$离子在存在一个外部的横向场工程师的量子模拟器的迪克哈密顿量。该哈密顿量具有自旋和玻色子自由度，它们分别由每个离子中的两个超精细态和晶体的质心运动模式编码。迪克模型的特点是量子临界点分离两个不同的阶段：超辐射（铁磁）和正常（顺磁）阶段。我们实验探索的协议，旨在化学制备超辐射基态，自旋玻色子猫态与宏观声子占领，这是非常适合于增强计量学和量子信息处理。我们从正常阶段开始，所有的自旋沿着一个大的横向场排列，并按照各种协议斜降穿过临界点的场。我们测量的自旋可观测量，无论是在实验中，并在我们的模拟，以表征系统的状态在斜坡结束。我们发现，在目前的操作条件下，一个最佳设计的斜坡是不足以实现显着的保真度与超辐射基态。然而，我们的理论研究表明，轻微的修改实验参数，以及适度减少退相干率和热噪声可以增加猫态保真度$\sim 75\%$的$N \sim 20$自旋。我们的研究结果开辟了一条道路，使用大合奏的囚禁离子作为强大的量子传感器和量子计算机。
2017-12-17 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
