Preparation of macroscopic quantum superposition states of a cavity field via coupling to a superconducting charge qubit
我们提出了如何利用含有超导电荷量子比特的微波腔产生宏观量子叠加态。基于对电荷态的测量，我们证明了单模腔场的两个宏观可区分相干态的叠加可以通过腔场与电荷量子比特的可控相互作用产生。在腔场的这种叠加被创建之后，相互作用可以被经典磁场关闭，并且在腔场和电荷量子比特之间没有信息传递。我们还讨论了两个压缩相干态叠加态的产生。
2005-07-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
The macroscopic qubit delusion
有大量的实验和理论结果支持“宏观量子比特”的图像，例如，由里德伯原子，约瑟夫森结或玻色-爱因斯坦凝聚体实现-这些系统应该出现在定域半经典态中。在这份说明中，它是如何显示，在现实条件下，假量子位的解释可以与半经典系统收集的实验数据的限制集一致。本文还简要地介绍了最近显示玻色-爱因斯坦凝聚体的半经典性质的实验以及对单个系统可能的量子性检验。
2008-12-04 quant-ph
Macroscopic features of quantum fluctuations in large N qubit system
我们引入了一个N量子比特系统的离散Q函数投影到对称测量空间，作为分析宏观极限下量子系统一般性质的工具。对于已知状态，投影Q函数有助于可视化集体测量的结果，对于未知状态，它可以通过测量集体变量的最低矩来近似重建。
2021-07-19 quant-ph
Quantum Jumps between Macroscopic Quantum States of a Superconducting Qubit Coupled to a Microscopic Two-Level System
报道了在约瑟夫森隧道结中超导相位量子比特与二能级系统的耦合过程中观测到宏观量子态之间的量子跃迁，并在实验中证实了量子跃迁的所有关键特征.此外，量子跃迁可以用来校准这样的两能级系统，这被认为是约瑟夫森器件中的主要退相干源之一。
2008-10-07 quant-ph
The size of macroscopic superposition states in flux qubits
关于量子力学是否适用于宏观尺度的问题促使人们努力产生宏观数量粒子的叠加态并确定它们的有效尺寸。磁通量子比特中循环电流态的叠加构成了候选态，这些候选态被认为至少是介观的。我们提出了一个微观分析，揭示了参与这些叠加的电子的数量是令人惊讶的，但不是微不足道的小，即使在宏观观测的差异很大。
2010-03-27 cond-mat.supr-con quant-ph
Non-Gaussian macroscopic entanglement of motion in a hybrid electromechanical device
我们提出了一个方案纠缠的运动中的两个大质量的物体在混合机电架构。这种纠缠是由两个机械振子与一个超导量子比特的相互作用产生的。我们证明了所产生的宏观纠缠态是非高斯的，其寿命受到量子比特相干时间的限制。通过适当控制量子比特，可以在很宽的参数范围内实现纠缠。我们确认我们的计划的性能，通过数值求解量子光学主方程，包括噪声源。研究了耦合率的不对称性和机械热噪声等缺陷对纠缠态的影响，并展示了它们如何影响纠缠态的数量和寿命。由于量子比特的非线性性质，机械谐振器的初始高斯态演化为准稳态非高斯态，这对于连续变量系统中的普适量子信息处理至关重要。因此，这项工作为实现通用连续变量量子网络迈出了第一步。
2019-07-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
Macroscopic tunnel splittings in superconducting phase qubits
基于约瑟夫森结的量子比特相干时间对于量子计算来说太短了。最近探测超导相位量子比特的实验揭示了以前在跃迁能谱中看不到的精细分裂。这些分裂被归因于新的微观自由度（微谐振器），一个以前未知的退相干源。我们表明，宏观共振隧穿在极不对称的双势阱的相位量子比特可以有观测结果，是惊人的相似的观测数据。
2005-05-27 cond-mat.supr-con quant-ph
Probing Quantum Phase Transition in Macroscopic Qubit Array via circuit QED architecture
我们提出了一种基于电路QED结构的宏观量子相变探测的普适物理机制。我们发现，在一定的参数下，约瑟夫森结量子比特阵列在横向场中表现为反铁磁伊辛模型，耦合传输线谐振器作为玻色子量子探针。我们的研究表明，在临界点处，探针光谱的急剧展宽表明发生了量子相变。
2006-06-06 cond-mat.supr-con quant-ph
Macroscopic entanglement between two magnon modes via two-tone driving of a superconducting qubit
Zhejiang Key Laboratory of Micro-Nano Quantum Chips and Quantum Control, and School of Physics, Zhejiang University（浙江大学物理学院微纳量子芯片与量子控制浙江省重点实验室）；Fujian Provincial Key Laboratory of Quantum Manipulation and New Energy Materials, College of Physics and Energy, Fujian Normal University（福建师范大学物理与能源学院量子调控与新能源材料福建省重点实验室）；Fujian Provincial Engineering Technology Research Center of Solar Energy Conversion and Energy Storage（福建省太阳能转换与储能工程技术研究中心）
利用超导量子比特的双频驱动，提出通过两个YIG球体实现两个磁子模式的宏观纠缠，展示了可行参数下的强纠缠实现及实验验证方案，为宏观量子力学研究提供新途径。
2026-09-29 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
A long-lived capacitively shunted flux qubit embedded in a 3D cavity
我们报道了一个具有长相干时间的三维电容分流超导磁通量子比特的实验实现。在最佳通量偏置点处，量子比特展示出在60-90 $μ$ s范围内的能量弛豫时间，以及约80 $μ$ s的哈恩回波相干时间，其可以通过动态解耦进一步改善。量子比特能量弛豫可以归因于准粒子隧穿，而量子比特失相是由远离最佳点的通量噪声引起的。我们的研究结果表明，3D c-分流磁通量子比特表现出比其他类型的磁通量子比特更好的性能，这对于诸如量子磁强计和自旋传感等应用是有利的。
2019-11-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
A superconducting qubit as a quantum transformer routing entanglement between a microscopic quantum memory and a macroscopic resonator
我们在实验上演示了一个微观二能级系统和一个宏观超导共振器之间纠缠态的产生和测量，其中它们之间的间接相互作用是由一个人造原子，超导持续电流量子比特（PCQB）介导的。结果表明，由氧化层缺陷形成的微观二能级系统的退相时间比PCQB长一个数量级，而微观二能级系统与宏观超导共振器之间的纠缠态的退相时间明显长于持续电流量子比特的退相时间.这表明，适度相干特性的量子比特可以在实践中用于通过将它们连接到宏观电路QED量子总线来解决低退相干量子存储器的可能性，从而为量子信息处理任务带来未来的重要影响。
2010-08-25 cond-mat.supr-con quant-ph
Macroscopic Bell state between a millimeter-sized spin system and a superconducting qubit
本研究通过微波腔耦合毫米级自旋系统与超导量子比特，确定性产生宏观Bell态并验证其0.90±0.01的保真度，使该自旋系统成为原子数最多的可产生最大纠缠态的系统。
2024-04-12 quant-ph
Non-Markovian Dynamics of Macroscopic Quantum Systems in Interaction with Non-Equilibrium Environments
利用含时微扰理论研究了宏观超导量子比特耦合到两个独立的非定态库中的动力学行为。我们证明了平衡环境完全超越了宏观量子比特的相干演化。当量子位耦合到两个不同的库时，例示了非平衡环境，短时动力学受到两个库之间的干扰的影响，这意味着两个库效应的非加性。非可加性可以追溯到一个非马尔可夫效应，即使两个水库被独立地假设为马尔可夫。可以解释的是，非平衡环境强化了进化的连贯和不连贯部分。因此，宏观量子比特将以更短的退相干时间为代价，更加相干地演化。
2018-12-12 quant-ph
Generation of macroscopic Schrödinger-cat states in qubit-oscillator systems
我们提出了一个在量子谐振子（电磁场或机械谐振器）中通过条件位移机制耦合到量子比特（二能级系统）产生宏观薛定谔猫态的方案。通过单色地驱动量子位，量子位状态的振荡修改了作用在振荡器上的驱动力的有效频率，并且可以实现对振荡器的谐振或近谐振驱动。然后，由于驱动力的小失谐，振荡器的位移显著增强，并且可以超过零点波动的位移。这种效应可以用来在振荡器中制备宏观上不同的相干态的量子叠加。我们提出了详细的研究在封闭和开放系统的情况下，这种状态生成方案。这种方法可以在各种实验平台上实现，例如腔或电路QED系统，机电系统和自旋悬臂梁系统。
2016-03-28 quant-ph
Cavitylike strong coupling in macroscopic waveguide QED using three coupled qubits in the deep non-Markovian regime
我们引入了一个三量子比特波导QED系统来模拟最近实验中实现的探测量子比特嵌入类原子镜的腔-QED强耦合机制。然后，我们将这个系统扩展到深非马尔可夫制度，并展示了深远的作用，延迟上的着装共振，允许显着提高极化激元寿命（由许多数量级），调谐的共振，以及实现Fano的共振和同时耦合到多个腔模式。精确的格林函数解决方案的光谱共振，和量子动力学模拟使用矩阵乘积状态，在那里我们展示了额外的控制腔QED系统使用手性探针量子比特。
2021-06-30 quant-ph
Decoherence Rates in Large Scale Quantum Computers and Macroscopic Systems
从量子比特数N变大时的保真度角度研究了量子计算机中的马尔可夫态退相干效应。得到了用马尔可夫弛豫元和系统涨落算符乘积的期望值表示的退相干时标的一般表达式，该表达式也可用于研究玻色凝聚和超导体等宏观系统的退相干.一个标准的电路模型的量子计算机，涉及三态λ系统离子量子比特被认为是，量子比特通过捕获势定位在周围分离的位置。量子比特的质心振动充当了一个水库。相干的一个和两个量子比特门控过程由寻址特定量子比特的时间相关的局部化经典电磁场控制，两个量子比特门控过程由腔模辅助装置促进，其允许量子比特之间的状态交换。通过适当地选择参数，我们发现退相干时间基本上与N无关。
2005-07-25 quant-ph
Nonclassicality of a Macroscopic Qubit-Ensemble via Parity Measurement Induced Disturbance
University College London（伦敦大学学院）；Shiv Nadar Institution of Eminence（希夫纳达尔卓越机构）；London Centre for Nanotechnology, University College London（伦敦大学学院伦敦纳米技术中心）
通过测量诱导扰动检测宏观量子比特集合的非经典性，揭示量子到经典过渡的机制。
2026-10-27 quant-ph
Ultrastrong coupling in a scalable design for circuit QED with superconducting flux qubits
本文从理论上研究了一种含有超导磁通量子比特的电路量子电动力学（QED）结构。量子位通过源自谐振器的电流模式的ac电流耦合到传输线谐振器。通过改变量子比特和谐振器之间的电容可以获得超强耦合。我们提出了一个可扩展的设计，其中两个量子位耦合可以实现。
2015-10-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Macroscopic quantum dynamics of pi-junctions with ferromagnetic insulators
本文从理论上研究了超导体（S）与多铁性材料或铁磁绝缘体（FI）π结的宏观量子动力学。通过从微观哈密顿量导出有效作用量，提出了一种π结量子比特（S-FI-S超导量子干涉器件环）。在这个量子比特中，一个量子二能级系统是自发产生的，准粒子耗散的影响被发现是非常微弱的。这些特征使得实现具有高相干性的安静量子位成为可能。我们还研究了电流偏置的S-FI-S π结中的宏观量子隧穿（MQT），表明准粒子耗散对MQT的影响很小。
2006-11-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
A strict experimental test of macroscopic realism in a superconducting flux qubit
宏观实在论是对量子理论的一类修正，它允许宏观物体以测量无关的方式描述，同时在很大程度上保留了对微观世界的完全量子力学描述。客观坍缩理论是旨在通过修改动力学定律来解决量子测量问题的例子。然而，这些理论是否描述了自然，还不得而知。在这里，我们描述并实现了一个实验协议，能够约束这一类的理论，这是更多的噪声容忍和概念上比原来的Leggett-Garg测试透明。我们在超导通量量子比特中实现了该协议，并排除了（约84 s. d.）这些理论将否认在~10 ns时间尺度上170 nA电流的相干叠加。此外，我们解决了“笨拙的漏洞”，确定经典的干扰与控制实验。我们的结果构成了强有力的证据，叠加态的非平凡的宏观独特性。
2016-11-17 quant-ph
Split-ring polariton condensates as macroscopic two-level quantum systems
激子-极化激元的圆电流叠加态模拟超导磁通量子比特。当极化激元流体绕环运动时，其相位必须改变$2π$的整数倍。如果在环中引入$π$ -相位延迟线，则流体被迫传播顺时针或逆时针的循环电流，以将在一个往返行程上获得的总相位减小到零或将其建立到$2π$。我们表明，这样的$π$延迟线可以提供钉扎到由C形非共振泵浦点产生的势阱的暗孤子。由此产生的分裂环极化激元凝聚体表现出明显的相干振荡周期性地通过顺时针和anticipant电流状态。这些振荡可能会持续远远超过相干时间的极化激元凝聚。基于分裂环极化激元凝聚的量子比特有望具有非常高的品质因数，这使它们成为超导量子比特的有价值的替代品。偶极极化极化激元的使用允许用外部电场相干地控制量子位的状态。这被证明是实现单量子位逻辑运算的工具之一。我们提出了一种基于一对耦合极化激元量子比特的$i$ SWAP门的设计。为了证明量子计算的极化子平台的能力，我们提出了一个协议，实现的Deutsch的算法与极化子量子比特网络。
2020-07-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Coupling Nitrogen Vacancy Centers in Diamond to Superconducting Flux Qubits
提出了一种实现金刚石中氮空位中心与超导磁通量子比特相干耦合的方法。由此产生的耦合可以用来创建由通量量子位介导的远NV中心的自旋状态之间的相干相互作用。此外，磁耦合可以用于实现通量量子比特和NV中心的系综之间的量子信息的相干传输。这使得SC量子处理器能够长期存储，并且可能是SC量子比特与光之间的接口。
2010-10-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Readout of superconducting flux qubit state with a Cooper pair box
研究了一种以库珀对盒为传输子的超导磁通量子比特态读出方案。量子比特态由两个简并态的叠加组成，其中电荷和相位自由度是纠缠的。由于transmon对外部涨落的鲁棒性，我们的读出方案使得通量量子比特态的量子非破坏和单次测量成为可能。在由交流电场驱动的$π/2$旋转之后，可以通过使用非线性约瑟夫森放大器来执行量子比特状态读出。
2012-05-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Ideal Quantum non-demolishing measurement of a flux qubit at variable bias
提出了一种利用约瑟夫森分岔放大器实现超导磁通量子比特的量子非破坏测量的方案。我们的方案可以实现一个完美的QND测量的量子比特受到可变的磁偏置。测量反作用引起的量子位弛豫可以被抑制，因此QND保真度预计在宽范围的偏置条件下是高的。
2010-11-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Creation of Two-Particle Entanglement in Open Macroscopic Quantum Systems
我们考虑一个由N个自旋（量子比特）组成的开放量子系统，该系统与局域和集体热环境都没有直接的相互作用。量子比特与环境的相互作用是能量守恒的。我们追踪了热环境和N-2个量子比特的变量，得到了两个任意量子比特的含时约化密度矩阵。我们数值模拟了约化动力学和纠缠（并发）的创建作为热环境参数和量子比特数N的函数。我们的结果表明，两个量子比特的纠缠一般随N的增加而减少。我们分析表明，在极限N趋于无穷大，没有纠缠可以创建。这表明，当许多量子位位于环境相干长度大小的区域内时，集体热环境不能产生两量子位纠缠。我们讨论了我们的方法的一个新的量子表征的噪声环境的发展可能的应用。
2011-09-10 quant-ph
Anyonic interferometry without anyons: How a flux qubit can read out a topological qubit
通过涡旋的量子干涉来测量超导体中的非阿贝尔任意子的提议受到Abrikosov涡旋正常核的主要经典动力学的影响。我们展示了如何避免这种阻塞使用无核约瑟夫森涡旋，量子动力学已被证明实验。干涉仪是约瑟夫森结电路中的通量量子比特，它可以无损地读出存储在一对任意子中的拓扑量子比特-即使约瑟夫森涡旋本身不是任意子。通量量子比特不耦合到内涡旋激发，从而消除了对超导体中任意子干涉测量的操作温度的主要限制。
2010-07-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
Current biased gradiometric flux qubit in a circuit-QED architecture
我们提出了一个在电路量子电动力学结构中通过施加交流偏置电流来控制梯度通量量子比特（GFQ）的方案。GFQ对磁通量波动不敏感，这同时使得通过外部磁场操纵量子比特状态具有挑战性。在这项研究中，我们证明了一个交流偏置电流施加到$α$结的GFQ可以控制量子比特的状态。此外，本方案对电荷波动以及磁通量波动具有鲁棒性，有望为量子门操作提供长的相干时间。我们引入了一个电路QED架构，以执行具有足够强的耦合强度的单量子位和双量子位操作。
2021-12-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Driving controlled entanglement in coupled flux qubits
研究了周期性外场对量子纠缠的操纵。作为一种纠缠度量，我们数值计算了两个磁通量子比特的并发电感耦合和/或电容耦合，都由直流+交流磁通量驱动。我们还发现了一个解析下界的并发，其中占主导地位的条款对应的并发在Floquet状态。我们表明，它是可能的，以受控的方式通过调整系统在或附近的多光子共振，以创建或破坏纠缠。我们发现，当汉密尔顿量的驱动项不与量子位-量子位相互作用项对易时，驱动场诱导的纠缠控制在参数空间中更加鲁棒。这意味着电容耦合的两个磁通量子比特更便于通过交流驱动磁通来控制纠缠。
2017-03-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Emergent macroscopic bistability induced by a single superconducting qubit
连续驱动腔QED系统中的光子阻塞击穿被认为是一阶驱动-耗散量子相变的一个典型例子。但是，从微观系统-由量子涨落主导-到宏观系统-由稳定相表征-以及相关指数和相图的预测尺度到目前为止还没有观察到。在这项工作中，我们耦合一个单一的transmon量子比特与一个固定的耦合强度$g$的现场带宽$κ$可调超导腔可控地接近这个热力学极限。尽管系统仍然是微观的，我们观察到它的行为作为$g/κ$的函数变得越来越宏观。对于最高实现的$g/κ\approx 287$，系统以相等的概率在具有$\approx 8 \times 10^3$腔内光子的明亮相干态和真空态之间切换，其特征停留时间高达6秒。这超过了微观时间尺度的六个数量级，并接近接近理想的滞后预期在两个宏观吸引子之间的热力学极限。半经典理论和大规模量子跳跃蒙特卡罗模拟定性地支持了这些发现和解释。除了在强光-物质耦合的极限下揭示更多的驱动耗散物理学之外，该系统还可能在量子传感和计量学中找到应用。
2022-10-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Probing the quantum motion of a macroscopic mechanical oscillator with a radio-frequency superconducting qubit
Sorbonne Université（索邦大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；ENS-Université PSL（巴黎高等师范学院-巴黎文理研究大学）；Collège de France（法兰西学院）；Alice & Bob
利用射频超导量子比特探测宏观机械振子的量子运动，揭示热占据与量子反作用，并探索引力诱导退相干的测试可能性。
2026-01-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Fast generation of multiparticle entangled state for flux qubits in a circle array of transmission line resonators with tunable coupling
研究了在超导磁通量子比特的电路QED系统中快速产生Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）态的一步方法。GHZ态的产生时间约为10 ns，比磁通量子比特的相干时间短得多，与单量子比特的相干时间相当。在我们的建议中，一个随时间变化的微波场被施加到超导传输线谐振器（TLR），并以受控的方式移动谐振器，从而诱导间接的量子比特-量子比特耦合，而没有量子比特和谐振器之间的残余纠缠。可调谐耦合TLR圆阵列的设计为我们提供了扩展这种一步方案的情况下，许多量子位耦合通过几个TLR的潜力。
2012-01-31 cond-mat.mes-hall quant-ph
Microwave-Activated Controlled-Z Gate for Fixed-Frequency Fluxonium Qubits
超导磁通鎓电路是一个具有强非谐谱的人造原子：当偏置在半通量量子时，最低量子比特跃迁的频率比高能级跃迁的频率小一个数量级。类似于传统的原子系统，计算和非计算子空间之间的这种频率分离允许量子比特相干性和两量子比特相互作用的独立优化。在这里，我们描述了一个控制Z门的两个磁通连接电容或电感，与量子位跃迁固定在500 MHz附近。在涉及第二激发态的谐振下通过微波驱动来激活栅极。我们估计本征门的栅时间低于100 ns的结晶度超过99.9%。
2018-09-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Measurement and dephasing of a flux qubit due to heat currents
我们研究了一个磁通量子比特，它是由一个被三个约瑟夫森结打断的超导环组成的，它受到温度梯度的影响。我们表明，由温度梯度引起的热流，在结处的超导相位差敏感，显着依赖于量子比特的状态。我们进一步研究了热流对量子比特态相干性的影响。我们已经发现，对于Delft量子位设计，即使很小的温度梯度也会导致微秒量级的失相时间。
2015-01-07 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
Amplification of the quantum superposition macroscopicity of a flux qubit by a magnetized Bose gas
通过将$\mathcal{M}$与连接磁通量子位的势阱的瞬子轨道的作用联系起来，计算了超导磁通量子位（SFQ）中屏蔽电流态叠加的叠加宏观性测度$\mathcal{M}$.当一个磁化的玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）气体包含$N_{B}\sim \mathcal{O}(10^6)$原子被带到一个$\mathcal{O}(1)$ $μ\text{m}$附近的通量量子比特在一个实验现实的几何形状，我们证明了一个2 - 5倍放大的$\mathcal{M}$的裸值没有BEC的外观，通过从微观导出的混合量子系统的有效通量拉格朗日量计算实例轨迹作用，磁通量子位和自旋$F$原子玻色气体。利用$\mathcal M$和多模叠加态的最大有效性之间的联系，我们表明，放大$\mathcal{M}$在混合系统的基态是等效于减少的量子克拉美罗界估计的外部施加的通量。因此，我们的研究结果表明，BEC-SFQ混合系统作为低于标准量子极限的超弱磁场传感器的有用性增加。
2016-10-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.supr-con
Macroscopic Single-Qubit Operation for Coherent Photons
提出一种名为 Poincaré rotator 的光纤器件，通过光调制器结合标准波片对宏观激光脉冲执行任意单量子比特操作，在 Poincaré 球面上实现了多达100个可区分偏振态并绘制出复杂图案。
2023-03-30 physics.optics quant-ph
Macroscopic quantum computation using Bose-Einstein condensates
分析了由两组分玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）构成的量子比特的量子计算。BEC的使用允许通过玻色子增强来增加能量尺度，从而导致可以在宏观上大的能量尺度下执行的门操作。门操作的大能量尺度导致量子算法可以在减少因子N的时间执行，其中N是每个量子比特的玻色子数量。量子比特的编码不允许对退相干时间的固有惩罚。我们说明了该计划的应用程序Deutsch的和Grover的算法。
2011-03-28 quant-ph
Dynamics of a macroscopic spin qubit in spin-orbit coupled Bose-Einstein condensates
我们考虑了一个基于自旋-轨道耦合的玻色-爱因斯坦凝聚体的宏观自旋量子比特，其中除了自旋-轨道耦合外，自旋动力学强烈依赖于粒子之间的相互作用。研究了自由膨胀、俘获和外部驱动凝聚体自旋的演化。对于在合成磁场中以对应于塞曼分裂的频率振荡的凝聚体，自旋拉比频率不依赖于原子之间的相互作用，因为它只产生内力而不改变总动量。然而，相互作用和自旋轨道耦合使系统进入混合自旋状态，其中总自旋在布洛赫球内部而不是在布洛赫球上。这极大地扩展了可用的自旋空间，使其成为三维的，但对这种宏观量子位的可靠自旋操纵施加了限制。自旋动力学可以通过在旋量波函数中引入由自旋-轨道耦合确定的合适的自旋相关初始相位来修改。
2015-05-16 cond-mat.quant-gas quant-ph
Bose-Einstein condensate soliton qubit states for metrological applications
利用双势阱中的玻色-爱因斯坦凝聚体孤子，通过非线性约瑟夫森效应耦合，提出了具有两个孤子量子比特态的新型量子精密测量应用.除了在不同的情况下的稳态解，相空间分析，在人口不平衡的相位差变量，也进行了演示宏观量子自陷制度。在二元（非正交）状态判别问题的框架下，我们预测了薛定谔猫态、最大路径纠缠（$N00N$）态和宏观孤子量子比特，并利用它们来研究宏观态的可解性.在线性量子精密测量方法的框架下，对任意相位的估计，揭示了这些宏观孤子态具有海森堡极限（HL）的尺度。最后给出了HL估计凝聚态基态和第一激发宏观态之间角频率的实例，为当前的频标技术开辟了新的前景。
2020-11-26 physics.atom-ph quant-ph
Aharonov-Casher-Effect Suppression of Macroscopic Tunneling of Magnetic Flux
我们提出了一个系统，其中宏观磁通隧道的幅度可以通过Aharonov-Casher效应调制。该系统是一个RF-SQUID，其约瑟夫森结被布洛赫晶体管取代--两个结被一个小的超导岛隔开，在超导岛上可以通过外部栅极电压感应电荷。当结的约瑟夫森耦合能相等且感生电荷为q=e时，隧穿路径之间的相消干涉使磁通隧穿率为零。该设备也可以用作量子计算的量子比特。
2001-09-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Electronic structure of superposition states in flux qubits
磁通量子比特，即被约瑟夫森结中断的小超导回路，是宏观变量量子相干性的成功实现。超导在这些循环进行$\sim 10^6$ - $10^{10}$电子，这已被解释为表明，这种电流状态的相干叠加宏观叠加类似于薛定谔的猫。我们提供了一个完整的微观分析这样的量子位，从宏观量子描述可以得出。这表明，对于实验上可获得的通量量子比特，参与叠加态的微观成分的数量是令人惊讶的，但不是微不足道的。这种相对较小的尺寸与两个分支中宏观观测值之间的巨大差异相结合，被认为是由于电子的费米统计以及这些系统中超流和费米速度值之间的巨大差异。
2010-04-13 cond-mat.supr-con quant-ph
Macroscopic Einstein-Podolsky-Rosen pairs in superconducting circuits
我们提出了一种有效的方法来制备爱因斯坦-波多尔斯基-罗森（EPR）对在现有的约瑟夫森纳米电路与电容耦合。在这些固定的偶合电路中，可以容易地实现双量子位逻辑门，而严格地说，单量子位逻辑门不容易实现。对于一个已知的双量子比特状态，条件单量子比特操作仍然可以被设计为仅演化所选择的量子比特，并保持另一个量子比特不变;所选择的量子比特的旋转取决于另一个量子比特的状态。这些有条件的单量子比特操作允许确定性地生成由EPR-贝尔（或贝尔）状态表示的众所周知的爱因斯坦-波多尔斯基-罗森对。进一步提出量子态层析成像来实验证实这些态的产生。用数值模拟方法分析了制备的EPR对的衰变过程。本文还讨论了用生成的EPR对检验Bell不等式的可能性。
2006-05-11 cond-mat.supr-con quant-ph
Light Qubit Storage and Retrieval using Macroscopic Atomic Ensembles
我们提出了一个实验上可行的协议，在原子量子存储器中的任意光态的完全存储和检索使用良好的法拉第光与物质之间的相互作用。我们的协议依赖于一个单一的光脉冲通过原子系综的多个通道，而没有不切实际的要求公里长的延迟线之间的通道。此外，我们引入了一个依赖于时间的相互作用强度，使存储和检索的状态与任意脉冲形状。在没有压缩或纠缠初态的情况下，保真度指数地接近单位，如光子量子比特的显式计算所示。
2005-09-30 quant-ph
Switchable coupling between charge and flux qubits
我们提出了一种混合量子线路，其中电荷和磁通量子比特都连接到一个大的约瑟夫森结，产生由外部磁通量控制的有效的量子比特间耦合。这种可切换的量子比特间耦合可以用于在工作在最佳点的电荷量子比特和通量量子比特之间来回转移任意叠加态。该混合电路提供了一种很有前途的量子存储器，因为在最佳点的通量量子比特可以存储传输的量子态相对较长的时间。
2007-05-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Optimal Measurements of Magnetic Flux in Superconducting Circuits and Macroscopic Quantum Mechanics
本文讨论了一个表现隧穿的超导电路中磁通量的重复量子测量模型。由于以前的测量磁通量的扰动总是存在的，除非量子非破坏测量进行。通过用这个条件取代经典的非侵入性概念，时间类贝尔不等式允许人们在实在论和量子理论之间的冲突的宏观水平上测试可观测性。
1995-02-01 quant-ph
Massive Spatial Qubits for Testing Macroscopic Nonclassicality and Casimir Induced Entanglement
本文提出大质量空间量子比特，通过自由演化后的位置测量实现高保真 Pauli 基读取，并用于 Bell 违背检验及 Casimir 诱导的非高斯纠缠生成与认证。
2023-06-06 quant-ph
Extended quantum Maxwell demon acting over macroscopic distances
量子麦克斯韦恶魔是一种可以通过提供纯度来降低量子系统熵的设备。这种量子恶魔的功能植根于交换混合态和纯态的量子力学SWAP操作。我们描述了一个量子麦克斯韦恶魔的设置和性能，从远处净化能量孤立系。我们基于cQED的设计涉及两个transmon量子位，其中混合态目标量子位由通过非谐振传输线连接的纯态demon量子位纯化;这种配置自然会产生iSWAP门。虽然不如一个完整的SWAP门强大，我们表明，假设当今的性能特征的cQED实现，这样一个扩展的量子麦克斯韦恶魔可以净化的目标量子位在宏观距离上的数量级米，并容忍升高的温度的顺序几开尔文的传输线。
2018-11-13 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
Single-shot readout of a superconducting flux qubit with a flux-driven Josephson parametric amplifier
本文报道了利用磁通驱动约瑟夫森参量放大器（JPA）实现超导磁通量子比特的单次读出。在优化读出功率、JPA增益和数据采集时间后，我们观察到了对比度为74%的拉比振荡，这主要受到JPA带宽和量子比特能量弛豫的限制。在连续监测下观察到的量子比特本征态之间的量子跳跃表明读出方案的非破坏性。
2013-09-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Full control of qubit rotations in a voltage-biased superconducting flux qubit
我们研究了超导通量量子位的电压控制版本[Chiangcu等人，Science 299，1869（2003）]，并且表明可以实现对整个Bloch球体上的量子比特旋转的完全控制。利用电路图理论研究了在磁通量子位中的三个约瑟夫森结之间形成的两个超导岛上附加电压源的情况。除了在没有施加电压的情况下获得的纯x和z旋转之外，施加电压允许量子比特围绕y轴旋转。布洛赫球上旋转轴的方向和大小可以通过栅极电压、外部磁通量和约瑟夫森能量之间的比率α经由通量可调结来调谐。我们比较了单量子比特控制在已知的制度α <1 with the unexplored range alpha>1，并估计由于电压波动的退相干。
2007-04-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Implementing the Deutsch-Jozsa algorithm with macroscopic ensembles
当今考虑的量子计算实现通常处理具有微观自由度的系统，例如光子、离子、冷原子和超导电路。量子信息通常存储在诸如量子比特的低维希尔伯特空间中，因为量子效应在这样的系统中是最强的。然而，已经证明量子效应可以在介观和宏观系统中观察到，例如纳米机械系统和气体系综。虽然已经用这样的宏观系统进行了几个量子比特的量子信息演示，但是还没有示出相对于经典算法显示指数加速的量子算法。在这里，我们表明，Deutsch-Jozsa算法可以实现与宏观合奏。我们使用的编码避免了通常困扰宏观实现的退相干的有害影响。我们讨论了两个映射程序，可以选择取决于甲骨文和实验的约束。这两种方法都有一个指数加速的经典情况下，只需要控制的合奏的总自旋的水平。结果表明，这两种方法重现量子比特Deutsch-Jozsa算法，是强大的退相干。
2016-04-29 quant-ph
Deterministic synthesis and processing of frequency-bin qubits in a macroscopically coherent quantum memory
Kazan National Research Technical University n.a. A.N. Tupolev-KAI（喀山国立研究技术大学（以A.N. 图波列夫命名））
本文提出基于预创建长寿命宏观相干性的腔辅助量子存储器协议，利用自旋相干性作为量子总线，通过光谱非局域阻抗匹配实现频率箱量子比特的确定性合成与存储，并展示统一存储与处理平台。
2026-09-29 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Nondestructive readout for a superconducting flux qubit
我们提出了一种新的读出方法的超导磁通量子比特，基于测量的约瑟夫森电感的超导量子干涉装置，电感耦合到量子比特。本征通量检测效率和反作用适合于量子位的量子态的快速和非破坏性确定，如在量子计算机中读出多个量子位所需的。我们对通量量子比特进行了光谱分析，并测量了80 $μs$量级的弛豫时间。
2004-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Low-decoherence flux qubit
通量量子比特在简并点处可以具有相对长的退相干时间，但是远离该点，退相干时间通过退相而大大减少。这限制了磁通量子比特的实际应用。在这里，我们提出了一种新的量子位设计修改，从常用的通量量子位，通过引入一个额外的电容并联到较小的约瑟夫森结（JJ）的环路。我们的研究结果表明，噪声的影响可以得到很大的抑制，特别是远离简并点，通过降低耦合能量的JJ和增加并联电容。这种并联电容提供了一种改进量子位的新方法。
2007-05-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
