Vacuum Rabi Splitting in Nanomechanical QED System with Nonlinear Resonator
考虑到纳米机械谐振器与电荷量子比特耦合的本征非线性，研究了纳米机械QED（量子比特谐振器）系统中的真空拉比分裂效应。一个驱动的非线性Jaynes-Cummings模型描述了这个量子比特谐振器系统的动力学。利用量子回归定理和主方程方法，解析地计算了两次关联谱。在弱驱动极限下，这些分析结果阐明了驱动强度和非线性参数对相关谱的影响。此外，数值计算证实了这些分析结果。
2016-03-01 quant-ph
Tunable pulse delay and advancement in a coupled nanomechanical resonator-superconducting microwave cavity system
从理论上研究了强泵浦场作用下弱探测场在纳米机械谐振腔-超导微波腔耦合系统中的传输。利用标准的输入输出理论，我们发现，只要抽运场与腔共振的失谐量适当，在这种耦合系统中，探测场既可以出现脉冲延迟（慢光效应），也可以出现脉冲超前（快光效应）。延迟（提前）的幅度可以通过调节泵浦场的功率来连续调谐。该技术在微波移相器、延迟线等方面具有很大的应用潜力。
2010-12-16 quant-ph
Temporal Behavior of Rabi Oscillation in Nanomechanical QED System with a Nonlinear Resonator
在由一个电荷量子比特和一个非线性纳米机械共振器组成的纳米机械QED系统中，我们研究了非线性Jaynes-Cummings模型中Rabi振荡的时间行为。利用微观主方程方法，我们求解了描述该模型的密度算符的时间演化。计算了电荷量子比特激发态的几率。这些解析计算显示了量子比特-谐振器系统的两个不同激发态的非线性参数和衰减率对拉比振荡的时间振荡和衰减的影响。
2015-10-28 quant-ph
Qubit-induced phonon blockade as a signature of quantum behavior in nanomechanical resonators
通过检测飞秒尺度的位移来观察量子化的纳米机械振荡对实验者来说是一个重大的挑战。我们建议，声子封锁可以作为纳米机械谐振器中的量子行为的签名。与光子阻塞和电子的库仑阻塞类似，声子阻塞的主要思想是当非线性振子中有一个声子时，第二个声子不能被激发。为了实现声子封锁，超导量子二能级系统耦合到纳米机械谐振器，并用于诱导声子自相互作用。利用蒙特卡罗模拟，利用Cahill-Glauber $s$参数化的准概率分布研究了诱导非线性振子的动力学行为.我们展示了如何振荡的谐振器可以发生在量子制度，并演示了如何可以观察到的声子封锁与目前可访问的实验参数。
2010-06-18 quant-ph
Ground state cooling of a nanomechanical resonator in the weak-confinement regime via quantum interference
讨论了耦合到超导磁通量子比特的纳米机械谐振器的基态冷却。我们表明，通过诱导量子干涉取消有害的载流子激发，基态冷却成为可能，在弱约束或非解决制度。量子位被建模为λ配置中的三能级系统，并且施加驱动通量使得量子位吸收光谱表现出电磁感应透明性，从而消除不需要的载流子激发。由于我们的基于干涉的方案允许应用强冷却场，因此可以实现快速有效的冷却。
2010-07-15 quant-ph
Flexible Integration of Gigahertz Nanomechanical Resonators with a Superconducting Microwave Resonator using a Bonded Flip-Chip Method
本研究提出电流键合倒装芯片方法，实现吉赫兹纳米机械谐振器与可调超导微波谐振器的强耦合，在低温下获得约15 MHz耦合强度，为可即插即用的复杂杂化量子系统架构奠定基础。
2023-04-26 quant-ph
A microwave scattering spectral method to detect the nanomechanical vibrations embedded in a superconducting qubit
纳米机械谐振器作为量子力学传感探针，在各种高精度量子测量中发挥着重要作用。与先前的发射光谱探测器不同（即，NMR修改了原子发射），在本文中，我们提出了一种替代方法，即，通过探测耦合到驱动微波的量子力学探针的散射光谱，来表征嵌入在基于rf-SQUID的超导量子比特中的NMR的物理特征。结果表明，从观测到的频谱中的特定频率点，即，无论是波谷还是波峰，振动特征（即，它们是经典振动或量子力学振动），并且可以有效地确定NMR的物理参数（典型地诸如振动频率和位移）。该建议是可行的，与目前的技术，并应有助于设计所需的NMR为各种量子点的应用。
2022-10-23 quant-ph
Entangling a nanomechanical resonator and a superconducting microwave cavity
我们提出了一个方案，能够纠缠在稳态的纳米机械谐振器与驱动超导共面波导的微波腔模式。纳米机械谐振器与波导的中心导体电容耦合，并且可以在高达数十毫开尔文的温度下实现静态纠缠。
2007-10-31 cond-mat.mes-hall quant-ph
Superconducting circuit quantum computing with nanomechanical resonators as storage
我们分析了超导传输子电路的量子信息处理能力，该电路用于调解存储在声子晶体腔谐振器集合中的量子信息之间的相互作用。只有一个处理元件需要外部控制，这使得这种方法比传统的每个量子位单独控制的架构大大减少了硬件密集型。此外，当与通常考虑的使用共面波导或3d腔微波谐振器进行存储的替代方法相比时，纳米机械谐振器提供了非常长的寿命和小尺寸--这是对微波谐振器的两个相互冲突的要求。详细的门误差分析导致量子位谐振器耦合率的最佳值作为系统中的机械谐振器的数量的函数。对于一组给定的系统参数，一个特定的耦合量和谐振器的数量被发现优化量子体积，一个近似的测量系统的计算能力。我们看到这个体积在所提出的混合纳米机械架构中比在竞争的片上电磁方法中更高。
2018-08-24 quant-ph
Method for observing robust and tunable phonon blockade in a nanomechanical resonator coupled to a charge qubit
声子阻塞是一种纯粹的量子现象，类似于库仑和光子阻塞，其中非谐振器中的单个声子可以阻碍第二声子的激发。我们提出了一种实验方法来实现声子封锁的驱动谐波纳米机械谐振器耦合到一个量子比特，其中的耦合是成比例的二阶非线性极化率$χ^{(2)}$。这与克尔型$χ^{(3)}$非线性系统中声子和光子阻塞效应的标准实现相反。通过改变相干驱动场可以方便地调节非线性耦合强度。作为一个例子，我们应用该模型预测和描述耦合到库珀对盒（即，电荷量子位）与线性纵向耦合。通过得到该复合系统的定态解，我们给出了在该诱导二阶非线性系统中观察到强反聚束和亚泊松声子数统计的条件。除了使用量子位产生声子封锁状态之外，量子位本身也可以通过测量其状态来检测封锁效应。数值模拟表明，声子封锁的鲁棒性和检测它的灵敏度，将受益于这种强诱导的非线性耦合。
2016-06-30 quant-ph
Generating the Schrodinger cat state in a nanomechanical resonator coupled to a charge qubit
我们提出了一个方案，用于产生薛定谔猫态的几何操作的基础上，通过纳米机械谐振器耦合到超导电荷量子比特。由两个强经典场驱动的电荷量子比特与纳米机械谐振器的高频声子模式相互作用。在操作过程中，电荷量子比特没有经历真正的跃迁，而纳米机械谐振器的声子模式在相空间中沿着不同的路径移动，这取决于电荷量子比特的状态，这产生了薛定谔猫态。考虑环境噪声的影响，证明了该方案的鲁棒性，并讨论了该方案的可行性。
2014-10-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Controllable coupling between a nanomechanical resonator and a coplanar-waveguide resonator via a superconducting flux qubit
我们研究了由一个共面波导（CPW）谐振器和一个纳米机械谐振器（NAMR）组成的三重量子系统，其中通量量子比特与两个谐振器都有很大的失谐。通过幺正变换和二阶近似，我们得到了一个强的和可控的（即，磁场依赖）NAMR和CPW谐振器之间的有效耦合。由于强耦合，从共面波导谐振腔的电压涨落谱中可以观察到真空拉比分裂。我们进一步研究了单光子输运的性质，从反射率或等效的透射率推断。我们发现，反射率和相应的相移光谱都表现出由于真空拉比分裂的窄谱特征的双峰。通过调节外部磁场，反射率和相移可以分别从0变化到1和从$-π$变化到$π$。结果表明，这种混合量子系统可以作为量子路由器。
2015-09-22 quant-ph
Chip-scale superconducting quantum gravimeter combining a SQUID, a transmon, and a nanomechanical resonator
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）；Department of Physics, National Institute of Technology Srinagar（物理系，斯利那加国家技术学院）
本文提出一种芯片级超导重力仪，利用可调磁通transmon量子比特与高Q值纳米机械梁耦合，通过SQUID磁通调制量子比特频率，实现高带宽重力测量。
2026-05-01 quant-ph
Superconducting Phase Qubit Coupled to a Nanomechanical Resonator: Beyond the Rotating-Wave Approximation
我们考虑一个简单的约瑟夫森结相位量子比特耦合到一个固态纳米机电谐振器的模型。这个模型和许多相关的量子比特谐振器模型类似于电磁腔中的原子。当系统是弱耦合和近共振时，动力学可以用量子光学的行波近似（RWA）或Jaynes-Cummings模型精确描述。然而，开发更快的量子信息处理协议的愿望需要近似的，但分析的描述是有效的更强耦合的量子位谐振器系统。在这里，我们提出了一个简单的理论技术，使用的基础上的修饰状态，微扰帐户的领导阶修正的RWA。通过与精确数值结果的比较，我们证明了该方法在中等强耦合下的精确性，为描述快速量子信息处理提供了一个有用的理论工具。该方法适用于任何与谐振子或单模玻色子场线性耦合的量子二能级系统。
2004-07-15 quant-ph
Entangling a nanomechanical resonator with a microwave field
我们展示了纳米机械谐振器的相干振荡如何与超导共面谐振器形式的微波腔纠缠。耗散是包括和实验参数的实际值估计。
2007-03-01 quant-ph
A Nanomechanical Atomic Force Qubit
本文提出利用原子力实现无辅助量子比特的硅纳米机械量子比特，工作频率60 MHz，非谐性5 MHz，并展示电路量子声动力学架构，支持色散读出与多比特操作，推动量子非线性声子学发展。
2024-07-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Displacemon electromechanics: how to detect quantum interference in a nanomechanical resonator
我们介绍了'displacemon'机电架构，包括振动纳米梁，例如碳纳米管，通量耦合到超导量子位。该平台可以实现强耦合甚至超强耦合，从而实现各种量子协议。我们使用这个系统来描述一个协议，用于生成和测量纳米机械谐振器的两个轨迹之间的量子干涉。该方案使用一系列量子位操作和测量来冷却谐振器，应用有效的衍射光栅，并测量产生的干涉图案。我们模拟了一个现实的系统组成的一个振动的碳纳米管作为一个超导量子位结的协议，我们证明了产生一个空间上不同的量子叠加态的运动包含多个$10^6$核子的可行性。
2017-10-05 quant-ph
Quantum Information Processing with Nanomechanical Qubits
我们介绍了一种量子信息处理的方法，其中信息存储在纳米机械设备的运动自由度中。我们的方法的量子位是由两个最低能级的机械谐振器，这是调谐到强非谐适当的静电场。单量子位旋转由施加到各个谐振器的射频电压脉冲进行。两个量子位纠缠门又通过两个量子位与高精细度腔的共同光学谐振的耦合来实现。我们发现，门的结晶度超过99%，可以实现现实的实验参数。
2013-02-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Nanomechanical manipulation of superconducting charge-qubit quantum networks
提出一种基于AC Josephson效应的纳米机电装置，通过电态与机械态的量子纠缠实现超导电荷量子比特间的量子信息传输与网络操控。
2023-10-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Probing the quantum coherence of a nanomechanical resonator using a superconducting qubit II: Implementation
我们描述了一种可能的实现方式的纳米力学量子叠加生成和检测方案中描述的前面，同伴论文[Armour AD和Blencowe M P 2008新。J. Phys.该实施方案是基于电路量子电动力学（QED）的设置，与额外的机械自由度形成了一个悬浮的，双钳位段的超导回路的直流SQUID位于直接相对的中心导体的共面波导（CPW）。讨论了两种基于SQUID的量子比特实现的相对优点，特别是电容耦合电荷量子比特和电感耦合通量量子比特。结果发现，这两种实现是同样有前途的，具有可比的量子位机械谐振器模式以及量子位微波谐振器模式耦合强度。
2008-04-14 cond-mat.supr-con quant-ph
Controllable Coupling between Flux Qubit and Nanomechanical Resonator by Magnetic Field
我们提出了一种将纳米机械谐振器的量子化模式耦合到超导约瑟夫森结（或相位滑移）通量量子比特回路中的持续电流的有源机制。该耦合由外部耦合磁场独立控制。整个系统在强耦合极限下形成了一种新的固态腔量子电动力学（QED）结构。该结构可用于演示量子光学现象和相干操纵量子比特进行量子信息处理。这种耦合机制适用于更一般的超导约瑟夫森结系统是多能级系统的情况，并讨论了实验实现中的实际问题。
2007-03-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Semiclassical dynamics of a flux qubit coupled to a nanomechanical oscillator
我们提出了一个理论描述的半经典动力学的超导磁通量子比特感应耦合到纳米机械振荡器。聚焦于量子比特对机械元件的影响，以及该器件所显示的非线性现象，我们表明它具有延迟效应和自激振荡。这些可以被利用来产生机械振荡器的非经典态。此外，我们还发现该系统与腔光学机械系统具有一些共同的基本性质，并阐明了这两类器件之间的相似性。
2014-05-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Quantum teleportation between nanomechanical modes
研究了两个纳米力学模之间无局域相互作用的量子隐形传态方案。纳米机械模式线性耦合到由传输线和约瑟夫森结组成的超导电路的连续可变模式并通过连续可变模式连接。计算了有限温度下高斯态的保真度和非单位探测器效率。对于相干态，在很大的参数范围内，可以获得超过经典极限1/2的保真度。
2005-12-19 quant-ph
Probing Nano-Mechanical QED Effects
我们提出并研究了一种“本征探测”的方法，在不引入任何外部探测器的情况下，在量子位纳米机械谐振器系统中模拟腔QED效应。这种金属纳米机械谐振器在微弱的驱动电流作用下，可以作为本征探测器，既作为谐振腔又作为探测器。纳米机械谐振器两端电动势的相关谱表明了腔QED效应。利用量子回归定理和微扰理论，我们解析地计算了相关谱。在弱驱动极限下，我们研究了驱动强度以及电荷量子比特与纳米机械谐振器之间的频率失谐对真空拉比分裂的影响。数值计算证实了我们的内在探测方法的有效性。
2009-02-15 quant-ph
Generation of the superposition of mesoscopic states of nano-mechanical resonator by a single two-level system
我们提出了基于测量的纳米机械谐振器运动态叠加的条件生成。我们考虑一个通过声子交换与纳米机械谐振腔耦合的二能级量子力学系统。通过两个谐振激光器驱动量子比特来实现相互作用，该相互作用根据量子比特的状态在纳米机械谐振器的状态中产生移位。对量子力学系统态的测量产生了纳米机械谐振器的叠加态。我们证明了叠加态间的量子干涉可以导致谐振腔中任意大的位移。我们还利用维格纳函数讨论了生成态的退相干。
2017-04-10 quant-ph
Ground state cooling of a nanomechanical resonator via a Cooper pair box qubit
在本文中，我们提出了一个计划的基态冷却的弯曲模式的纳米机械梁纳入一个环形的库珀对盒（CPB）电路。通过洛伦兹力耦合的光束运动循环CPB电路电流，能量被转移到CPB量子比特，作为一个耗散的两个层次的系统。冷却过程由作用在CPB上的失谐栅极电压驱动器驱动。我们分析了冷却力谱，并提出了一个广泛的参数制度的冷却速率和最终占领数的解析表达式。特别是，我们发现，冷却是优化在一个强大的驱动器制度，我们提出了基态冷却的必要条件。
2008-09-18 cond-mat.other quant-ph
Generating Squeezed States of Nanomechanical Resonator
提出了一种在由纳米机械谐振器（NMR）、超导库珀对盒（CPB）和超导传输线谐振器（STLR）组成的固态电路中产生压缩态的方案。NMR和STLR之间的非线性相互作用可以通过将CPB的外部偏置通量设置为特定值来实现。通过对组合系统的总哈密顿量进行Fr $\rm\ddot o$ hlich变换，导出了NMR和STLR之间的相互作用哈密顿量。只要将CPB保持在基态，我们就得到了标准的参量下转换哈密顿量。CPB扮演着“非线性介质”的角色，NMR的压缩态可以很容易地以类似于量子光学中三波混频的方式产生。这就是固态电路中的三波混频。
2007-06-15 quant-ph
Quantum transducers: Integrating Transmission Lines and Nanomechanical Resonators via Charge Qubits
我们提出了一种机制，通过将传输线谐振器（TLR）与纳米机械谐振器（NAMR）共同耦合到电荷量子位，即具有可控栅极电压的库珀对盒，来将它们连接起来。电荷量子比特集成在这种量子换能器或简单的量子网络中，扮演可控量子节点的角色，在TLR和NAMR之间相干地交换量子信息。有了这样的接口，脉泽样的过程被预测创建一个准经典态的NAMR通过控制在TLR的单模经典电流。或者，通过传输线的“库珀对“相干输出可以由NAMR的单模经典振荡驱动。
2005-08-16 cond-mat.supr-con quant-ph
Nanomechanical ancilla qubits generator for error correction algorithms in quantum computation
提出一种纳米机电装置，利用库珀对盒与机械振动产生纠缠猫态，生成三量子比特比特翻转码所需的辅助量子比特，实现量子纠错编码。
2024-04-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
Probing the quantum coherence of a nanomechanical resonator using a superconducting qubit: I. Echo scheme
我们提出了一个方案，其中的量子相干性的纳米机械谐振器可以探测使用超导量子比特。我们考虑一个机械谐振器耦合到一个库珀对盒的电容，并假设超导量子比特被调谐到简并点，使其相干时间最大化，机电耦合可以近似为色散哈密顿量。当量子比特以状态叠加的方式制备时，这将驱动机械谐振器逐渐进入叠加状态，这反过来导致量子比特的明显退相干。将合适的控制脉冲施加到量子位允许其布居被反转，从而导致谐振器动力学的反转。然而，谐振器与其环境的相互作用意味着动态不完全可逆。我们表明，这种不可逆性在很大程度上是由于退相干的机械谐振器，可以推断出从适当的测量单独的量子位。使用估计所涉及的参数的基础上的一个具体实现的系统，我们表明，它应该是可能的，以现有的设备技术进行此计划。
2008-04-14 cond-mat.supr-con quant-ph
Phonon blockade in a nanomechanical resonator resonantly coupled to a qubit
研究了纳米机械谐振器（NAMR）中与量子比特共振耦合的声子统计。我们发现在共振耦合NAMR量子比特系统中存在两种不同的声子阻塞机制。一个是由于NAMR量子比特系统在大耦合强度下的强非谐性;另一个是由于中等耦合强度的NAMR量子比特系统中不同路径的双声子激发之间的相消干涉。我们发现，声子封锁是脆弱的热模式占领，只能观察到NAMR是在超冷的有效温度。为了在中等NAMR-量子比特耦合强度下增大强声子反聚束的平均声子数，我们假设两个外驱动场分别作用于NAMR和量子比特.在这种情况下，我们发现，通过优化两个外部驱动场的强度比和相位差，两种机制下的声子阻塞可以出现在相同的频率范围内。
2016-12-28 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Entanglement between charge qubit states and coherent states of nanomechanical resonator generated by AC Josephson effect
我们考虑了一个纳米机电系统，该系统由一个可移动的库珀对盒量子比特组成，该量子比特受到一个静电场的作用，并通过隧穿过程耦合到两个体超导体。我们认为量子比特动力学与量子振荡器的动力学有关，并证明了如果满足一定的谐振条件，则在超导体之间施加的偏置电压会产生由量子比特态和振荡器的相干态的纠缠表示的状态。结果表明，这种纠缠的结构可以控制的偏置电压的方式，产生的纠缠，将所谓的猫态-相干态的叠加。通过分析纠缠熵和相应的Wigner函数，我们刻画了这种态的形成和发展。实验上可行的检测的效果，通过测量的平均电流也被认为是。
2021-12-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dynamics of a nanomechanical resonator coupled to a superconducting single-electron transistor
我们提出了一个耦合到超导单电子晶体管（SSET）的约瑟夫森准粒子（JQP）和双约瑟夫森准粒子（DJQP）共振附近的纳米机械谐振器的动力学分析。对于弱耦合和动力学时标的宽分离，我们发现对于任一超导共振，共振器的动力学由Fokker-Planck方程给出，即，SSET有效地表现为特征在于有效温度的平衡热浴，其还阻尼谐振器并使其频率重新归一化。取决于相对于超导谐振的栅极和漏极-源极电压偏置点，SSET还可以引起机械谐振器中的不稳定性，该不稳定性由适当的福克-普朗克方程内的负阻尼和温度标记。此外，足够接近共振，我们发现，福克-普朗克描述打破。我们还指出，有一个密切的类比之间的耦合纳米机械谐振器的SSET在附近的JQP共振和多普勒冷却的原子通过激光。
2005-07-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Observation of a phononic Mollow triplet in a hybrid spin-nanomechanical system
在共振驱动的量子比特荧光光谱中观察到的Mollow三重态代表了量子电动力学的创始特征之一，这让人想起了限制在布洛赫球上的量子比特动力学的束缚特征。在这里，我们报告的观察在一个混合的自旋纳米机械系统，其中氮空位自旋量子位磁耦合到碳化硅纳米线的振动。谐振微波场将最初的参数混合相互作用转变为谐振过程，其中声学声子现在能够诱导修饰的量子比特状态之间的跃迁，从而导致同步的自旋振荡器动力学。我们进一步探讨了纳米线的二维变形的混合耦合的矢量特性。所展示的微波辅助的自旋振荡器动力学的同步为探索自旋相关的力，量子态转移的关键成分打开了新的视角。
2015-02-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Resolving the energy levels of a nanomechanical oscillator
描述机械振子经典运动的相干态没有明确的能量，而是等间距能量本征态的量子叠加。要揭示这种量子化的结构，只有用一种测量机械能的仪器才有可能，这种仪器的精度要大于单个声子$\hbarω_\text{m}$的能量。实现这种灵敏度的一种方法是在振荡器和原子之间设计一种强但非共振的相互作用。在一个具有足够量子相干性的系统中，这种相互作用允许人们通过原子跃迁频率的可分辨差异来区分不同的声子数状态。这种色散测量已经在腔和电路量子电动力学中进行了研究，其中使用真实和人造原子的实验已经解决了腔的光子数状态。在这里，我们报告了一个实验，其中人工原子感测驱动纳米机械振荡器的运动能量，具有足够的灵敏度来解决其能量的量化。为了实现这一点，我们建立了一个混合平台，将纳米机械压电谐振器与微波超导量子位集成在同一芯片上。我们用不同振幅的共振脉冲激发声子，并探测量子比特的激发谱，以观察声子数依赖的频率偏移比量子比特线宽大$\approx 5$倍。我们的结果展示了一个完全集成的量子声学平台，它结合了大耦合，相当大的相干时间和对机械模式结构的出色控制。通过适度的实验改进，我们预计我们的方法将使声子的量子非破坏测量成为实验现实，从而为使用芯片级纳米机械设备的新量子传感器和信息处理方法开辟道路。
2019-02-13 quant-ph
Cooling and squeezing the fluctuations of a nanomechanical beam by indirect quantum feedback control
我们研究了利用量子反馈控制纳米机械光束的冷却和压缩。在我们的模型中，纳米机械光束通过超导量子干涉器件（SQUID）耦合到传输线谐振器。从传输线谐振器的电磁场泄漏的测量使用零差检测。该测量信号然后用于设计量子反馈控制信号以驱动传输线谐振器中的电磁场。虽然控制施加在传输线谐振器上，但是该量子反馈控制信号通过感应梁谐振器耦合间接影响纳米机械梁的热运动，使得可以冷却和挤压梁的波动，使其接近标准量子极限。
2009-02-15 quant-ph
Superconducting Qubits Coupled to Nanoelectromechanical Resonators: An Architecture for Solid-State Quantum Information Processing
我们描述了一种可扩展的固态量子信息处理架构的设计，该架构基于GHz频率纳米机械谐振器与约瑟夫森隧道结的集成，该谐振器有可能演示对量子计算至关重要的各种单量子位和多量子位操作。计算量子位是大面积电流偏置约瑟夫森结的本征态，使用选通的外部电路进行操纵和测量。这些相位量子位中的两个或更多个被电容耦合到高品质因数压电纳米机电盘谐振器，该谐振器形成了我们架构的支柱，并且能够实现量子位的相干耦合。集成系统类似于电磁腔（纳米机械谐振器）中的一个或多个少能级原子（约瑟夫森结量子比特）。然而，与现有的在电磁腔中使用原子的方法不同，这里我们可以单独调整“原子”的能级间距并控制它们的“电磁”相互作用强度。我们从理论上证明了在约瑟夫森结中制备的量子态可以传递到纳米机械谐振器并存储在那里，然后可以传递回原始结或以高保真度转移到另一个结。该谐振器还可以用来在一对约瑟夫森结之间产生最大纠缠的贝尔态。许多这样的结谐振器复合体可以组装成轴辐式布局，从而形成大规模的量子线路。我们提出的架构结合了固态和腔量子电动力学方法的理想功能，并可以使量子信息处理可能在一个可扩展的，固态的环境。
2004-09-26 quant-ph
Hybrid quantum device based on NV centers in diamond nanomechanical resonators plus superconducting waveguide cavities
我们提出并分析了一种混合器件，它是将一个具有单个内建氮空位（NV）中心自旋的微尺度金刚石梁集成到超导共面波导（CPW）腔中。我们发现在交流电场作用下，金刚石光束的量子化运动可以通过介质相互作用与单腔光子发生强耦合。与经由大磁场梯度的强自旋-运动相互作用一起，它提供了一种混合量子器件，其中金刚石谐振器可以强耦合到单个微波腔光子和单个NV中心自旋。这使得通过机械暗极化激元的NV自旋和CPW腔之间的相干信息传输和有效耦合成为可能。这种混合自旋机电装置，与外部场的可调谐耦合，提供了一个现实的平台，实现量子信息与单NV自旋，金刚石机械谐振器，和单微波光子。
2015-09-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Strong squeezing and robust entanglement in cavity electromechanics
我们研究了机电系统中的非线性效应，该系统由耦合到传输线谐振器的超导电荷量子比特和耦合到另一个传输线谐振器的纳米机械振荡器组成。超导量子比特引起的非线性和光-机耦合在产生光-机纠缠和压缩传输微波场方面起着重要作用。我们发现，在适度的热退相干的机械模式的存在下，可以实现强压缩的微波场和强大的光机纠缠。我们还讨论了超导量子比特与纳米机械振荡器的耦合对平均光子数双稳行为的影响。
2014-01-31 quant-ph
Probing tiny motions of nanomechanical resonators: classical or quantum mechanical?
我们提出了一种光谱方法来探测纳米机械谐振器（NAMR）的微小振动，这可能会揭示经典或量子行为取决于退相干诱导环境。我们的建议是基于在超导传输线谐振器（TLR），这是{ \it间接}耦合到NAMR通过一个可控的约瑟夫森量子比特作为量子换能器的电压波动谱的检测。NAMR的经典（量子力学）振动引起量子位能级的对称（非对称）斯塔克位移，这可以通过TLR中的电压波动来测量。因此，NAMR的运动，包括它是否是量子力学的，可以通过检测TLR的电压波动谱来探测。
2006-10-26 cond-mat.supr-con quant-ph
Proposal for a nanomechanical qubit
机械振荡器已被证明在很宽的频率范围内具有非常高的品质因数。这些也耦合到各种各样的场和力，使它们成为传感器的理想选择。因此，基于机械的量子比特的实现可以为量子计算和传感提供重要的新平台。在这里，我们表明，通过耦合的弯曲模式之一的悬浮碳纳米管的双量子点定义在纳米管的电荷态，它是可能的，以诱导足够的非谐性的机械振荡器，使耦合系统可以被用作一个机械量子比特。然而，这只能在设备进入超强耦合状态时才能实现。我们讨论了非谐性出现的条件，我们表明，哈密顿量可以映射到一个非谐振子，使我们能够工作的能级结构，以及如何从量子点和力学振子的退相干是由量子比特继承。值得注意的是，由于量子点的退相预计将在耦合系统中减少几个数量级。我们概述了量子位控制，读出协议，通过将两个量子位耦合到微波腔来实现CNOT门，以及最后如何将量子位用作静态力量子传感器。
2021-08-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Generation of Squeezed States of Nanomechanical Resonators by Reservoir Engineering
纳米机械谐振器的非经典状态的实验演示仍然是一个悬而未决的任务。在本文中，我们展示了如何通过双色微波耦合到电荷量子比特来冷却谐振腔并将其驱动到压缩态。稳态振荡器状态在正交分量之一中表现出降低的噪声，降低因子为0.5 - 0.2。这些值是针对Q值为10 $^4$至10 $^5$的100 MHz谐振器和T $\approx$ 25 mK的支撑温度获得的。我们证明了通过测量激发态的布居，与电荷量子比特的耦合也可以用来探测压缩态。此外，通过扩展该测量过程，可以执行谐振器状态的完整量子态层析成像。这提供了一个通用的工具来检测各种不同的状态，并证明纳米机械振荡器的量子性质。
2004-06-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Controlling the nonclassical properties of a hybrid Cooper pair box system and an intensity dependent nanomechanical resonator
我们采用一个更现实的处理，调查的熵和激发反转的耦合系统，由纳米机械谐振器和超导库珀对盒。该程序使用巴克-Sukumar模型在微波域中，认为纳米谐振器与时间相关的频率和两个子系统中存在的损失。有趣的结果被发现的时间演变的熵的每个子系统和激发反转的库珀对盒。还进行了比较，这两个子系统是更敏感的损失的存在。结果表明，适当选择所涉及的时间相关参数，使我们能够监测这两个功能的子系统，并可能提供潜在的应用，例如，非经典态的产生，量子通讯，量子光刻
2015-06-20 quant-ph
Collectivity-assisted ground state cooling of a nanomechanical resonator
我们讨论了冷却的纳米机械谐振器的机械基态耦合到一个集体系统的两个相互作用的通量量子比特。我们发现，集体至关重要地改善冷却两种机制。首先，冷却过渡通过子辐射迪克状态进行，并且这些子辐射状态的减小的线宽抑制散射和环境对最终声子数的贡献。第二，有害的载流子激发而不改变谐振器的运动被集体能量转移抑制。
2009-12-10 cond-mat.supr-con quant-ph
Quantum entanglement between a nonlinear nanomechanical resonator and a microwave field
我们考虑一个理论模型的非线性纳米机械谐振器耦合到超导微波谐振器。纳米机械谐振器以其谐振频率的两倍被参数化地驱动，而超导微波谐振器以频率相差等于参数化驱动频率的量的两个音调被驱动。我们证明了该系统的半经典近似具有一个有趣的不动点分支结构。在半经典动力学中，从稳定的不动点到极限环的过渡被观察到，从正到负的失谐。我们发现，这种分叉结构的签名也存在于全耗散量子系统，并进一步表明，它导致的纳米机械谐振器和微波腔之间的混合态纠缠的耗散量子系统，是一个最大的接近半经典分岔。给出了半经典极限环的量子签名。
2010-11-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Advanced control with a Cooper-pair box: stimulated Raman adiabatic passage and Fock-state generation in a nanomechanical resonator
在超导纳米电路领域的快速实验进展引起了对这些宏观相干系统的先进量子控制技术的越来越多的追求。在这里，我们从理论上证明，受激拉曼绝热通道（STIRAP）应该是可能的量子设置的库珀对盒。该方案对退相干具有鲁棒性，即使在现有技术下也应该是可实现的。作为应用，我们提出了一种方法，产生单声子态的纳米机械谐振器的真空激励绝热通道与超导纳米电路耦合到谐振器。
2005-09-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Ground state cooling of nanomechanical resonator via parametric linear coupling
我们提出了一种用于与LC振荡器线性耦合的纳米机械谐振器的基态冷却方案。线性耦合，当在红色失谐周期性调制时，将低频纳米机械模式上转换为高频LC振荡器模式，并产生反作用力，该反作用力可以将谐振器冷却到其在分辨边带区域中的基态。我们还研究了量子反作用噪声对线性耦合中的反转项所引起的冷却的影响。该方案可与原子系统的激光冷却相媲美，并可在超导电路中实现。
2008-10-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Nanomechanical-resonator-assisted induced transparency in a Cooper-pair-box system
我们提出一个方案来证明电磁感应透明（EIT）的超导库珀对盒耦合到纳米机械谐振器的系统。在该方案中，纳米机械谐振器起着重要的作用，为库珀对盒贡献额外的辅助能级，使得EIT现象可以在这样的系统中实现。我们称之为共振辅助诱导透明（RAIT）。该RAIT技术提供了一种在实际实验中测量耦合纳米机械谐振器的物理特性（例如振动频率和衰减率）的检测方案。
2008-09-11 cond-mat.supr-con quant-ph
Quantum Nondemolition Measurement of Discrete Fock States of a Nanomechanical Resonator
本文从理论上研究了一种集成纳米机械谐振器和LC谐振器的射频超导干涉装置。通过应用绝热和旋转波近似，我们得到一个有效的哈密顿量，管理的机械和LC谐振器的动力学。该哈密顿量中的非线性项可用于对纳米机械谐振器的Fock态进行量子非破坏测量。我们解决的实验实施的可行性，并表明，非线性耦合可以足够强，允许检测离散的机械Fock状态。
2007-08-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Continous Measurement of the Energy Eigenstates of a Nanomechanical Resonator without a Non-Demolition Probe
我们表明，它是可以执行一个连续的测量，不断项目的纳米谐振器到其能量本征态，采用线性耦合与两个状态系统。这种技术使得有可能执行的测量，通过耦合到一个库珀对盒和超导传输线谐振器暴露的谐振器的量子性质。
2007-04-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Ultrawide-range photon number calibration using a hybrid system combining nano-electromechanics and superconducting circuit quantum electrodynamics
我们提出了一个由超导共面波导谐振器耦合到纳米机械弦和transmon量子比特作为非线性电路元件组成的混合系统。我们进行光谱的transmon量子比特和纳米力学字符串。测量transmon量子比特上的ac-Stark位移以及弦上的机电诱导吸收，使我们能够确定微波谐振器中低功率和高功率状态下的平均光子数。通过这种方式，我们测量的光子数相差高达9个数量级。我们发现使用这两种方法的微波谐振腔中的光子数的校准之间的定量协议。我们的实验证明了超导电路，量子电动力学和纳米电动力学在单个芯片上的成功结合。
2018-08-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Entangling two superconducting LC coherent modes via a superconducting flux qubit
基于一个由两个超导LC电路耦合到一个超导磁通量子比特组成的纯固态器件，提出通过磁通量子比特控制，可以产生任意相干态的两个LC模的最大纠缠相干态.
2009-11-10 quant-ph
Scalable quantum computer using superconducting charge qubits
提出了一种利用一维超导传输线谐振器（STLR）作为数据总线的超导电荷量子比特的可扩展方案。通过控制超导电荷量子比特的栅极电压和外加磁通量，可以实现量子比特与数据总线的耦合。在我们的方案中，任意两个量子比特和三个量子比特的$W$态之间的纠缠可以快速而容易地产生。
2007-06-15 quant-ph
Quantum network of superconducting qubits through opto-mechanical interface
提出了一种基于光机接口的超导量子比特量子网络的实现方案。超导量子比特与微波光子相互作用，然后通过光机械接口耦合到光子。该接口在超导量子比特和具有可调脉冲形状和载波频率的光学飞行量子比特之间生成量子链路，从而能够将量子信息传输到其他超导或原子量子比特。我们表明，该计划的工作在现实的实验条件下，它也提供了一种方法，超导量子比特的快速初始化下1 K，而不是20 mK的工作温度。
2015-01-08 quant-ph
