介观谐振子电路中四模连续变量完美最大纠缠的实现

本文我们将基于连续变量EPR纠缠态以及分束器算符的理论表达式提出四模连续变量完美最大纠缠态(CV PMES)的理论表达形式,在此基础上,进一步利用超导介观LC谐振子电路通过射频超导量子干涉仪进行耦合的系统,提出在实验上近似实现四模连续变量完美最大纠缠态的理论实现方案.     

超导非绝热几何量子计算及其优化控制

为实现量子门的高保真度和强鲁棒性,提出基于超导量子电路体系的非绝热几何量子计算方案.仅通过对超导比特施加含时共振微波驱动的方式,可以在超导比特上实现任意的单比特几何量子门.同时,在2个电容耦合的超导比特体系中,非平庸的2比特几何量子门也可以类似地实现.结果表明:提出的非绝热几何量子计算方案不仅对几何量子操作具有较好的鲁棒性,还可以与优化控制技术兼容,进一步增强量子门的鲁棒性.该方案的提出使容错固态量子计算的研究与发展向前迈出了重要的一步.     

超导电荷量子比特研究综述

随着量子计算机以及量子算法的提出，人们开始寻找可以实现量子计算机的真实物理体系。超导量子电路以其丰富的可设计性和优良的易集成性成为最有潜力实现量子计算机的人造量子体系。文章介绍了超导电荷量子比特的基本原理、超导电荷量子比特的耦合以及耗散和退相干问题，展望了超导电荷量子比特在量子计算和量子信息科学中的应用前景。     

二项式光场与负二项式光场对超导量子比特读出电流的影响

研究了二项式态光场和负二项式态光场与耦合超导量子比特相互作用下的超导电流的时间演化规律.研究结果显示:在确定的二项式态或负二项式态光场中,耦合超导量子比特的初始量子态对穿过自身的超导电流的动力学行为几乎没有影响;但光场的量子态,尤其是光场参数对超导电流的动力学行为具有调控作用.因此,通过测量超导量子比特的输出电流,能够探测量子光场的统计性质.     

量子拉比模型中的对称性与对称性破缺研究

量子拉比模型(QRM)是描述物质与光相互作用最简单的模型之一.本文发现在存在对称性的拉比模型中,偏置的引入将破坏模型的对称性,系统出现标度行为;通过引入一个新的伊辛相互作用,模型的对称性将重新修复.发现这种对称性与对称性破缺规律性的结论在N态量子拉比模型同样存在.     

基于玻色约瑟夫森结的自旋压缩的相干控制

提出了利用人造原子-基于约瑟夫森结的超导量子比特产生自旋压缩的电路模型,给出了系统的有效哈密顿量.在海森堡绘景下,利用冷冻自旋近似方法得到近似解析解,进而分析了系统自旋压缩效应的调控方法.研究表明,通过调节系统粒子数或者耦合强度与有效非线性相互作用强度的比例,均可有效地调控系统的自旋压缩程度和处于自旋压缩态的时间.外场越弱,粒子数越多,系统的自旋压缩程度越强,处于自旋压缩态的时间越长.     

利用耦合超导量子比特实现受控U门

运用两量子比特非局域操作的几何表示理论,提出了利用射频脉冲作用下的耦合超导量子比特构建受控逻辑门(受控U门)的一个理论方案,并进一步推导出在电容耦合和自感耦合系统中构建受控U门时,其哈密顿量中的拉比频率所需要满足的条件.最后通过两量子比特控制相位门的实现说明该方案的可行性.     

基于双量子点分子与超导传输线的纠缠浓缩方案

本文利用控制双量子点分子与超导传输线共振器(STLR)的大失谐相互作用,实现任意两个量子点分子之间的耦合和控制操作,整个操作过程对STLR的衰减和热场均不敏感。基于这种耦合和控制操作,提出了量子点分子纠缠态的浓缩方案,该方案最大成功概率为50%。     

介观RLC电路的量子化及量子涨落

借助于热库与LC系统耦合的模型,介绍了一种介观RLC电路的量子化方法.在此基础上,计算了电荷、电流在不同态中的量子涨落.电荷、电流的平均值与相干态的本征值有关,但量子涨落却与相干态的本征值无关.     

压缩薛定谔猫态下介观LC电路的量子效应

基于介观电容存在弱耦合特性,对介观LC电路的量子效应进行了研究.研究结果表明:考虑介观电容器弱耦合效应的影响,介观LC电路将由初始的薛定谔猫态演化到压缩薛定谔猫态.并对压缩薛定谔猫态下的量子涨落进行了计算,发现压缩薛定谔猫态下磁通和电荷的量子涨落具有比薛定谔猫态下程度更高的压缩和反压缩效应.     

高温RF SQUID磁力仪射频振荡器

为了提高高温射频超导量子干涉器(RF SQUID:Radio-Frequency Superconducting Quantum Interference Device)磁力仪的磁场灵敏度和稳定性,设计了提供超导量子干涉器谐振回路偏置信号的射频振荡器。该振荡器采用频率连续可调的压控振荡器作为信号源,结合射频信号衰减电路产生SQUID器件所需功率的振荡信号。实验结果表明,该振荡器能产生549.75～947 MHz连续可调的射频信号,信号功率最低可达-98.97 dBm,满足SQUID器件的工作要求。     

含时介观LC电路的双波描述

将量子的双波理论应用于具有随时间变化的电容和电感的含时介观LC电路，给出了单一含时LC电路中电荷和磁通量（电流）的平均值和量子涨落，电荷和磁通量的平均值满足电路经典的运动方程。在对电路的初始相位进行统计平均后，各量的平均值以及量子涨落回到标准量子力学的结果。这些结果表明，双波理论能够描述单一的含时介观电路。     

电荷离散化时介观LC电路中电荷、电流以及能量的量子涨落

基于电荷量子化的事实，运用最小平移算符的性质等，计算介观LC电路中电荷、电流以及能量的量子涨落，研究影响量子涨落的因素．结果表明，计及电荷具有不连续性的事实，在Fock态下介观LC电路中电流与能量的量子涨落不为零，分别与电荷量子、Planck常数等有关，大小决定于电路参数．     

介观物质系统的统计性质及量子涨落

从统计物理角度分析了介观系统与宏观系统在统计属性方面的不同,如自平均效应缺失、涨落影响显著、系综均值差异等,因此其量子涨落效应会对介观自组织结构的形成和消失及其稳定性产生重要影响.本文还从有源LC回路的运动方程出发,讨论了在真空态下介观LC电路中电荷电流的量子涨落关系,得出了与不确定关系相似的结构形式.     

基于Multisim的超导RSFQ电路仿真研究

为了在通用电路仿真软件中快速展开对超导电路的仿真研究,根据实验室制作的Mg B2/B/Mg B2纵向约瑟夫森结的相关参数,建立了Multisim的电路模型,对约瑟夫森结的特性进行了研究,并利用这个模型建立了超导RSFQ电路中两种不同功能的分支器;在理论分析的基础上,对电路进行了瞬态仿真。仿真结果不仅很好地验证了理论分析,且表明了这种方法的高效性及仿真实时、清楚、直观的优点,可用于进一步对超导RSFQ复杂电路的研究。     

控制开放超导量子电路系统中的几何量子关联冻结和量子相干性

本文研究了开放超导量子电路系统中,含时电磁场对两超导量子比特间的几何量子关联和量子相干性的影响. 我们发现,加入磁场之后,几何量子关联被冻结的现象会出现,并且冻结的时间会随着含时电磁场的加入而得到延长. 利用迹距离的方法,我们探讨了含时电磁场对超导量子比特与环境之间量子信息流动的影响,我们发现含时电磁场可以抑制环境的影响,降低超导量子比特与环境之间的量子信息流动.     

电荷离散化时介观LC电路的量子回路方程

基于电荷量子化的事实,给出介观LC电路量子Kirchoff方程及其电荷平均值的量子振荡解,研究电荷离散性对介观LC电路量子回路方程的影响.结果表明,计及电荷具有不连续性的事实,介观LC电路方程发生明显变化.     

Strong coupling of a single photon to a superconducting qubit using circuit quantum electrodynamics

The interaction of matter and light is one of the fundamental processes occurring in nature, and its most elementary form is realized when a single atom interacts with a single photon. Reaching this regime has been a major focus of research in atomic physics and quantum optics for several decades and has generated the field of cavity quantum electrodynamics. Here we perform an experiment in which a superconducting two-level system, playing the role of an artificial atom, is coupled to an on-chip cavity consisting of a superconducting transmission line resonator. We show that the strong coupling regime can be attained in a solid-state system, and we experimentally observe the coherent interaction of a superconducting two-level system with a single microwave photon. The concept of circuit quantum electrodynamics opens many new possibilities for studying the strong interaction of light and matter. This system can also be exploited for quantum information processing and quantum communication and may lead to new approaches for single photon generation and detection.     

基于腔场耦合的超导比特的量子计算(英文)

利用超导量子比特实现量子计算在世界范围内备受理论界和实验界的关注.在这一体系中实现量子计算的明显好处是具有非常好的操控技术及容易集成化.过去10年实验的快速突破验证了体系的这些优势.在调节不同比特耦合方面,利用微波腔场耦合比特的平台已经建立起来.该综述将重点介绍如何形成等效的超导电荷比特、它和腔场的耦合,以及利用腔场耦合多个比特等内容.     

非对称栅压在负栅极-源漏极交叠结构超薄沟道双栅器件中的应用

为了研究纳米尺度器件中量子力学效应对传输特性及动态特性的影响,在器件模拟软件TAURUS中实现了量子修正的漂移扩散模型(QDD),并对具有负栅极-源漏极交叠结构的超薄沟道双栅器件进行了数值模拟。结果显示:非对称栅压的控制方法使得器件具有动态可调的阈值电压,能够动态地适应高性能与低功耗的要求。通过优化栅极与源漏区的交叠长度可以降低栅极电容,从而提高器件的动态特性,提高电路的工作速度。