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等离子体纳米腔中强耦合的拉比振荡研究
摘要： 发射体与等离激元纳米腔之间的强相互作用在室温量子领域具有广泛应用。由于拉比振荡直接证明了强耦合中的能量交换，从时域分析这种相互作用更为直观且必要。本文采用全量子方法给出了高损耗等离激元纳米腔中的拉比振荡现象，并提出了关于模式体积的新强耦合判据，该判据为等离激元纳米腔的纳米加工提供了重要指导。此外，我们揭示了拉比振荡与拉比分裂的关系，这有助于通过频域响应研究发射体-等离激元杂化系统的时域特性。我们设计了一个具有超小模式体积的发射体-六边形杂化系统来验证理论，数值模拟结果与理论预测高度吻合。本研究成果未来可应用于量子信息与量子计算领域。
关键词： 等离子体纳米腔、量子信息、拉比振荡、量子计算、强耦合
更新于2025-09-23 15:21:01
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与石墨烯约瑟夫森结兼容的磁场电路量子电动力学
摘要： 电路量子电动力学已被证明是研究混合系统中介观效应的有力工具，并被应用于多个需要能在强磁场下运行的transmon量子比特的量子计算（QC）方案中。为此，我们将单层石墨烯约瑟夫森结集成到微波频率的超导电路中，制备出基于石墨烯的transmon器件。通过色散微波谱学技术，我们解析了石墨烯的特征能带色散关系，并观测到相干电子干涉效应，证实了所制备石墨烯约瑟夫森结的弹道输运特性。研究表明，石墨烯的单原子层厚度使该器件对外加磁场不敏感，从而让我们能够在1特斯拉的平行磁?。ū纫酝芯扛叱鲆桓鍪考叮┲卸缘缏方心芗镀籽Р饬?。这些成果确立了基于石墨烯的超导电路作为量子计算研究平台，以及在强磁场条件下研究介观量子效应的重要价值。
关键词： transmon量子比特、磁场抗扰性、量子计算、电路量子电动力学、石墨烯约瑟夫森结
更新于2025-09-23 15:21:01
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声表面波驱动横向发光二极管中单电子输运的单光子发射
摘要： 半导体中电子自旋量子比特之间的长距离量子传输对于实现大规模量子计算电路至关重要。电子自旋到光子偏振的转换是实现自由空间或光纤耦合量子传输的有前途技术。在这项工作中，我们仅使用常规15纳米砷化镓量子阱上的标准光刻技术，在无需自组装量子点的情况下，展示了声学驱动的单电子单光子产生。该器件中，单个电子被表面声波（SAW）的势阱最小值携带，并传输至空穴区域形成激子。随后激子衰变并在100皮秒内产生单个光学光子。这种未经优化的声表面波驱动电致发光，在单电子极限下（原始直方图中g(2)(0)=0.63±0.03）实现了g(2)(0)=0.39±0.05的光子反聚束效应。我们的工作标志着迈向可扩展量子计算架构中电子-光子（自旋-偏振）量子比特转换的第一步。
关键词： 量子计算、砷化镓量子阱、电子自旋量子比特、声表面波、单光子发射
更新于2025-09-23 15:19:57
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更通用的固态（SWAP）${}^{1/m}$ 门和受控-（交换）${}^{1/m}$ 门的实现
摘要： 通用量子门是量子信息处理的核心元件。我们设计了两种方案，通过引导飞行单光子作用于固态量子点来实现更通用的(SWAP)1/m门和受控-(swap)1/m门（整数m≥1）。参数m可通过调节两个四分之一波片和一个半波片轻松控制。构建这两个门无需额外计算量子比特。评估表明，我们的方案在现有实验技术条件下具有可行性。
关键词： 量子计算，量子逻辑门，(SWAP)^(1/m)，量子点，受控-(swap)^(1/m)
更新于2025-09-23 15:19:57
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超强耦合量子比特-耗散谐振腔系统的透射光谱
摘要： 我们计算了超强耦合区域下与耗散谐振器耦合的通量量子比特的透射光谱。该量子比特-振子系统构成了超导电路QED平台的基本单元。通过弱探测场的计算透射谱，我们量化了在仅受振子及其耗散环境（欧姆热?。┯跋焓?，量子比特在频域中的响应特性。研究发现该量子比特-谐振器系统具有独特特征——计算透射谱中呈现的双凹陷结构会因耗散环境的存在而改变。这些凹陷的相对幅度、位置及展宽程度由量子比特-振子失谐量、耦合强度与热浴相互作用的共同影响所决定。
关键词： 量子计算，量子耗散系统
更新于2025-09-23 15:19:57
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等离子体金纳米颗粒中的光诱导磁性
摘要： 由于在磁存储、自旋电子学和量子计算等技术领域的潜在影响，以及在光隔离和非互易性等应用中实现非线性光学控制与调制的机遇，超快光学调控磁性的策略数十年来一直是研究热点。本研究通过实验量化了等离子体金纳米颗粒中由逆法拉第效应引发的光致磁化现象。在典型超快脉冲激发条件下（峰值强度<101? W/m2），诱导产生的磁矩较大，其磁化与退磁动力学过程在我们研究的亚皮秒时间分辨率内呈现瞬时特性。这些结果支持了角动量从光场到电子气相干转移的机制，并为无需外磁场的全光学亚波长光隔离策略开辟了新途径。
关键词： 超快光学控制、量子计算、逆法拉第效应、自旋电子学、磁存储器、等离子体金纳米粒子、光诱导磁性
更新于2025-09-23 15:19:57
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通过射频反射计测量量子点
摘要： 硅自旋量子比特作为容错量子计算的可扩展平台展现出巨大潜力。然而，量子纠错所需的电荷态与自旋态快速高保真读出技术仍难以实现。射频反射测量法虽能实现砷化镓自旋量子比特的快速高保真读出，但积累模式硅量子点器件中积累栅极与底层二维电子气间的大电容、以及相对较低的二维电子气迁移率，使得该技术在硅平台应用面临挑战。本研究通过微调器件结构消除这些障碍，在具有重叠栅极的硅/硅锗量子点器件中实现了射频反射测量。我们展示出300纳秒积分时间内电荷态读出保真度超过99.9%。通过传统泡利自旋阻塞和电荷锁存机制，分别测得双量子点单重态与三重态在2.08微秒和1.6微秒积分时间下的最高保真度为82.9%和99.0%。还利用射频反射测量法，在微秒级积分时间内通过自旋选择性隧穿实现了单自旋态的单次读出。
关键词： 量子计算、硅自旋量子比特、自旋态读出、电荷态读出、射频反射测量法
更新于2025-09-23 15:19:57
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圆态里德伯原子的激光囚禁
摘要： 里德伯原子是量子模拟与计算的卓越工具。目前实验研究主要集中于低角动量里德伯态，但原子运动和能级寿命将实验时间尺度限制在约100微秒。我们在此展示了对长寿命圆态里德伯原子的二维激光囚禁技术，其持续时间可达10毫秒。该方法具有普适性，为基于里德伯原子的量子技术开辟了诸多可能。10毫秒的囚禁时间相当于圆态量子模拟器中数千次相互作用周期，同时通过将原子-场相互作用时间提升至前所未有的量级，该技术对里德伯原子量子计量学与量子信息处理也具有重要前景。
关键词： 圆形里德堡态、量子计算、里德堡原子、量子模拟、激光囚禁
更新于2025-09-23 15:19:57
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通过多重量子相干性验证多体纠缠的格林伯格-霍恩-泽林格态
摘要： 生成和验证多体纠缠的能力是近期量子器件的重要基准指标。我们基于多重量子相干性开发了一种可扩展的纠缠度量方法，并在20量子比特超导器件上进行了实验验证。我们报告了一个18量子比特GHZ态的态保真度为0.5165±0.0036，表明所有18个量子比特间存在多体纠缠。我们的纠缠度量方法对噪声具有鲁棒性，且仅需测量基态布居数；该方法可便捷应用于其他量子器件以验证多体纠缠。
关键词： 量子相干性、多体纠缠、量子计算、超导量子比特、GHZ态
更新于2025-09-23 15:19:57
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[IEEE 2019光子学与电磁学研究春季研讨会(PIERS-Spring) - 意大利罗马 (2019.6.17-2019.6.20)] 2019光子学与电磁学研究春季研讨会(PIERS-Spring) - 腔电路量子电动力学中微波与介观电路的相互作用
摘要： 介观电路可以展现出大量与量子力学、量子电动力学和量子统计相关的效应。本文研究主题可视为传统腔量子电动力学的类比——其中量子对象为多能级原子与量子化光?。ü庾樱颐墙⒄挂桓鼋犹婊晃孔咏楣鄣缏返睦砺劭翁?，称为"腔-电路量子电动力学"。我们将研究量子介观电路与微波频段量子化电磁场相互作用的量子特性，包括两个耦合介观电路的量子纠缠本征态、电路能量量子的时演化（由含时薛定谔方程支配），以及外场光子与介观电路能量量子间的纠缠传递。由于相邻电路间不可避免地存在互电容与互感耦合等电磁相互作用，上述量子化电路耦合产生的量子效应将不可避免地影响量子计算器件中的相关过程，因而值得在某些量子信息问题中予以考量。
关键词： 量子计算、微波光子、量子纠缠、介观电路、量子电动力学
更新于2025-09-19 17:13:59