作为将基本单光子测量扩展到宏观领域的努力的一部分,我们探索了如何最好地将光子数不确定性分配给超导过渡边缘传感器的输出波形,以及这些分配如何在扩展的动态范围内变化。使用了三种方法。在最低光子数(最多 20 个光子)下,使用各个波形的直方图峰值宽度来确定不确定性。从 100 到 1000 个光子,使用平均波形来创建光子数尺度。探测器在此范围内的光子数不确定性由从此尺度上的各个波形获得的光子数总方差超过源引起的散粒噪声的部分给出。在中间范围(从 10 到 100 个光子),包括其他两种方法无法产生明确结果的范围,我们将波形拟合到几个相邻的平均波形以估计光子数不确定性。对于高达 100 个光子的脉冲,发现光子数的一个标准差不确定性不超过�1。
石墨烯器件中的量子霍尔效应最近允许使用稳健的电阻平台( R H = R K /2 = h /2 e 2 )作为欧姆的计量实现 [1]。未来传播欧姆的途径之一是通过构建能够提供多个量化电阻值的量子霍尔阵列电阻标准 [2]– [6]。在制造此类网络之前,必须降低接触和互连处的累积电阻。在本研究中,使用四端和两端方法测量和比较了外延石墨烯器件的量化霍尔电阻 (QHR)。当应用超导多串联接触时,不希望的电阻显著降低。这些新的设备接触几何形状和成分为下一代电阻标准的设计开辟了新途径。
JM Martinis、MH Devoret 等人。 PRB 35,4682 (1987)。 RF Voss和RA Webb(IBM),PRL 47,265(1981); DB Schwarz 等人(纽约州立大学),PRL 55,1547(1985)。
超导技术利用超导体材料的零电阻特性,引起了人们的极大理论和实践兴趣,其应用范围涵盖量子计算、超高精度传感和量子计量等领域。这些领域的关键现象是约瑟夫森效应,即量子隧穿超电流在两个超导电极之间流动的能力。这种效应已被用于构建超导量子干涉装置 (SQUID),可用作最先进的电磁 (EM) 信号传感器。最近,几种新型 SQUID 设备已显示出在国防/医疗应用方面的巨大潜力,例如,用于捕获和分析用于通信的信号。到目前为止,电路模型已被用来模拟这些设备的性能,但这些模型在某种程度上受到限制。因此,通过利用超导性的新有效场论,如现象学金兹堡-朗道形式或非平衡统计力学方法,该项目将开发和实施一类新的微观模型。这反过来又可以用来验证更复杂设备的行为。
设计能够减少和减轻错误的量子硬件对于实用的量子纠错 (QEC) 和有用的量子计算至关重要。为此,我们引入了电路量子电动力学 (QED) 双轨量子比特,其中我们的物理量子比特被编码在两个超导微波腔的单光子子空间 {| 01 ⟩ , | 10 ⟩} 中。主要的光子损失误差可以被检测到并转换成擦除误差,这通常更容易纠正。与线性光学相比,双轨代码的电路 QED 实现提供了独特的功能。每个双轨量子比特仅使用一个额外的 transmon ancilla,我们描述了如何执行一组基于门的通用操作,其中包括状态准备、逻辑读出以及可参数化的单量子比特和双量子比特门。此外,腔体和传输器中的一阶硬件错误可以在所有操作中被检测到并转换为擦除错误,留下数量级较小的背景泡利错误。因此,双轨腔量子比特表现出良好的错误率层次,预计在当今相干时间下的性能远低于相关的 QEC 阈值。
翻转芯片架构最近实现了多数电路的显着扩展,并已用于组装混合量子系统,这些系统结合了不同的底物,例如用于量子声学实验。标准的流芯芯片方法使用两个基板之间的超级电源电量连接,通常是使用复杂的辅助晶粒晶片键入系统实施的,这些系统可提供高度可靠且可固定的组件,但价格昂贵,但在设计中却有些影响,并且需要具有强大的底物,并且需要稳健的底物,从而可以维持对较大的压缩力对Coldium of Coldium decls of Coldium decls of Coldem bongs offers of Colds键。一种简单得多的方法是使用非常低强度的触点和气管胶粘剂组装模具,尽管这并不能在模具之间提供电力接触。在这里,我们证明了后一种技术可用于可靠地对量子电路,其中Qubits在单独的模具上,而无需电力连接。我们证明了两个模具中每个量子的全部矢量控制,并具有高度有限的单次读数,并进一步证明了纠缠产生的激发掉期,并基准了两个死亡的两个Qubit的受控Z纠缠栅极。这是一种简单且廉价的组装方法,用于二维量子电路集成,该方法支持使用精致或异常形状的底物的使用。
Optics Express 29, 14151 (2021)。Nature Communications 11, 1183 (2020)。Physical review letters 119, 180505 (2017)。New Journal of Physics 18, 103036 (2016)。
如果我们将2个超导体彼此隔开,则被薄绝缘层隔开,则两个超导体之间的相位差(θ2-θ1)将导致超导库珀对的电流在超导体之间流动。电流没有电池!这是约瑟夫森效应。