Universal non-adiabatic geometric manipulation of pseudo-spin charge qubits
可靠的量子信息处理需要在特征相干时间内对量子系统进行高保真的通用操纵。非绝热完整量子计算提供了一种很有前途的方法来实现快速，通用和鲁棒的量子逻辑门，特别是在纳米制造的固态架构中，通常具有短的相干时间。在此，我们提出了一个实验上可行的方案，在纳米工程赝自旋电荷量子比特中实现高速通用几何量子门。我们使用一个三个耦合的量子点系统，其中一个双量子点电荷量子比特的两个计算态通过一个中间量子点相互作用。引入量子位的额外自由度使得可以创建几何模型系统，该系统通过仔细控制点间隧穿参数来实现鲁棒且高效的单量子位旋转。我们证明了两个电荷量子比特之间的电容耦合允许一族非绝热完整控制的两量子比特纠缠门，从而提供了一个有希望的过程来保持电荷量子比特的纠缠和容错通用量子计算的途径。我们估计的可行性所提出的结构，通过分析在一定程度上的门的刚度。
2017-04-07 quant-ph
Controlling qubit transitions during non-adiabatic rapid passage through quantum interference
在绝热快速通过中，量子比特的布洛赫矢量通过缓慢反转它所耦合的外部场来反转，并且它最初沿着该外部场对准。在非绝热扭曲快速通过中，外场被允许围绕其初始方向以方位角θ（t）扭曲，同时它被非绝热地反转。对于多项式扭曲，则为\sim Bt^{n}。我们发现，对于n \ge 3，多个量子比特的共振可以发生在一个单一的反转的外部场，产生强烈的干扰效应的量子比特跃迁概率。干涉的特性可通过改变加捻强度B来控制。相长干涉和相消干涉是可能的，极大地增强或抑制量子位跃迁。这些可控干涉效应的实验证实已经发生。讨论了这种干涉机制在构造快速容错量子CNOT和NOT门中的应用。
2004-02-17 quant-ph
Fast adiabatic-like spin manipulation in a two-electron double quantum dot
我们采用无跃迁量子驱动方法，通过含时电场控制自旋轨道耦合的双电子双量子点的电子自旋。在每个点中施加的电场的$x$和$y$分量被设计成在纳秒时间尺度内实现快速绝热状通过。为了简化设置，我们可以进一步通过z轴变换哈密顿量来设计替代的加速绝热通道，而不使用在$y$方向上施加的电场。
2012-12-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Geometric phase via adiabatic manipulations of the environment
我们表明，几何相位可能会产生在量子系统受到噪声的绝热操纵的波动场，例如，通过系统-环境耦合的变化。对于一个两态量子系统，我们用路径的几何形状来表示这个相位，通过缓慢变化的方向和幅度的波动。我们讨论了这一阶段的起源和可能性，以将其从已知的环境引起的修改的Berry相。
2008-05-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Controllable manipulation and entanglement of macroscopic quantum states in coupled charge qubits
我们提出了一种实验上可行的方法来耦合约瑟夫森电荷量子比特，产生和检测宏观纠缠态。在量子比特电路中使用了一个大结超导量子干涉器件来实现量子比特的耦合和读出。此外，我们还明确地展示了如何在耦合量子比特系统中实现微波辅助的宏观纠缠。
2003-09-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Non-adiabatic holonomic manipulation of the polariton qubit in circuit QED
由于量子位通常具有有限的寿命，因此其操作应该尽可能快，因此非绝热操作更优选。此外，由于量子比特不可避免地与周围环境相互作用，因此稳健的操作具有重要意义。在这里，我们提出了一个方案的极化激元量子比特的量子操纵电路QED使用非绝热完整性，这是固有的快速和鲁棒性。特别是，极化激元量子比特被证明是强大的，对任意的低频噪声，由于其近对称的频谱，这也可以方便地操纵外部微波驱动场在完整的方式。因此，我们的方案提出了一个很有前途的方式操纵极化激元量子位的片上固态量子计算。
2015-03-02 cond-mat.supr-con quant-ph
Fast and stable manipulation of a charged particle in a Penning trap
我们提出了绝热性的捷径，实现快速和稳定的控制状态的带电粒子在电磁场中。特别地，我们设计了一个非绝热变化的磁场强度在潘宁陷阱，改变径向扩展没有最终的激励。我们应用一个精简版本的快速前进的形式主义，以及基于不变的逆向工程方法。我们比较了这两种方法，并检查其稳定性。
2014-12-16 quant-ph
Robust creation of atomic W state in a cavity by adiabatic passage
我们提出了两个稳健的方案来产生可控（确定性）原子W态的三个三能级原子与光腔和激光束的相互作用。通过采用绝热通道技术和适当设计的原子-场耦合，有效地抑制了原子自发发射和腔衰减引起的损耗。在这些方案中，三个原子穿过腔模和激光束，并在腔外的自由空间中纠缠。
2009-05-22 quant-ph
Creation and manipulation of surface code defects with quantum optimal control
本研究针对表面码缺陷创建传统协议依赖绝热动力学的问题，采用量子最优控制技术，突破绝热性限制，实现了缺陷创建及量子计算关键操作，显著提升了操作速度。
2024-06-01 quant-ph
A Non-Adiabatic Controlled Not Gate for the Kane Solid State Quantum Computer
利用迭代预解式的方法得到了Kane固态量子计算机中相邻量子比特的有效哈密顿量。与凯恩提议中固有的绝热门过程相反，我们表明，由这种有效的哈密顿量产生的量子比特-量子比特系统的自由演化，结合单个量子比特操作，足以产生受控非（c-NOT）门。因此，通常的通用门的集合可以在凯恩量子计算机上获得，而不需要如凯恩所规定的可控参数的绝热切换。通过数值模拟确定了这种非绝热c-NOT门的保真度和门时间。
2001-08-23 quant-ph
High Fidelity Single-Qubit Gates Using Non-adiabatic Rapid Passage
数值模拟结果表明，1991年首次在实验上实现的一类非绝热快速通道扫描应该能够实现一组量子门，该量子门对单量子比特幺正操作是通用的，并且其元件的操作误差概率P < 10^{-4}.扫描是非复合的，并产生可控的量子干涉效应，这允许产生的单量子比特门在保持高精度的同时非线性地操作。模拟表明，这些扫描产生的单量子比特门显示出作为量子计算容错方案的可能元素的希望。
2007-03-15 quant-ph
Accelerated quantum adiabatic transfer in superconducting qubits
量子绝热转移在量子计算和量子模拟中有着广泛的应用。然而，由于量子绝热近似条件的限制，使得其在短退相干时间量子系统中的应用受到了限制。在这里，我们展示了量子绝热状态转移跳沿测地线在一个量子比特和两个量子比特超导transmons。与通常的绝热过程相比，该方法具有速度快、鲁棒性好、保真度高等优点。我们的协议为改善超导量子线路中的状态操纵和门操作提供了可行的策略。
2022-08-30 quant-ph
Universal Non-adiabatic Holonomic Gates in Quantum Dots and Single-Molecule Magnets
量子系统的几何操作提供了一种快速、通用和鲁棒的量子信息处理方法。在这里，我们提出了一个通用的全几何量子计算方案，使用非绝热量子完整。我们提出了三种不同的实现方案的基础上的非常规使用的量子点和单分子磁体设备，提供了有前途的可扩展性和强大的效率。
2014-01-24 quant-ph
Controllable coherent population transfers in superconducting qubits for quantum computing
提出了一种利用可控斯塔克啁啾快速绝热通道（SCRAP）实现单量子比特和双量子比特系统中选定量子态之间布居相干转移的方法。这些{ \it演化时间不敏感}传输，辅之以易于实现的单量子位相移操作，可以作为量子计算的基本逻辑门。具体来说，这个提议可以方便地用现有的约瑟夫森相位量子比特来证明。我们的建议可以立即应用于这些量子位的读出。事实上，这些人造“原子”中束缚态的破宇称对称性提供了一种设计所需绝热脉冲的有效方法。
2008-01-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con cs.GT
Decoherence-free creation of atom-atom entanglement in cavity via fractional adiabatic passage
提出了一种鲁棒且对退相干不敏感的方案，利用该方案实现了两个三能级原子与光腔和激光相互作用系统的可控纠缠态的产生。通过采用分数绝热通过和适当设计的原子-场耦合，有效地抑制了由于原子自发跃迁和腔衰减引起的损耗。在这个方案中，两个原子以相反的方向穿过腔模和激光束，而不是其他纠缠方案，其中原子需要在腔内具有固定的位置。我们还证明了一个运动原子的相干性可以转移到另一个原子上，而不需要填充腔模。
2005-01-26 quant-ph
Single-loop realization of arbitrary non-adiabatic holonomic single-qubit quantum gates in a superconducting circuit
几何相位是抗噪声的，因此提供了一种实现高保真度量子操纵的鲁棒方式。在这里，我们实验证明了任意的非绝热完整单量子位量子门超导transmon量子位和微波腔在一个单环的方式。在这两种情况下，利用辅助状态，并且同时应用两个谐振微波驱动器，其具有良好控制的但变化的幅度和相位以用于门的任意性。在transmon量子比特上产生的门实现了0.996的保真度，其特征在于随机基准，并且基于全量子过程层析成像，腔上的门显示出0.978的平均保真度。在理论上，基于我们提出的实验方案，在量子比特和腔之间也可以实现一个非平凡的两量子比特完整门。因此，我们的实验铺平了道路，走向实用的非绝热完整量子操纵量子比特和腔在超导电路。
2018-09-13 quant-ph
Adiabatic Quantum Simulation of Quantum Chemistry
我们展示了如何将量子绝热算法直接应用于分子性质的量子计算。我们描述了一个程序，以映射电子结构的哈密顿量的2-本地量子比特哈密顿量与一个小的物理可实现的耦合。通过结合Bravyi-Kitaev构造将费米子映射到量子位，并使用微扰小工具将哈密顿量降低到2-本地，我们获得了耦合强度和一些辅助量子位的精度要求，这些量子位在问题大小中呈多项式形式。因此，我们的映射是有效的。所需的一组可控的相互作用，包括只有两种类型的相互作用以外的伊辛相互作用所需的量子绝热算法的组合优化问题。我们的映射也可能是化学家直接感兴趣的，因为它定义了一个字典，从电子结构到自旋哈密顿与物理相互作用。
2013-12-19 quant-ph
Time-resolved tomography of a driven adiabatic quantum simulation
量子模拟的一个典型目标是找到给定哈密顿量的能级和本征态。这可以通过示意性地改变系统控制参数以将初始本征态引导到目标哈密尔顿算子的本征态来实现。这种绝热量子模拟是通过在两个超导量子比特的旋转坐标系中直接实现可控和平滑变化的哈密顿量来证明的，包括纵向和横向场以及iSWAP型两量子比特相互作用。每个本征态的演变跟踪使用时间分辨的状态层析成像。选择瞬时本征态之间的能隙，使得根据能量跃迁率，在测量的能量和绝热器中观察到非绝热或绝热通道。由量子位的有限$T_1$和$T_2$时间引起的所获得的能量值中的误差通过外推到短协议时间来减轻。
2020-01-15 quant-ph
Geometric Manipulation of Trapped Ions for Quantum Computation
我们提出了一个实验上可行的方案，实现量子计算的基础上完全几何操纵的量子系统。通过驱动量子系统经历适当的绝热循环演化来获得所需的几何运算。我们实现的全几何量子计算是基于激光操纵一组被困离子。全几何方法，除了它的基本利益，承诺一种可能的方式，强大的量子计算。
2001-11-15 quant-ph
How pure can we go with adiabatic state manipulation?
研究纯耗散系统在循环协议下的绝热演化，发现非绝热修正导致纯度退化，并给出有效Liouvillian算子的闭合形式，揭示了无纠正措施时量子信息处理的速度限制。
2024-12-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Floquet-engineered quantum state manipulation in a noisy qubit
绝热演化是一种常用的量子态操纵策略，已被广泛应用于量子模拟、计算和退火等领域。然而，绝热演化本质上是缓慢的，因此容易受到退相干的影响。现有的加速绝热演化的方法需要复杂的多体算子，或者难以构造多能级系统。利用Floquet工程的工具，我们设计了一个高保真度的量子态操纵方案，只利用原始哈密顿量中可用的相互作用。我们将这种方法应用于量子比特，并通过金刚石中氮空位中心的电子自旋实验证明了它的性能。我们的Floquet设计协议实现了$0.994 \pm 0.004$的状态准备保真度，与传统快进协议处于同一水平，但对作用于量子位的外部噪声更具鲁棒性。Floquet工程为在复杂和有噪声的量子系统中进行高保真量子态操纵提供了一个强大的平台。
2018-11-24 cond-mat.other quant-ph
Controllable operation for distant qubits in a two-dimensional quantum network
提出了一种在二维耦合腔阵列组成的量子网络中实现多原子相干耦合的理论方案。在该方案中，腔模和外场诱导的不同原子的配对非共振喇曼跃迁可以导致被囚禁在不同腔中的任意原子之间的选择性耦合。基于这种物理机制，在二维系统中可以实现任意一对量子比特之间的量子门和并行的两量子比特操作。该方案为二维量子网络中量子系统的相干操纵提供了新的视角。
2013-01-23 quant-ph
Adiabatic steering and determination of dephasing rates in double dot qubits
提出了一种利用相干微波脉冲在双量子点中制备任意叠加量子态的方案。求解运动方程的点密度矩阵，我们发现，这种叠加的失相率可以定量推断从额外的电子电流脉冲，出现由于可控击穿的相干布居陷阱的点。
2001-04-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Controllable entanglement preparations between atoms in spatially-separated cavities via quantum Zeno dynamics
利用量子芝诺动力学，我们提出了一种可控的方法来确定性地产生三个原子在空间分离的腔中的三分GHZ态。最近的两个被钻孔的腔通过光纤连接，并且捕获在两端的原子被可调谐地驱动。GHZ态的产生只需一步操作即可实现，两端原子间的EPR纠缠可通过对中间原子的Von Neumann测量进一步确定性地实现。注意，量子芝诺动力学的持续时间可以通过打开/关闭所施加的外部经典驱动来控制，并且所需的三重GHZ态一旦产生就不再演化。通过考虑原子的自发发射、腔场衰减和光纤光子泄漏等各种退相干因素，数值证明了该方案的鲁棒性。我们的方案可以直接推广到通过驱动两端的原子来产生多体纠缠。
2012-02-21 quant-ph
Non-adiabatic geometrical quantum gates in semiconductor quantum dots
本文研究了用半导体量子点实现非绝热几何量子门。讨论了利用激子自由度的不同量子信息编码/操纵方案。利用Aharanov-Anandan几何相位可以避免依赖绝热Berry相位的绝热方案的局限性，在原理上可以实现快速几何量子门
2003-01-17 cond-mat quant-ph
Trade-off between speed and cost in shortcuts to adiabaticity
有效地实现绝热动力学是量子物理学几乎所有领域的普遍目标。在这里，我们研究的速度与量子系统可以驱动时，采用无跃迁量子驱动。作为一个主要的结果，我们建立了一个严格的联系，这个速度，量子速度极限，和（能量）的成本，实现这样一个捷径绝热。有趣的是，这种联系阐明了速度和成本之间的权衡，即瞬时操作是不可能的，因为它需要无限的成本。这些发现说明了两个实验相关的系统-参量振荡器和朗道-齐纳模型-这表明，光谱间隙支配的量子速度限制以及实现捷径的成本。
2017-08-07 quant-ph
Geometric Phase Gates with Adiabatic Control in Electron Spin Resonance
高保真量子操作是容错量子信息处理的关键要求。在电子自旋共振中，量子自旋的操纵通常是通过依赖于时间的微波场来实现的。与传统的动态方法相比，绝热几何相位操作预计对某些类型的噪声和场不均匀性不太敏感。在这里，我们调查这样的相位门应用于电子自旋通过模拟和实验，表明绝热几何相位门确实是固有的强大的不均匀性，在所施加的微波场强度。虽然对于不均匀性<= 10%的情况，与纠错复合脉冲相比，绝热方法仅具有很小的优势，但在场不均匀性相当大的情况下，绝热方法显示了其潜力。
2013-03-26 quant-ph
Quantum thermodynamics in adiabatic open systems and its trapped-ion experimental realization
量子热力学的目的是从量子力学的微观角度研究热力学热力学定律的产生和极限。在这种情况下，没有热交换的热力学过程，即绝热变换，可以通过封闭系统中的量子演化来实现，即使封闭系统的概念总是理想化和近似。在这里，我们首先从理论上讨论了开放量子系统中的热力学绝热过程，由于它与周围环境的相互作用，在退相干下非幺正地演化。从绝热非幺正演化的一般方法，我们建立了热量和工作的基本刘维超算子管理的量子动力学。因此，我们推导出绝热开放系统量子动力学在没有热交换的情况下所隐含的条件，提供了量子绝热性和热绝热性之间的联系。此外，我们确定家庭的散肩系统表现出相同的最大热交换，这意味着在类的热力学绝热开放系统。然后，我们接近的问题实验使用超精细能级量子位的镱$^{171}$ Yb $^+$捕获的离子，它提供了一个工作物质的热力学过程，允许在整个可控的工程动态的热量和内能的分析。
2020-08-26 quant-ph
Quantum state engineering with flux-biased Josephson phase qubits by Stark-chirped rapid adiabatic passages
本文提出了一种基于斯塔克啁啾快速绝热通过（SCRAP）技术的量子计算方案[L. F. Wei等人，物理修订版信函100，113601（2008）]被广泛应用于实现磁通偏置约瑟夫森相位量子比特中的量子态操纵。利用磁通偏置约瑟夫森结中束缚态的破宇称对称性，可以方便地产生所需的斯塔克位移。然后，在各种跃迁脉冲的辅助下，可以实现通用的量子逻辑门以及任意的量子态制备。与实验中广泛使用的PI脉冲操作相比，本文提出的绝热粒子数转移方法对脉冲的细节不敏感，从而可以实现理想的粒子数转移。文中还讨论了该方案的实验可行性。
2010-07-12 quant-ph
Rydberg-interaction gates via adiabatic passage and phase control of driving fields
在本文中，我们提出了两个理论方案，通过工程的相位敏感暗态的两个原子受到里德伯-里德伯相互作用的实现量子相位门。结合传统的绝热技术和目前发展的相位控制方法，提出了一种可行的几何相位门的实现方案，其中条件相移（Berry相位）是通过周期性地和周期性地改变驱动场的参数来实现的。在这里，我们发现，几何相位获取的方式有关的相对相位调制。在第二种方案中，系统哈密顿量以非循环的方式被动态地改变，使得所获得的条件相位不是Berry相位。对实验的可行性和退相干效应进行了详细的分析。该方案为绝热操纵具有定制相位调制的相互作用里德伯系统提供了新的视角。
2018-03-14 quant-ph
Adiabatic Quantum Simulators
在他1981年的著名演讲中，费曼提出，与经典计算机不同，在模拟量子现象时可能会经历指数级减速，通用量子模拟器不会。理想的量子模拟器应该是可控的，并使用现有技术构建。在某些情况下，远离基于门模型的量子计算实现可以为特定的实验实现提供更可行的解决方案。在这里，我们考虑一个绝热量子模拟器，它模拟的基态属性的稀疏哈密顿组成的一个和两个本地的相互作用项，使用稀疏哈密顿至多三个本地的相互作用。这种哈密顿量的性质可以很好地近似为只包含两个局部项的哈密顿量。保持模拟的基态的寄存器与探测量子位相互作用，然后对探测进行单个非绝热门操作，然后进行自由演化直到测量。这允许恢复例如被模拟的哈密顿量的基态能量。给定一个基态，该方案可以用来验证QMA完全问题的哈密顿量，因此可能比经典计算更强大。
2013-12-03 quant-ph
Shortcut to adiabaticity improvement of STIRAP based qubit rotation
本研究针对量子控制中STIRAP量子比特旋转方案的性能提升需求，将绝热捷径方法应用于该方案，通过4能级或5能级Λ系统实现，证明其可提升非绝热区域内量子比特旋转的保真度，助力量子逻辑门性能优化。
2024-06-25 quant-ph
Greenberger-Horne-Zeilinger state generation in qubit-chains via a single $π/2$-pulse
提出了一种在$N$耦合量子比特系统中产生Greenberger-Horne-Zeilinger态的方案。哈密顿模型假设$N$量子位之间存在$N$式相互作用，并且存在仅作用于一个自旋的可控时间依赖场。实现这样的场景是在实验范围内。由于哈密顿模型的对称性，动力学问题得到了精确的解决。详细讨论了在绝热和非绝热条件下产生GHZ态的可能性。
2021-12-17 quant-ph
Coherent Manipulation of Multilevel Atoms for Quantum Information Processing
在量子信息处理中，量子腔通过提供原子量子比特和光子量子比特之间的信息传递机制，或者将单个原子与腔场的光模耦合，发挥着重要的作用。本文用$π$脉冲方法和绝热通过方法数值研究了原子+腔系统中的布居转移。虽然第一种方法是非常有效的转移原子布居的中间水平没有辐射衰减，第二种方法显示出非常有趣的非绝热，共振的性质，可以用来实现非常大的转移效率，而不需要非常大的拉比频率或非常长的相互作用时间。我们引入一个简单的分析模型来探索这些属性的起源和描述“定性”的幂律依赖的脉冲幅度和相互作用时间的产品的故障概率。我们还用绝热方法数值研究了两原子+腔系统中原子间相干性的转移。对于某些特定的对称性条件，我们表明，原系统的动力学可以研究作为一个对称和反对称系统的个人演化，分别与经典场和腔模相互作用，但相互交换原子的相干性。
2010-05-07 quant-ph
Simulating a Topological Transition in a Superconducting Phase Qubit by Fast Adiabatic Trajectories
拓扑相的重要性在凝聚态物理界已得到广泛的认识。可控量子系统为研究和设计各种拓扑相提供了一个人工平台。量子态的绝热轨道描述了体布洛赫本征态随动量的变化，但由于量子耗散的存在，这种绝热模拟方法在实际应用中受到限制。在这里，我们应用“绝热捷径”（STA）协议，实现快速绝热演化的超导相位量子比特系统。由此产生的快速绝热轨迹说明的Su-Schrieffer-Heeger（SSH）模型中的体布洛赫本征态的变化。一个尖锐的过渡实验确定的拓扑不变的缠绕数。我们的实验有助于确定一个二维玩具模型的拓扑Chern数，表明快速绝热模拟方法的拓扑系统的适用性。
2017-12-29 cond-mat.supr-con quant-ph
Crushing runtimes in adiabatic quantum computation with Energy Landscape Manipulation (ELM): Application to Quantum Factoring
我们介绍了两种通过增加基态和第一激发态之间的能量来加速绝热量子计算的方法。我们的方法更一般。它们可以用于将哈密顿量的态密度从基态移开，使得更少的态占据最小值附近的低位能量，从而允许更快的绝热通道以找到基态，而在通道期间陷入不期望的低位激发态的风险更小。更一般地说，我们的方法可用于将离散优化问题转换为新的问题，其唯一的最小值仍然编码所需的答案，但目标函数的值形成了不同的景观。景观的各个方面，如目标函数的范围，或某些系数的值，或有多少不同的输入导致给定的输出值，可以减少 * 或 * 增加。这些方法有用的许多例子之一是使用NMR找到哈密顿量的基态：如果很难找到一个分子，使得自旋之间的距离与哈密顿量中的相互作用相匹配，则可以改变哈密顿量中的相互作用，而根本不改变基态。我们将我们的方法应用于整数分解的AQC算法，第一种方法将我们示例中的最大运行时间减少了754%，第二种方法将另一个示例的最大运行时间减少了250%。这两种方法也可以结合使用。
2015-10-26 cs.DM cs.DS math.NT
Adiabatic State Preparation in a Quantum Ising Spin Chain
本研究利用倾斜光学晶格中的超冷玻色子实现一维量子Ising模型的绝热态制备，观测到量子临界前驱信号与畴壁叠加态效应，为有限尺寸量子系统边界条件研究提供新见解。
2024-04-11 cond-mat.quant-gas quant-ph
Controllable unidirectional transport and photon storage in an one-dimensional lattice with complex hopping rates
我们研究了具有复跳跃率的一维非厄米特晶格，在适当的条件下，这种复跳跃率可以通过绝热消去后的准一维锯齿型厄米特晶格来实现.利用合成磁通量，可以通过附加相位调制复跳频率的虚部，从而产生非互易结构。有了这种晶格，可以实现单点和高斯激发的鲁棒单向传输，这是免疫缺陷和后向散射。在此基础上，提出了一种基于非厄米晶格的三明治结构，可用于实现可控的光子存储和反转。存储时间和范围可以人为地控制在一定的范围内，并且存储效率可以通过有限的增益补偿来提高。本文提出的可控光子输运为光子的单向输运开辟了一条新的途径，为光的控制和操纵提供了一个很有前途的平台。
2018-01-29 physics.optics quant-ph
Superadiabatic population transfer in a three-level superconducting circuit
量子态的绝热操纵是现代量子信息处理的重要手段。在这里，我们证明了在三能级超导传输子电路的绝热布居转移的加速，抑制寄生的非绝热激发与额外的双光子微波脉冲。我们将这种超绝热方法应用到受激拉曼绝热过程中，实现了量子线路从基态到第二激发态的快速而稳健的布居转移。
2019-11-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Manipulating nanoscale atom-atom interactions with cavity QED
本文从理论上探讨了利用腔量子电动力学（CQED）对纳米尺度上激发态原子与基态原子相互作用的调控。我们发展了一种绝热分子缀饰态形式，并证明了在腔中基态原子和长寿命激发态原子之间产生Fano-费什巴赫共振是可能的。的共振示出出现由于非绝热耦合附近的伪交叉之间的修饰状态的潜力。我们说明了我们的结果与模型研究使用费米$^{171}$ Yb原子在双模腔。该研究对利用腔场调控低能原子间相互作用具有重要意义。
2016-09-12 physics.atom-ph quant-ph
Bi-chromatic adiabatic shells for atom interferometry
我们证明双色绝热磁壳陷阱作为一种新的工具，物质波干涉。利用两个强射频场对铷原子玻色-爱因斯坦凝聚体的$|1,-1\rangle $和$ |2,1\rangle$态进行了修饰，从而产生了两个独立可控的壳层陷阱。这使我们能够匹配两个陷阱，并使用微波脉冲，创建一个依赖于状态的时钟型干涉仪。考虑到干涉仪的低水平限制，可以使原子展开，从而产生2D片材，其可以用于直接成像干涉仪。该干涉仪可以对空间变化的电场或磁场敏感，所述电场或磁场可以是DC、AC、RF场或微波，或者甚至是重力的局部变化。我们证明了壳陷阱的独立控制所提供的陷阱匹配允许长的相干时间，这将导致高灵敏度的成像物质波干涉仪。
2019-07-03 physics.atom-ph quant-ph
Adiabatic approximation with exponential accuracy for many-body systems and quantum computation
我们推导出一个版本的绝热定理，特别适合于绝热量子计算中的应用，在那里它是合理的假设，初始和最终的哈密顿之间的绝热插值是可控的。假设哈密顿量在围绕实时间轴的有限条中是解析的，其一些时间导数在初始时间和最终时间处消失，并且目标绝热本征态是非简并的并且通过间隙与谱的其余部分分离，我们表明，人们可以得到最终绝热本征态和实际时间之间的误差-在演化时间中呈指数小的演化状态，其中该时间本身按哈密顿量的时间导数的范数的平方除以最小间隙的立方来缩放。
2009-03-11 math-ph math.MP quant-ph
Controllable high-fidelity quantum state transfer and entanglement generation in circuit QED
在基于绝热通道的典型电路QED系统中，提出了一种实现可控量子态传输和量子比特间纠缠产生的方案。通过设计作用在transmon量子比特上的含时驱动脉冲，可以实现任意两个量子比特之间的快速量子状态转移，也可以设计量子比特之间的量子纠缠.在此基础上，利用现有的实验参数数值分析了退相干对方案的影响。结果表明，我们的方案对腔衰减和量子比特弛豫都具有很强的鲁棒性，态转移和纠缠制备过程的稳定性可以很高。此外，我们的方案也被证明是不敏感的量子比特谐振腔耦合强度的不均匀性。
2015-11-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Fast and robust spin manipulation in a quantum dot by electric fields
利用基于不变量的逆向工程方法，研究了弱磁场中自旋轨道耦合量子点中含时电场对电子自旋动力学的控制。所设计的电场提供了一条绝热过程的捷径，可以快速翻转自旋，从而避免退相干效应。这种方法对于器件相关的噪声是鲁棒的，可以为基于自旋的量子信息处理开辟新的可能性。
2012-11-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum gas in the fast forward scheme of adiabatically expanding cavities: Force and equation of states
利用在短时间尺度上实现准静态或绝热动力学的快进方案，研究了一维快速膨胀腔中的热隔离理想量子气体，腔的尺寸随时间变化，为$L=L(t)$ .在状态方程的快进变体中，即，根据伯努利公式和泊松绝热方程，除了快速变化的状态变量如有效温度（$T$）和$L$本身之外，力或压力的一维模拟可以表示为$L$的速度（$\dot{L}$）和加速度（$\ddot{L}$）的函数。该力现在是非绝热（NAD）和绝热贡献的总和，前者由与$L$动力学同步移动的粒子引起，后者由对这种动力学不敏感的理想散装粒子引起。NAD和绝热贡献的比率在软壁限制的情况下不依赖于粒子数（$N$），而在硬壁限制的情况下，这样的比率是可控的。我们还揭示了当NAD的贡献超过绝热贡献并彻底改变平衡状态方程的标准形式时的条件。
2018-04-06 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech quant-ph
Coherent Tunneling by Adiabatic Passage of an exchange-only spin qubit in a double quantum dot chain
提出了一种基于绝热通道相干隧穿（CTAP）的方案，在线性排列的双量子点链中实现自旋量子量子态的交换。量子位的逻辑状态通过采用限制在双量子点中的三个电子的自旋状态来定义。完全通过电操作来获得门操作的可能性使得该量子位在用于实现量子算法的量子计算领域中成为有价值的架构。研究了外控制参数的影响以及退相对链中相干隧穿的影响。在绝热输运过程中，在一个恒定的能量简并本征空间内，链内部的双量子点中的态不被填充，而外部的混合态的瞬态布居被预测。
2015-03-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Fast, low-power manipulation of spin ensembles in superconducting microresonators
我们演示了使用高Q超导共面波导（CPW）微谐振器进行快速操纵随机分布的自旋系综使用非常低的微波功率（400 nW）。这种功率与稀释制冷机兼容，使得自旋系综的微波操纵对于量子计算应用是可行的。我们还描述了使用绝热微波脉冲，以克服微波磁场（$B_{1}$）固有的CPW谐振器的不均匀性。这允许对随机分布的自旋系综进行均匀控制。报告的灵敏度数据显示了对$10^{7}$自旋或$3 \times 10^{4}$自旋/ $\sqrt{Hz}$（带平均值）的Single Shot（无信号平均值）灵敏度。
2014-05-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Experimental Realization of a Quantum Integer-Spin Chain with Controllable Interactions
相互作用的整数自旋链的物理学一直是一个理论上非常感兴趣的话题，特别是在保序拓扑相的背景下。然而，还没有一个可控的模型系统来研究这个物理实验。我们展示了如何自旋依赖力被困离子可以用来工程一个有效的系统相互作用的自旋1粒子。我们的系统下的应用自旋-1 XY哈密顿与可调的，长程耦合的相干演化，在每个站点的所有三个量子能级参与的动态。我们观察系统的时间演化，并通过纠缠一对有效的三能级粒子（qutrits）以86%的保真度验证其相干性。通过动态斜升一个全局场，我们产生的XY模型的基态，我们证明了一个实例，其中的基态不能被创建而不打破相同的对称性，保护拓扑Haldom相位。这个实验平台使自旋1系统中的量子保护有序的未来研究及其在量子应用中的应用成为可能。
2014-10-03 cond-mat.stat-mech physics.atom-ph quant-ph
