Demonstration of a Monolithic and Fully Telecom-Fiber-Compatible Tunable Source of Polarization Entangled Photon Pairs Based on a van der Waals Material
Friedrich Schiller University Jena（耶拿弗里德里希·席勒大学）；Australian National University（澳大利亚国立大学）；Fraunhofer-Institute for Applied Optics and Precision Engineering IOF（弗劳恩霍夫应用光学和精密工程研究所IOF）；Max Planck School of Photonics（马克斯·普朗克光子学院）
利用3R-MoS₂薄膜的对称性，通过泵浦偏振调控产生两种贝尔态和共偏振光子对，实现光纤集成可调谐纠缠源，CAR达8.3×10³。
2026-06-23 quant-ph
Experimental demonstration of a controlled-NOT wave-packet gate
我们报告的实验演示的受控非（CNOT）量子逻辑门之间的运动和内部状态的量子比特的一个单一的离子，而不是以前证明的门，条件动力学依赖于离子的波包的程度。这种CNOT门的优点是不受非谐振耦合引起的斯塔克位移的影响，并且不需要辅助内部电平。我们通过测量后门离子状态的人口逻辑基础和叠加输入状态的门逻辑的特征，我们证明了门的相干性通过干涉测量。
2002-08-28 quant-ph
Demonstration of a universal one-way quantum quadratic phase gate
我们证明了一个二次相位门的单向量子计算在连续变量制度。这个正则门，连同相空间位移和傅里叶旋转，完成了一套通用的门实现任何单模高斯变换，如任意压缩。与基于测量的挤压器的先前实现相反，电流门完全由零差检测器的本地振荡器相位控制。基于这种可控性，我们给出了连续变量上单向量子计算原理的实验演示。此外，我们可以观察到子散粒噪声正交方差的输出状态，确认非经典状态通过集群计算创建。
2009-06-17 quant-ph
Demonstration of a fully tuneable entangling gate for continuous-variable one-way quantum computation
我们引入了一个完全可调的纠缠门用于连续变量单向量子计算。我们提出了一个证明的原理演示通过传播两个独立的光输入通过一个三模线性集群状态和应用在各种制度的门。通过验证输出态的纠缠强度，证实了该门的真正量子性质。我们的协议可以很容易地纳入有效的多模相互作用操作的大规模单向量子计算的背景下，我们的调整过程是集群状态成形的概括。
2014-10-02 quant-ph
Experimental Demonstration of a Quantum Circuit using Linear Optics Gates
量子计算的光学方法的主要优点之一是光纤可以用来连接逻辑和存储设备以形成有用的电路，类似于传统计算机的电线。在这里，我们描述了一个简单的量子线路的实验演示，在这种电路中，两个概率异或（XOR）逻辑门结合起来计算三个输入量子比特的奇偶校验。
2005-04-05 quant-ph
Experimental Demonstration of Non-local Controlled-Unitary Quantum Gates Using a Five-qubit Quantum Computer
在分布式量子计算机中，非局域量子门的局域实现是必不可少的。在这里，我们展示了非本地实现的控制酉量子门提出的Escherert等人。（Phys Rev A 62：052317，2000）使用五量子比特IBM量子计算机。我们通过量子态和工艺层析技术验证了实现的保真度和准确性。
2019-05-15 quant-ph
Demonstration of a neutral atom controlled-NOT quantum gate
我们提出了第一个示范的CNOT门使用中性原子。我们实现的CNOT使用的Rydberg封锁之间的相互作用的中性原子之间的光阱分离>8 μ \rm m。我们使用两种不同的门协议测量了F=0.73和0.72的CNOT量子数，并通过测量宇称振荡表明，该门可以用来产生在纠缠阈值处具有保真度的两原子态。我们预计，里德堡相互作用的长程性质将是有吸引力的未来扩展这项工作的多量子位系统。
2009-11-24 quant-ph
Polarization insensitive frequency conversion for an atom-photon entanglement distribution via a telecom network
现有的量子通信光子基础设施的量子网络缺乏足够的量子存储器来保持任意的量子态，以满足采用量子中继算法进行长距离量子通信的需要。原子量子存储通过量子中继器算法实现了亚秒级的存储时间，对应于电信光子1000 km的传输时间。然而，电信光子不能直接访问典型的原子存储器。固态量子频率转换填补了这一波长空白，并增加了更多的能力，例如，频率复用。在这里，我们报告的实验演示偏振不敏感的固态量子频率转换的通信光子从一个短波长的光子纠缠原子系综。利用Sagnac干涉仪中的非线性晶体频率转换器，利用Rb原子系综产生了原子-光子纠缠，并在保持纠缠的同时将光子平移到电信范围。
2017-10-25 quant-ph
Demonstration of a quantum nondemolition sum gate
和门是基于连续量子变量的普适量子计算的典型双模门。它代表了量子位C-NOT门的自然模拟。此外，连续变量门描述了两个光场的正交分量之间的量子非破坏（QND）相互作用。我们用R.菲利普，P.马雷克和U. L. Andersen [ \pra { \bf 71}，042308（2005）]，仅基于离线压缩状态、零差测量和前馈。结果得到验证，同时满足QND测量的标准，在两个共轭求积。
2008-08-05 quant-ph
Experimental demonstration of a non-destructive controlled-NOT quantum gate for two independent photon-qubits
用于两个量子比特（qubit）的通用逻辑门形成了量子信息处理的基本成分。然而，作为量子比特的最佳候选者之一的光子缺乏量子逻辑运算所需的强非线性耦合。在这里，我们将展示如何克服这一缺点，通过报告一个非破坏性的受控非（CNOT）门的原理验证实验演示两个独立的光子，仅使用线性光学元件结合单光子源和条件动力学。此外，我们还利用CNOT门在一个量子隐形传态实验中实现了对所有四种Bell态的区分。
2005-02-02 quant-ph
Experimental demonstration of teleportation-based programmable quantum gate
我们实验证明了一个可编程的量子门，它可以在一个由两个量子位程序寄存器的量子态完全指定的任意基上对数据量子位进行符号翻转操作。我们的线性光学实现的灵感来自于基于传送的量子计算方案，并依赖于多光子干涉和符合检测。我们通过对几个不同程序的数据量子位进行全量子过程层析成像，证实了门的可编程性及其高保真性能。
2009-05-25 quant-ph
Experimental demonstration of a Hadamard gate for coherent state qubits
我们讨论并实验证明了一种用于相干态量子比特的概率Hadamard门。该方案是基于线性光学元件，非经典资源和联合投影作用的光子计数器和零差探测器。我们的实验特征的门的相干态的计算基础的变换后的输出状态的全层析重建。根据实验参数，我们模拟了Bloch球上所有相干态量子比特的保真度。
2011-09-22 quant-ph
2-GHz clock quantum key distribution over 260 km of standard telecom fiber
我们报告了在损耗超过50 dB、长度为250 km的标准通信光纤上进行量子密钥分发（QKD）的演示。选择差分相移QKD协议并以2GHz系统时钟速率实现。通过对1比特延迟法拉第-迈克耳孙干涉仪的优化设计和超导单光子探测器的使用，在光纤长度不超过205 km时，量子误码率低于2%，在260 km光纤长度时，量子误码率为3.45%，损耗为52.9 dB。我们还提高了SSPD的量子效率，以获得50公里长的高密钥速率。
2012-03-20 quant-ph
Experimental demonstration of a time-domain multidimensional quantum channel
我们提出了一个灵活的多维量子信道的希尔伯特空间维度可以控制电子的第一个实验实现。利用电光调制器（EOM）和窄带光学滤波器，在来自长相干时间单光子源的光子的时间自由度中对量子信息进行编码和解码。我们的研究结果表明，一个通用的方案编码和传输多维量子信息在现有的光纤通信基础设施的可行性。
2013-08-25 quant-ph
Free-running InGaAs/InP Avalanche Photodiode with Active Quenching for Single Photon Counting at Telecom Wavelengths
我们提出了一个InGaAs/InP雪崩光电二极管与ASIC（专用集成电路），是能够在门控和自由运行模式下工作的有源猝灭电路。1.6mm2 ASIC芯片采用CMOS（互补金属氧化物半导体）技术制造，保证长期稳定性，可靠性和紧凑性。在自由运行模式下，我们发现单光子探测效率为10%，噪声<2kHz。
2008-01-25 quant-ph
Demonstration of an optical quantum controlled-NOT gate without path interference
我们首次在实验上实现了无光路干涉的光量子控制非门，其中两个相互作用的光路干涉仪（Phys.Rev.A { \bf 66}，024308（2001），Phys.Rev.A { \bf 65}，012314（2002））已经被具有合适的偏振相关透射率和反射率的三个部分偏振分束器所代替。使用最近提出的方法（Phys. Rev. Lett. { \bf 94}，160504（2005）），通过该方法可以从两个经典真值表的32个测量结果估计量子过程保真度和纠缠能力，显著少于全量子层析成像所需的256个测量结果。
2005-06-30 quant-ph
Demonstration of a simple entangling optical gate and its use in Bell-state analysis
我们展示了一种新的架构的光学纠缠门，这是显着比以前的实现简单，使用部分偏振分束器，使只有一个单一的光学模式匹配条件是必需的。我们演示了操作的控制Z门在连续波和脉冲制度的操作，充分表征它在每种情况下使用量子过程层析成像。我们还展示了一个完全解决的，非确定性的光学贝尔状态分析仪的基础上，这个受控的Z门。这种新的架构非常适合于光学门的引导光学实现。
2005-09-29 quant-ph
Proof-of-principle experimental demonstration of quantum gate verification
为了采用量子器件，首先需要评估器件中的量子门的性能。由于量子门的维数随着量子比特的数量呈指数增长，因此评估量子门的性能是一项具有挑战性的任务。最近，一种称为量子门验证（QGV）的方案被提出，它可以以接近最优的效率验证量子门。在本文中，我们实现了一个原理验证的光学实验来证明这种QGV方案。我们表明，对于一个单量子位量子门，只需要$\sim300$样本来确认的量子门的保真度至少是$97\%$与$99\%$置信水平使用QGV方法，而至少$\sim3000$样本需要使用标准的量子过程层析成像方法来实现相同的结果。本文所验证的QGV方法具有广泛应用于各种量子信息应用中量子器件的评估的潜力。
2022-02-11 quant-ph
Experimental Demonstration of Efficient High-dimensional Quantum Gates with Orbital Angular Momentum
量子门是实现量子计算机必不可少的器件，已经在各种类型的二能级系统中实现。然而，尽管在某些量子计算和量子信息方面，高维量子系统比二能级系统有着显著的优势，但对于高维量子门的理论和实验研究却很少。在这里，我们实验证明了四维X门和它的独特的高阶平均转换效率为93\%。所有这些门都是基于单光子的轨道角动量自由度。此外，利用偏振自由度实现了一组受控的量子门。我们的工作是实现任意高维量子线路目标的重要一步，为实现高维量子通信和计算铺平了道路。
2021-11-22 quant-ph
Demonstration of Robust Quantum Gate Tomography via Randomized Benchmarking
典型的量子门层析成像协议与自一致性问题作斗争：在没有初始状态和最终测量的知识的情况下不能重建门操作，但是在没有良好表征的门的情况下不能获得这样的知识。最近提出的技术，被称为随机基准断层扫描（RBT），回避这个自我一致性问题，设计实验是不敏感的准备和测量的缺陷。我们在超导量子比特系统中实现了这一提议，使用了一些实验改进，包括在单个“原子”脉冲和自定义控制硬件中实现Clifford组的每个元素，以实现大开销协议。我们展示了几个单量子位量子门的稳健重构，包括Clifford群外的幺正。我们证明，RBT产生的物理门重建是一致的随机基准获得的qualities。
2015-05-25 quant-ph
Experimental demonstration of a high-fidelity virtual two-qubit gate
本研究实验演示虚拟双量子比特门，通过电路中间测量实现投影门、确定性采样减少评估次数并结合量子误差缓解，将虚拟CZ门平均保真度提至0.9938±0.0002，为少比特量子模拟及远距双比特门实现提供实用方案。
2023-12-09 quant-ph
Quantum key distribution at telecom wavelengths with noise-free detectors
量子密钥可以在其上分发的安全链路的长度取决于接收器处使用的检测器的效率和暗计数率。我们报告的第一个演示量子密钥分发使用过渡边缘传感器具有高效率和可忽略的暗计数率。使用两种同步方法，明亮的光脉冲方案和电信号方案，我们已经成功地在50公里的光纤上分布了1,550 nm的关键材料。我们讨论了如何使用这些检测器在量子密钥分发系统可以导致在范围和性能的显着增加。
2005-10-09 quant-ph
Deterministic Storage and Retrieval of Telecom Quantum Dot Photons Interfaced with an Atomic Quantum Memory
固态单光子源和原子量子存储器的混合接口是光子量子技术的一个长期追求的目标。在这里，我们展示了确定性的存储和检索的光子从半导体量子点在原子系综量子存储器在电信波长。我们将来自InAs量子点的单光子存储在高带宽的基于铷蒸气的量子存储器中，总的内部存储效率为$(12.9 \pm 0.4) \%$。回收光子的信噪比为$18.2\pm 0.6$，仅受探测器暗计数的限制。这一演示为依赖分布式纠缠的量子技术铺平了道路，特别适合于光子量子网络。
2023-03-07 quant-ph
Demonstration of a Parametrically-Activated Entangling Gate Protected from Flux Noise
在最先进的量子计算平台中，包括超导量子位和捕获离子，2量子位纠缠门中的缺陷是误差对系统范围性能的主要贡献。最近，一种新的2-qubit参量门被提出，并与超导transmon量子比特的演示。该门通过对transmon频率的RF调制来激活，并且可以在性能对通量噪声一阶不敏感的幅度下操作。在这项工作中，我们通过实验验证了这种交流甜蜜点的存在，并证明其依赖于白噪声功率从室温电子。有了这些因素，我们测量相干限制的纠缠门结晶度高达99.2 $\pm$ 0.15%。
2019-12-17 quant-ph
Experimental Demonstration of a Quantum Controlled-SWAP Gate with Multiple Degrees of Freedom of a Single Photon
优化量子门的物理实现对于构建量子计算机具有重要意义。受控SWAP门又称Fredkin门，可广泛应用于各种量子信息处理方案中。在本研究中，我们提出并实验实现了单光子混合自由度系统中的量子Fredkin门。利用偏振态作为控制量子比特，在光子轨道角动量所张成的四维希尔伯特空间中实现SWAP操作。在我们的实验中，量子Fredkin门的有效转换率$\mathcal{P}$是$(95.4\pm 2.6)\%$。此外，我们还发现利用我们的量子Fredkin门可以制备出一类Greenberger-Horne-Zeilinger类态，并且这些非分离态可以通过破坏Mermin不等式来表现其量子上下文特性.我们的实验设计和编码方法对高维混合编码量子系统的量子计算和量子基础研究具有重要意义。
2021-04-20 quant-ph
Quantum storage of 1650 modes of single photons at telecom wavelength
为了充分发挥量子网络的潜力，人们应该能够以可观的速率在长距离上分配量子资源。因此，网络中的所有组件都需要具有大的多模容量来操纵光子量子态。为此，多模光子量子存储器，特别是在电信波长下工作的光子量子存储器，仍然是一个关键的挑战。在这里，我们展示了在1532 nm的光谱时间复用量子存储器。在10米长的低温冷却掺铒石英光纤中，采用原子频率梳协议实现了通信波段单光子的多模量子存储。多路复用包括五个光谱通道-每个10 GHz宽-并且在每个通道中多达330个时间模式，从而同时存储1650个单光子模式。我们的演示为高速率量子网络打开了大门，这对未来的量子互联网至关重要。
2023-02-08 quant-ph
Demonstration of an all-optical quantum controlled-NOT gate
巨大的计算能力的承诺，加上强大的纠错方案的发展，推动了建立量子计算机的广泛努力。实现这种设备的要求是令人困惑的：可扩展的量子比特（两级量子系统或量子比特），可以与环境很好地隔离，但也可以初始化，测量并进行可控的相互作用，以实现一组通用的量子逻辑门。通常的集合由单个量子位旋转和受控非（CNOT）门组成，该门在控制量子位处于状态1的条件下翻转目标量子位的状态。在这里，我们报告一个明确的实验演示和全面的表征量子CNOT操作的光学系统。对于门的单一操作条件，我们产生所有四个纠缠贝尔态作为仅输入量子比特的逻辑值的函数。该门是概率性的（量子位在失败时被破坏），但加上线性光量子非破坏测量，它相当于可扩展的全光量子计算所需的CNOT门。
2004-03-08 quant-ph
Quantum correlations between single telecom photons and a multimode on-demand solid state quantum memory
长寿命量子存储器和通信光子之间的量子关联是实现大规模量子信息网络的重要资源。原子和固态系统在这个方向上已经取得了重大进展。在这里，我们展示了电信光子和多模按需固态量子存储器之间的量子相关性。这是通过将相关单光子映射到Pr $^{3+}$：Y $_2$ SiO $_5$晶体中的自旋集体激发上持续可控时间来实现的。存储的单光子由腔增强自发参量下转换（SPDC）产生，并由它们在电信波长的伙伴光子预示。这些结果代表了第一次演示的多模按需固态量子存储器的外部量子态的光。它们为量子中继器提供了重要的资源，并为实现具有远程固态量子节点的量子信息网络铺平了道路。
2017-08-22 quant-ph
Experimental Demonstration of Discrete Modulation Formats for Continuous Variable Quantum Key Distribution
本文实验演示了连续变量量子密钥分发中支持任意类高斯离散调制的协议，利用相干光通信工具，在25公里距离实现每秒数十兆比特的密钥率。
2022-07-24 quant-ph
Demonstration of a Controlled-Phase Gate for Continuous-Variable One-Way Quantum Computation
我们实验证明了一个控制相位门连续变量在一个完全基于测量的方式。在我们的方案中，两个独立的输入状态的门，编码在两个光学模式，被传送到一个四模高斯集团状态。其结果是，在初始集群状态中存在的纠缠链接之一出现在两个未测量的输出模式作为相应的纠缠门作用于输入状态。这个门的真正的量子特性变得明显，并通过在产品的双模相干输入状态的输出纠缠的存在下进行验证。将我们的控制相位门与最近报道的普适单模高斯运算模块相结合，[R。Ukai等人，物理修订信函106，240504（2011）]，可以以完全基于测量的单向量子计算的形式对任意多模量子光学状态实施通用高斯运算。
2011-07-04 quant-ph
Demonstration of RIP gates in a quantum processor with negligible transverse coupling
本文在六量子比特超导处理器中实验演示多模 LBI 耦合器，通过多路径干涉实现无需通量调谐的可忽略横向耦合，并以微波驱动 RIP 门实现高保真双量子比特操作。
2024-06-17 quant-ph
Cavity enhanced telecom heralded single photons for spin-wave solid state quantum memories
我们报告了一个预示窄带（3 MHz）单光子源兼容的固态自旋波量子存储器的基础上掺镨晶体。利用腔增强下转换产生了宽非简并窄带光子对。其中一个光子在电信波长处，作为预告信号，而预告的单光子在606 nm处，与Pr：YSO的光学跃迁共振。该光源的发光效率为28%，单模产生率超过2000对/mW。通过直接反聚束测量证实了预言场的单光子性质，测得的反聚束参数下降到0.010（4）。此外，我们详细研究光子交叉和自相关函数证明两个光子之间的非经典相关性。本文中提出的结果代表了显着的改进，在按需固态量子存储器中的单光子自旋波存储的演示，预示着电信光子提供了前景。
2016-08-31 quant-ph
Demonstration of local expansion toward large-scale entangled webs
我们展示了一个光门，通过只访问一个量子位来增加基于偏振的W态的大小。利用这个门，我们分别产生了三光子和四光子W态，其能级分别为$0.836\pm 0.042 $和$0.784\pm 0.028$。我们还证实了每对量子比特中存在成对纠缠，包括未被门触及的那一对。该量子门适用于任意大小的W态，是一种扩展纠缠的通用工具。
2010-11-18 quant-ph
Deterministic and highly indistinguishable single photons in the telecom C-band
本文提出一种集成圆形布拉格光栅谐振器的 InAs/InAlGaAs 量子点单光子源，通过多种光激发方案优化，在电信 C 波段实现最高 91.7% 的原始双光子干涉可见度。
2025-05-14 quant-ph
Experimental demonstration of a resonator-induced phase gate in a multi-qubit circuit QED system
共振诱导相位（RIP）门是一种多量子比特纠缠门，允许量子比特频率的高度灵活性，使其对大规模架构中的量子操作具有吸引力。我们在实验上实现了RIP门与四个超导量子比特在三维（3D）电路量子电动力学架构，展示高保真控制Z（CZ）门之间的所有可能的量子比特对从两个不同的4量子比特设备在对子空间。这些量子位被安排在宽范围的频率失谐内，高达1.8 GHz。我们进一步展示了一个动态的多量子比特重聚焦方案，以隔离出2-量子比特的相互作用，并将它们组合起来生成一个四量子比特的Greenberger-Horne-Zeilinger态。
2016-06-02 quant-ph
Experimental demonstration of error-insensitive approximate universal-NOT gates
我们提出并实验证明了一个近似的通用非（U-NOT）操作，对操作错误是强大的。在我们的建议中，U-NOT运算由正多面体的顶点表示的随机酉运算组成。通过增加酉运算的数量（即，参考轴）。值得注意的是，不需要增加测量的总数，也不需要额外的资源来执行U-NOT操作。我们的方法可以在一般情况下，以减少操作误差的任意程度的精度时，近似任何反酉操作的随机方式。
2014-03-17 quant-ph
Quantum repeaters with individual rare-earth ions at telecommunication wavelengths
我们提出了一个量子中继方案，是基于个别铒和铕离子。铒离子是有吸引力的，因为它们在电信波长发射光子，而铕离子提供特殊的自旋相干性，用于长期存储。遥远的铒离子之间的纠缠是由光子探测产生的。正如最近所证明的，每个铒离子的光子发射率被具有高Purcell因子的微腔增强。然后，纠缠转移到附近的铕离子中进行存储。使用动态控制的电偶极耦合进行附近离子之间的栅极操作。这些门操作允许采用纠缠交换，以延长纠缠分布的距离。门操作的确定性特征允许与基于原子系综的协议相比改进的纠缠分发速率。我们还提出了一种方法，利用多路复用，以提高纠缠分布率。
2018-08-29 cond-mat.mtrl-sci physics.atom-ph quant-ph
Experimental Demonstration of a Brachistochrone Nonadiabatic Holonomic Quantum-Gate Scheme in a Trapped Ion
Zhengzhou University（郑州大学）；Henan Academy of Sciences（河南省科学院）
该研究提出了一种在俘获离子中实现非绝热拓扑量子门的新方法，通过比较不同协议发现布雷奇斯托克罗内非绝热拓扑量子门在速度与鲁棒性方面表现更优。
2026-03-25 quant-ph
Demonstration of a non-Abelian geometric controlled-Not gate in a superconducting circuit
希尔伯特空间中量子态的非阿贝尔几何变换所产生的完整性为量子计算提供了一种很有前途的方法。这些完整性是不可交换的，因此可以用于实现量子逻辑门的通用集合，其中全局几何特征可能导致一些抗噪声的优点。在这里，我们报告的第一个片上实现的非阿贝尔几何控制非门的超导电路，这是一个积木构建完整的量子计算机。条件动力学是在一个全对全连接的架构中实现的，该架构涉及多个频率可调的超导量子比特可控地耦合到谐振器;任何两个量子比特之间的完整门可以通过在与谐振器谐振时调谐它们的频率并向其中一个施加双音驱动来实现。这个门代表了在超导平台上实现全几何可扩展量子计算的重要一步。
2021-06-27 quant-ph
Experimental demonstration of quantum correlations over more than 10 km
能量和时间纠缠的光子在1310 nm的波长产生的KNbO3晶体中的参数下变频，并发送到全光纤干涉仪使用电信光纤网络。这两个干涉仪的贝尔不等式的弗兰森型测试位于彼此相距10.9公里。获得了高达81.6%的双光子条纹亮度。这些强的非定域关联支持了量子力学的非定域预测，并提供了光子之间的纠缠可以在长距离上保持的证据。
1998-06-12 quant-ph
Demonstration of High-Fidelity Gates in a Strongly Anharmonic with Long-Coherence C-Shunt Flux Qubit
School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学物理科学学院）
该研究通过C-分流磁通量子比特实现了高保真量子门操作，结合大非谐振性和长相干性，展示了在可扩展量子计算中的应用潜力。
2026-03-12 quant-ph
Quantum-dot based telecom-wavelength quantum relay
用于长距离和防攻击的量子通信网络的量子中继器的开发利用弱相干激光脉冲进行操作，对于大多数实际实现，需要具有固有单光子发射的电信波长处的纠缠光子源。使用半导体量子点发射纠缠光子对在电信O波段，我们首次证明了量子中继满足这两个条件。该系统实现了94.5%的最大保真度的标准4状态协议的实施与激光器产生的输入状态。我们进一步研究了对窄带输入频率失谐的鲁棒性，并对传送器进行了过程层析成像，揭示了任意纯输入状态的操作，平均门保真度为83.6%。结果突出了半导体光源用于紧凑和强大的量子中继技术的潜力，与现有的通信基础设施兼容。
2017-04-25 quant-ph
Telecom-heralded entanglement between remote multimode solid-state quantum memories
未来的量子网络将能够在遥远的位置之间分配纠缠，并允许在量子通信，量子传感和分布式量子计算中的应用。这个网络的核心是在远程互连的量子节点上产生和存储纠缠的能力。虽然各种性质的远程物理系统已经成功地纠缠在一起，但这些实现都没有涵盖网络操作的所有要求，例如电信兼容性和多模操作。在这里，我们报告了两个空间分离的量子节点之间的纠缠的演示，其中纠缠存储在多模固态量子存储器中。在每个节点处，掺杂镨的晶体存储相关对的光子，其中第二个光子处于电信波长。放置在不同实验室的量子存储器之间的纠缠通过以高达1.4 kHz的速率检测电信光子来预示，并存储在晶体中预定的存储时间高达25微秒。我们还表明，所产生的纠缠是强大的，对损失的先驱路径，并演示时间复用操作，62个时间模式。我们的实现可扩展到更长距离的纠缠，并为基于固态资源的现场部署的多路复用量子中继器提供了一条可行的路线。
2021-01-13 quant-ph
Entanglement between a telecom photon and an on-demand multimode solid-state quantum memory
通信波长的光子与长寿命量子存储器之间的纠缠是长距离量子通信的基本要求之一。具有按需读出和多模操作功能的量子存储器是额外的宝贵资产，将有利于通信速率。在这项工作中，我们报告的第一个演示之间的纠缠电信光子和集体自旋激发多模固态量子存储器。光子对是通过广泛的非简并参量下转换产生的，其特征在于电信波长闲频和可见光信号光子之间的能量-时间纠缠。后者使用全原子频率梳方案作为自旋波存储在Pr $^{3+}$：Y $_2$ SiO $_5$晶体中。然后，我们召回存储的信号光子，并使用Franson方案分析纠缠。我们测量激发态存储的$92(2)\%$的条件重复性，足以违反CHSH不等式，以及自旋波存储的$77(2)\%$。利用自旋态的按需读出，我们将纠缠存储在量子存储器中的时间延长到47.7~ $μ$ s，这使得纠缠可以在相距10 km的量子节点之间分配.
2021-11-23 quant-ph
Demonstration of a quantum logic gate in a cryogenic surface-electrode ion trap
我们展示了一个单一的被困离子在低温，表面电极陷阱的量子控制技术。Sr+的窄光学跃迁与谐波俘获势的基态和第一激发运动态一起形成两量子比特系统。光学量子比特跃迁易受磁场涨落的影响，我们用一种简单而紧凑的方法使用超导环来稳定它。运动量子比特的退相干被低温环境抑制。AC斯塔克位移校正是通过控制脉冲序列器中的激光相位来实现的，从而消除了对额外激光器的需要。利用条件脉冲序列实现了原子和运动态的量子过程层析成像。通过这些技术，我们在单个离子中展示了Cirac-Zoller控制非门，平均保真度为91（1）%。
2010-07-27 quant-ph
Input states for quantum gates
我们研究了三种可能的非确定性线性光学cnot门的实现，以期在不久的将来在原则上的演示。为此，我们考虑使用当前可用的源，如自发参数下转换和相干态，和电流检测器只能区分零或许多光子演示门。证明了在符合基础上是可能的，并分析了由非最佳输入状态和检测器引入的误差。
2003-01-22 quant-ph
Demonstration of Controlled-Phase Gates between Two Error-Correctable Photonic Qubits
为了实现容错量子计算，需要将量子信息存储在具有纠错功能的逻辑量子比特中，通过在多个物理量子比特之间分配逻辑状态或通过在高维系统的希尔伯特空间中编码来实现。这些可纠错的逻辑量子比特之间的量子门操作对于实现任何实际的量子计算任务都是必不可少的，但还没有实验证明。在这里，我们展示了一种几何方法，实现控制相位门之间的两个逻辑量子比特编码的光子场存储在腔中。这些门是通过将辅助超导量子比特色散耦合到这些腔并驱动它根据腔的联合光子态进行循环演化来实现的，这产生了条件几何相位。我们首先实现了光子量子比特的相位门，其逻辑基态编码在两个准正交相干态中，这对基于连续变量的量子计算具有重要意义。然后，我们使用这种几何方法来实现两个二进制编码的逻辑量子比特之间的控制相位门，这具有纠错功能。
2020-03-26 quant-ph
Directional telecom photons from a chirally coupled quantum dot
Queen’s University（女王大学）；National Research Council of Canada（加拿大国家研究委员会）；Nanyang Technological University（南洋理工大学）
研究旨在创建工作于电信波长的手性量子界面，通过将InAs量子点与InP微盘连接，利用强磁场调节量子点跃迁，实现了近乎理想的手性量子耦合，为集成光子器件的量子信息处理提供了支持。
2026-07-27 quant-ph
Demonstration of deterministic SWAP gate between superconducting and frequency-encoded microwave-photon qubits
该研究演示了超导原子量子比特与微波光子量子比特之间的确定性SWAP门，利用单光子拉曼相互作用实现高保真度双向量子态传输，为分布式量子计算提供关键元件。
2023-02-09 quant-ph
Spin-photon entanglement with direct photon emission in the telecom C-band
本文利用InAs/InP量子点中的负电荷激子实现光学活跃自旋量子比特，在Voigt磁场下完成高保真自旋初始化与相干控制，并首次在可直接发射电信C波段光子的固态系统中演示自旋-光子纠缠。
2023-10-25 quant-ph
Demonstration of quantum network protocols over a 14-km urban fiber link
该研究在14.4公里复杂城市暗光纤链路上，结合主动偏振稳定、SPDC源、⁴⁰Ca⁺量子存储器和频率转换，实现纠缠分发与离子到远程电信光子的量子态隐形传态。
2024-04-07 physics.optics quant-ph
Demonstration of quantum error correction and universal gate set on a binomial bosonic logical qubit
逻辑量子比特编码和量子纠错（QEC）已经在具有多个物理量子比特的各种物理系统中被实验证明，然而，由于必要的非局部操作，逻辑操作是具有挑战性的。可替代地，具有玻色子模式编码的逻辑量子比特是特别感兴趣的，因为它们的QEC保护是硬件高效的，但是对QEC保护的逻辑量子比特的门操作仍然难以捉摸。在这里，我们通过实验证明了对具有二项式玻色子码的单个逻辑量子比特的完全控制，包括编码，解码，重复QEC和设置在逻辑量子比特上的高保真度（平均97.0%的处理保真度）通用量子门。受保护的逻辑量子比特的寿命比未校正的长2.8倍。首次证明了在受保护的逻辑量子比特上的Ramsey实验具有比未受保护的量子比特长两倍的相干性。我们的实验是基于玻色子编码的容错量子计算的重要一步。
2018-05-23 quant-ph
Theory and Experimental Demonstration of Wigner Tomography of Unknown Unitary Quantum Gates
本文提出一种将Wigner层析成像扩展到未知酉量子过程的通用协议，结合实验与经典后处理算法重构未知过程，并在IBM量子设备上实验验证，同时提供校准电路以量化误差。
2024-12-18 quant-ph
Experimental demonstration of quantum leader election in linear optics
线性光学是一个有希望的候选人，使量子计算机的建设。基于线性光学的量子协议门已经被证明是可行的。然而，众所周知，这些门是非确定性的，并且高阶非线性对于确定性操作是必要的。我们发现量子领导选举协议（QLE）只能在线性光学条件下确定性地运行，并证明了这种近似确定性的操作克服了经典极限。
2008-03-03 quant-ph
