A Simulation Methodology for Superconducting Qubit Readout Fidelity
本文提出一种基于Matlab和Ansys HFSS的超导量子比特读取保真度仿真方法，实现读取路径协同优化，预测结果与实验吻合，发现降低7dB功率或缩窄40%脉冲宽度仍能保持高保真度。
2022-07-18 quant-ph
Enhancing qubit readout fidelity with two-mode squeezing of the coherent measurement signal
IBM Quantum, IBM Research Center（IBM量子，IBM研究中心）
本文提出通过同时测量双模压缩态和相干组合提升量子比特读取保真度，适用于高频放大器和噪声抑制场景。
2026-03-16 quant-ph
High fidelity optical readout of a nuclear spin qubit in Silicon Carbide
本研究针对量子比特的量子态读出需求，基于重复读出技术实现了碳化硅中V2色心核自旋的高保真度读出（最高99.5%），完成核自旋初始化与振荡观测，并将其用作长寿命存储器应用于弱耦合自旋浴量子传感。
2024-03-08 quant-ph
High fidelity single-shot readout of a transmon qubit using a SLUG μwave amplifier
我们报告高保真，量子非破坏，单次读出的超导transmon量子比特使用直流偏置超导低电感波动电流计（SLUG）放大器。与裸HEMT放大器相比，SLUG在20 MHz窗口内将系统信噪比提高了7 dB。使用遗传搜索算法选择最佳腔驱动脉冲，导致最大组合读出和制备保真度为91.9%，测量时间Tmeas = 200ns。采用后选择技术消除了加热引起的制备误差，实现了94.3%的制备和读出保真度。
2014-01-21 quant-ph
Rapid high-fidelity multiplexed readout of superconducting qubits
量子位读出的持续时间和保真度是量子信息处理中的应用的关键因素，因为它限制了在测量之后重新使用量子位或基于测量结果应用反馈的算法的保真度。在这里，我们提出了一个单一的1.2 GHz宽的读出通道中的五个量子位的快速多路复用读出。使用80 ns的读出脉冲长度和填充读出谐振器小于250 ns，我们发现五个测量的量子位的平均正确分配概率为$97\%$。单个读出误差与同时测量量子位时发现的误差之间的差异在$1\%$范围内。我们采用单独的Purcell滤波器为每个读出谐振器，以抑制非谐振驱动，我们的特点是对无意中测量的量子位施加的失相。我们期望这里提出的读出方案对于多量子比特量子处理器中单个量子比特的选择性读出特别有用。
2018-01-24 quant-ph
High-fidelity Quantum Readout Processing via an Embedded SNAIL Amplifier
Princeton University（普林斯顿大学）；University of Pittsburgh（匹兹堡大学）；Yale University（耶鲁大学）
本研究提出嵌入式SNAIL放大器，通过芯片内相干处理提升量子读出保真度并抑制退相干，为大规模超导量子处理器提供新的读出方案。
2026-02-15 quant-ph
Fast high fidelity quantum non-demolition qubit readout via a non-perturbative cross-Kerr coupling
量子比特读出是任何量子信息处理器不可缺少的组成部分。在这项工作中，我们通过实验证明了transmon和极化子模式之间的非微扰交叉克尔耦合，这使得能够改进超导量子位的量子非破坏（QND）读出。新机制在色散近似下使用与标准QND量子比特读出相同的实验技术，但由于其非微扰性质，它最大限度地提高了读出的速度，单次保真度和QND特性。此外，它还可以最大限度地减少不需要的衰减通道的影响，例如Purcell效应。我们观察到的单次发射读出保真度为97.4%的短50纳秒脉冲，我们量化的QND-ness为99%的长测量脉冲与重复的单次发射读出。
2020-02-27 quant-ph
Non-demolition fluorescence readout and high-fidelity unconditional reset of a fluxonium qubit via dissipation engineering
本文提出无谐振器的耗散工程方案，利用平面滤波器和读出跃迁选择，实现 fluxonium 量子比特的非破坏荧光读出及快速、高保真、全微波无条件重置。
2025-04-22 quant-ph
Transmon qubit readout fidelity at the threshold for quantum error correction without a quantum-limited amplifier
提出一种无量子极限放大器的超导量子比特读出方案，结合shelving技术与双音激发，并利用机器学习后处理，在140ns读出时间内实现了99.5%的双态和96.9%的三态分配保真度，达到量子纠错阈值。
2022-08-11 quant-ph
Realizing Rapid, High-Fidelity, Single-Shot Dispersive Readout of Superconducting Qubits
当在具有有限相干时间的物理量子比特上执行时，量子门和测量的速度是量子协议的总体保真度的决定性因素。因此，减少以高保真度区分量子比特状态所需的时间是量子信息科学中的关键目标。超导量子比特的最新读出是基于与读出谐振器的色散相互作用。在这里，我们将这种技术带到了目前的极限，并展示了系统参数的精心设计如何在不影响量子比特相干性的情况下实现快速和高保真度的测量。我们实现这一结果，通过增加色散相互作用强度，通过选择一个最佳的读出谐振腔的线宽，通过采用Purcell滤波器，并通过利用相敏参量放大。在我们的实验中，当最小化读出时间时，我们在仅48 ns内测量到98.25%的读出保真度，当最大化保真度时，在88 ns内测量到99.2%的读出保真度，主要受到7.6 us的量子位寿命的限制。所提出的方案也有望适合集成到一个多路复用读出架构。
2017-01-25 quant-ph
High fidelity readout scheme for rare-earth solid state quantum computing
我们提出并分析了一个高保真度读出方案的单例方法，量子计算在稀土离子掺杂晶体。该方案是基于使用不同种类的量子位和读出离子，它表明，通过允许最接近的量子位离子作为读出缓冲器，读出误差可以减少一个数量级以上。该计划被证明是强大的对某些实验的变化，如不同的检测效率，我们使用该计划来预测预期的量子保真度的CNOT门在这些固态系统。此外，我们讨论了潜在的可扩展性的协议更大的量子比特系统。这些结果是基于我们认为在实验上可行的参数与当前的技术，并可以同时实现。
2015-03-29 quant-ph
Fast, high-fidelity Transmon readout with intrinsic Purcell protection via nonperturbative cross-Kerr coupling
École Polytechnique Fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院）；Université de Sherbrooke（舍布鲁克大学）；RIKEN Center for Quantum Computing（理化学研究所量子计算中心）
通过非微扰交叉库珀耦合实现高保真度Transmon量子比特读取，无需外部滤波器，提升读取速度和保真度。
2026-01-08 quant-ph
Universal enhancement of the optical readout fidelity of single electron spins
自旋态的精确读出对于任何物理实现基于自旋的量子计算机的方法和具有单自旋的磁力测量都是至关重要的。在这里，我们报告了一种新的方法，以大大提高与金刚石中的单氮空位（NV）中心相关的电子自旋态的光学读出保真度。通过在NV中心的氮原子的电子自旋和核自旋之间执行条件触发过程，信噪比显著增强。增强的读出过程由短的预备脉冲序列触发。由于氮原子核自旋在体系中是固有存在的，因此该方法普遍适用于任何氮空位中心。
2009-09-25 quant-ph
Quantum limited velocity readout and quantum feedback cooling of a trapped ion via electromagnetically induced transparency
本文讨论了在基于电磁感应透明（EIT）的受驱动$Λ$系统中，利用折射率的高速灵敏度，对单个原子动量的连续观测。在单位收集效率的理想极限中，这提供了对原子运动具有最小反作用的量子限制测量。反馈回路以与测量信号成比例的力驱动原子，为原子运动提供冷却机制。我们推导出了描述反馈冷却的主方程，并表明在Lamb-Dicke极限下，稳态能量接近于基态，仅受光子收集效率的限制。在Lamb-Dicke区域之外，预测的温度远低于多普勒极限。
2005-06-22 quant-ph
Scalable simultaneous multi-qubit readout with 99.99% single-shot fidelity
我们描述了单次读出的捕获离子多量子位寄存器使用空间和时间分辨相机检测。对于单个量子位，我们在400 us曝光时间内测量到0.9（3）x10 ^{-4}读出误差，受量子位衰变寿命的限制。对于四量子位寄存器（"量子字节"），我们测量到每个量子位的额外误差仅为0.1（1）x10 ^{-4}，尽管相邻量子位之间存在4%的光学串扰。对串扰的研究表明，该方法可以在密度<1量子比特/μ m^2的情况下扩展到约10000个量子比特，读出时间约为1 μ s/量子比特，保真度损失可以忽略不计。
2010-04-07 quant-ph
High-performance multiplexed readout of superconducting qubits with a tunable broadband Purcell filter
本文提出一种可调谐宽带Purcell滤波器，实现了超导量子比特的高性能多路复用读出，有效解决测量速度与退相干的权衡，并提出了用于表面码量子纠错的可扩展读出方案。
2025-09-15 quant-ph
Dispersive readout of cavity-coupled solid-state sensor with near-unity readout fidelity
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Honda Research Institute USA, Inc.（本田美国研究所）；U.S. Army DEVCOM Army Research Laboratory（美国陆军DEVCOM陆军研究实验室）
本文提出一种色散腔量子电动力学读出技术，克服氮空位中心系综传感器的自旋饱和与功率展宽限制，实现接近单位逆读出保真度和飞特斯拉级灵敏度，并展示随自旋数N的1/N灵敏度标度。
2026-05-24 quant-ph
High Fidelity Single-NV Qubit Quantum State Tomography by Photoelectric Readout
Hasselt University（哈瑟尔特大学）；Imec（imec研究所）
本文通过光电读出技术实现单NV量子位的高保真量子态重构，展示其在保真度和集成性方面的优势。
2026-10-22 quant-ph
High-fidelity indirect readout of trapped-ion hyperfine qubits
我们提出并证明了一个协议，用于高保真间接读出捕获离子超精细量子比特，其中的$^9\text{Be}^+$量子比特离子的状态被映射到一个$^{25}\text{Mg}^+$读出离子使用激光驱动的拉曼跃迁。通过将$^9\text{Be}^+$基态超精细流形划分为表示两个量子比特状态的两个子空间并选择适当的激光参数，可以使该协议对拉曼跃变上的自发光子散射误差具有鲁棒性，从而能够重复以提高读出保真度。我们证明了两个子空间的$1.2^{+1.1}_{-0.6} \times 10^{-4}$和$0^{+1.9}_{-0} \times 10^{-5}$与68%的置信度，同时避免观众量子位的退相干，由于杂散共振光，这是固有的直接荧光检测的组合读出和反向作用的错误。
2021-12-12 physics.atom-ph quant-ph
Readout-induced leakage of the fluxonium qubit
University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）
该研究通过实验探讨了磁通量子比特中的非QND效应，发现共振子光子会诱导量子比特状态的转变，并通过数值建模揭示了高激发态和外部偶发模式耦合的作用。
2025-12-16 quant-ph
Efficient characterization of quantum nondemolition qubit readout
本文研究了量子比特测量性能的定量表征。特别地，量子非破坏（QND）读出的量子比特的反作用回避性质完全量化的量子迹距离。只有计算基态是必须考虑的。最重要的是，我们提出了一个实验上有效的方法来评估的QND保真度的基础上的经典的轨迹距离，它使用了一个实验方案，两个连续的测量。测量的三个关键量化指标，即，QND保真度，读出保真度，和投影，可以直接从相同的实验方案。此外，我们还提出了这三个因素之间的关系。超导量子比特色散读出的理论模拟结果表明了所提出的QND保真度的有效性。测量性能的有效量化对于测量仪器的诊断、性能改进和设计具有重要的现实意义。
2022-08-13 quant-ph
Cavity-based single atom preparation and high-fidelity hyperfine state readout
在原子芯片上制备并探测了与光纤高精腔耦合的~（87）Rb原子的超精细态。原子从玻色-爱因斯坦凝聚体中被提取出来，并被囚禁在腔场的最大值处，从而产生可再现的强原子-腔耦合。我们利用腔的反射和透射信号来推断原子的超精细态，在100微秒的读出时间内，保真度超过99.92%。原子在被探测后仍被捕获。
2010-02-23 quant-ph
High fidelity quantum gates of trapped ions mediated by a dissipative bus mode
我们描述了在耗散总线模式下囚禁离子的纠缠量子门的最佳实现。通过适当成形的控制脉冲，可以在保持介导的相互作用的同时显著降低离子-声子纠缠。
2016-10-26 quant-ph
Optimal conditions for high-fidelity dispersive readout of a qubit with a photon-number-resolving detector
我们确定了一个简单而有效的方案的量子比特的色散读出的最佳参数。根据量子比特的状态（基态或激发态），腔的共振会向红侧或蓝侧移动。量子比特态是通过检测穿过腔的光子数来推断的。事实证明，这种检测比仅检测光子的存在或不存在提供了更好的测量保真度。我们表明，辐射腔的任何一个频率，它转移到一个次优的测量结果。探测光子的最佳频率被确定，以及位移与谐振器泄漏的最佳比率。它示出，以最大限度地提高一个长期的测量的保真度，它是足够的，以使用优化的光子计数中的信噪比的参数。在该方案的各种物理实现中，对于单次测量可以达到99%的保真度。
2019-12-08 quant-ph
Photon-noise-tolerant dispersive readout of a superconducting qubit using a nonlinear Purcell filter
针对读出谐振腔残余噪声光子导致超导量子比特退相位的问题，提出非线性Purcell滤波器，在不牺牲读出性能的前提下将噪声容忍度提升3倍，结合分岔效应使测量速率再提升3倍，实现40ns脉冲下99.4%读出保真度与99.2%量子非破坏保真度。
2024-01-25 quant-ph
Benchmarking high fidelity single-shot readout of semiconductor qubits
量子比特初始化和测量保真度的确定对于量子计算机的整体性能是重要的。然而，在半导体量子比特中计算它的方法在实验之间有所不同。在本文中，我们提出了一个完整的理论分析，电子单次读出和描述的关键参数，以实现高保真度读出。特别是，我们推导出一个模型的能量选择性状态读出的基础上的电荷探测器的响应，并研究如何通过选择正确的实验参数来优化保真度。尽管我们关注的是单电子自旋读出，但所提出的理论可以应用于使用储存器的半导体中的其他电子读出技术。
2019-02-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Improved readout of qubit-coupled Gottesman-Kitaev-Preskill states
谐振子中量子比特的Gottesman-Kitaev-Preskill编码是实现容错量子计算的一个有前途的基础。最近，这种编码首次在实验上证明了在捕获离子和超导电路系统。然而，这些系统缺乏一些高斯运算，这些运算对于有效地操纵编码的量子比特至关重要。特别地，零差检测（其是用于读出编码量子位的优选方法）不容易获得，严重限制了读出保真度。在这里，我们提出了一种替代的读出策略设计的量子位耦合系统。我们的方法可以提高读出保真度与几个数量级的系统，令人惊讶的是，甚至超过了零差检测的保真度在低压缩制度。
2020-08-24 quant-ph
Sub-ms, nondestructive, time-resolved quantum-state readout of a single, trapped neutral atom
我们实现了快速，非破坏性的量子态读出通过荧光检测的一个单一的$^{87}$ Rb原子在5 $S_{1/2}$（$F=2$）基态举行的光偶极陷阱。原子由线偏振读出激光束驱动，使得该方案对磁子能级中原子布居的分布不敏感。我们证明了读出保真度的$97.6\pm0.2\%$在读出时间的$160\pm20$ $μ$ s与原子保留在$>97\%$的试验，代表了其他磁状态不敏感技术的进步。我们证明，$F=2$状态是部分保护从光泵的偶极矩阵元素的分布为各种过渡和AC斯塔克位移从光阱。我们的结果可能会在中性原子量子计算和模拟中找到应用。
2020-10-11 physics.atom-ph quant-ph
Beyond Single-Shot Fidelity: Chernoff-Based Throughput Optimization in Superconducting Qubit Readout
North Carolina State University（北卡罗来纳州立大学）；BuQuLab Research Laboratory（BuQuLab研究实验室）
通过将色散测量视为随机通信信道，利用包含T1弛豫和腔记忆的轨迹模型计算Chernoff信息，发现最大化单发保真度的积分时间与最小化总认证时间的时间不一致，吞吐量最优窗口更长，可将认证时间减少约9-11%。
2026-06-02 quant-ph
Repetitive Readout Enhanced by Machine Learning
单次读出是可扩展量子信息处理的关键组成部分。然而，许多具有良好特性的固态量子比特缺乏单次读出能力。一种解决方案是使用重复量子非破坏读出技术，其中量子位与随后读出的辅助物相关。因此，读出保真度受到来自测量的量子位上的反作用的限制。传统的方法是采用阈值法，仅用光子总数来判别量子比特的状态，而忽略了重复读出测量的时间轨迹中隐藏的所有反作用信息。在这里，我们通过使用机器学习（ML）来展示，通过利用时间跟踪数据来获得更高的读出保真度。ML能够识别反作用发生的时间，并正确读出原始状态。由于信息已经被记录（但通常被丢弃），保真度的这种改进不消耗额外的实验时间，并且可以直接应用于涉及重复读出的测量解释和量子精密测量应用。
2019-07-27 quant-ph
Nuclear spin qubits in a trapped-ion quantum computer
物理系统必须满足许多条件才有资格成为用于量子信息处理的有用量子比特（qubit），包括易于操作、长的退相干时间和高保真度读出操作。由于这些条件很难用单个系统来满足，因此可能需要组合不同的自由度。在这里，我们讨论了一个可能的系统，基于电子和核自旋自由度被困离子。核自旋产生长的退相干时间，而电子自旋在磁场梯度中提供有效的操纵，并且离子的光学跃迁确保选择性和有效的初始化和读出。
2009-04-26 quant-ph
Robust readout of bosonic qubits in the dispersive coupling regime
高保真量子比特测量在量子计算、通信和计量学中起着至关重要的作用。在最近的实验中，已经示出了可以通过经由辅助装置执行量子位的状态的重复量子非破坏（QND）读出来提高读出保真度。对于在两级系统中编码的量子比特，这种方案的保真度受到单个错误可能破坏量子比特中的信息的事实的限制。另一方面，如果使用玻色子系统，则可以通过利用更高的水平来克服这种基本限制，使得单个错误仍然留下可区分的状态。在这项工作中，我们提出了一个强大的读出方案，适用于玻色子系统分散耦合到一个辅助，它利用重复的QND读出和更高级别的编码渐近抑制量子比特/腔弛豫和个人测量失真的影响。我们计算的测量保真度的一般实验参数，提供了一个信息理论描述的计划，并描述其应用程序的几个编码，包括猫和二项式码。
2018-08-08 quant-ph
State Readout of a Trapped Ion Qubit Using a Trap-Integrated Superconducting Photon Detector
我们报道了一种利用集成陷阱的光子探测器实现的囚禁离子量子比特的高保真状态读出。我们确定了一个单一的$^9$ Be $^+$离子的超精细量子位态的表面电极射频离子阱的陷阱结构与超导纳米线单光子探测器（SNSPD）制作的状态依赖的离子荧光光子计数。平均读出保真度为0.9991（1），平均读出持续时间为46 $μ$ s，并且受到读出激光束的偏振杂质和非共振光泵浦的限制。由于在离子和探测器之间没有介入光学元件，我们可以使用离子荧光作为自校准光子源来确定探测器量子效率及其对光子入射角和偏振的依赖性。
2020-07-31 cond-mat.supr-con physics.atom-ph quant-ph
A scalable edge-pass Purcell filter for high-fidelity readout of superconducting qubits
National Laboratory of Solid State Microstructures, School of Physics, Nanjing University（南京大学固体微结构物理学院）；Shishan Laboratory, Nanjing University（南京大学狮山实验室）；Jiangsu Key Laboratory of Quantum Information Science and Technology, Nanjing University（南京大学江苏省量子信息科学与技术重点实验室）；Tencent Quantum Laboratory, Tencent（腾讯量子实验室）
该研究提出一种可扩展边沿通Purcell滤波器，兼具高保真读出、Purcell保护与量子比特复位功能，可延长量子比特寿命，适用于大规模容错量子计算。
2026-08-17 quant-ph
High-fidelity state detection and tomography of a single ion Zeeman qubit
我们展示了高保真塞曼量子比特状态检测在一个单一的捕获88 Sr+离子。量子位读出是通过搁置量子位状态之一，以亚稳态的水平，使用窄线宽二极管激光器在674 nm，然后状态选择性荧光检测。量子比特状态的读出达到的平均保真度为0.9989（1）。然后，我们测量状态层析成像的保真度，在所有可能的单量子比特状态上平均，为0.9979（2）。我们还充分利用量子过程层析成像的检测过程的特点。这种读出保真度与容错计算所需的检测误差阈值的最新估计是兼容的，而高保真状态层析成像为高精度量子过程层析成像开辟了道路。
2011-03-27 quant-ph
Feasibility study on ground-state cooling and single-phonon readout of trapped electrons using hybrid quantum systems
具有长相干时间和快速量子操作的量子比特是实现高保真量子操作及其在量子技术中应用的长期目标。在真空中由保罗陷阱悬浮的电子预计是一个很好的候选者，因为它的质量轻，因此具有高的长期频率，这允许比被捕获的离子更快的门操作。控制被捕获电子的运动状态是一个关键问题，因为它介导电子自旋之间的相互作用，嵌入电子中的本征量子比特，其退相干导致双量子比特门的保真度下降。此外，考虑到利用运动态探测自旋态的可能性，运动态的有效读出是重要的，尽管如此重要，但如何获得运动基态以及如何有效地探测它迄今为止还没有报道。在这里，我们提出了解决这些问题的方法，利用混合量子系统，包括电子超导电路和电子-离子耦合系统，并分析我们的计划的可行性。在这两个系统中，我们表明，基态冷却和单声子读出的运动态的被困电子是可能的。我们的工作揭示了如何精确控制被囚禁电子的运动状态，这为量子技术的发展提供了一个有趣的游乐场。
2022-08-16 cond-mat.quant-gas quant-ph
Sub-microsecond high-fidelity dispersive readout of a spin qubit with squeezed photons
针对电子自旋量子比特快速读取难题，提出用位移压缩真空态光子进行色散读取，在低强度下实现亚微秒级、99%以上保真度的非破坏性测量，助力量子纠错与通用量子计算。
2023-12-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
High-fidelity QND readout and measurement back-action in a Tantalum-based high-coherence fluxonium qubit
本文探索了基于钽的高相干fluxonium量子比特的测量特性，实现了高达97.8%的单次测量保真度和99.6%的QND保真度，发现态混合误差限制了其性能，为优化读取提供了方向。
2025-01-28 quant-ph
Fault-tolerant parity readout on a shuttling-based trapped-ion quantum computer
量子纠错需要通过适当的多量子比特相关算子的可靠测量来检测错误。在这里，我们实验证明了一个容错的重量-4奇偶校验测量方案。一个额外的“标志”量子位用于检测整个奇偶校验测量过程中发生的错误，否则这些错误将扩散到量子位寄存器上的不可纠正的权重2错误。我们实现了93.2（2）\%的标记条件下的奇偶测量单次保真度。故意注入位和相位翻转错误，我们表明，容错协议是能够可靠地拦截这样的故障。对于奇偶测量方案的整体基准测试，我们使用纠缠见证来表明所实现的电路产生真正的六量子比特多方纠缠。容错奇偶校验测量方案是一个重要的构建块在一个广泛的类稳定器量子纠错协议，包括拓扑色码。我们的硬件平台是基于原子离子存储在一个分段的微芯片离子阱。量子位寄存器通过穿梭操作动态重新配置，实现有效的完全连接，而没有操作串扰，这为可扩展的容错量子计算提供了关键能力。
2021-07-13 quant-ph
Cavity-assisted single-shot $\textit{T}$-center spin readout
Rice University（莱斯大学）；Smalley-Curl Institute, Rice University（斯莫利-柯尔研究所，莱斯大学）
针对光学接口固态自旋量子信息处理的高保真自旋读出需求，提出两种腔耦合单个$\textit{T}$中心电子自旋的单次读出理论方案，经实际参数计算两种方案均能在10μs内实现超99%的读出保真度。
2026-09-15 quant-ph
Improved superconducting qubit state readout by path interference
高保真度的Single Shot量子比特态读出对于许多量子信息处理协议是必不可少的。在超导量子线路中，量子比特的状态通常是通过检测微波腔的色散频移来确定的。在本文中，我们演示了使用的透射和反射信号之间的建设性干涉，以优化量子比特的状态读出，我们发现一个更好的解决状态歧视和提高量子比特读出保真度。作为一种简单方便的方法，我们的方案可以与其他基于腔光子态鉴别的量子比特读出方法相结合，进一步提高量子比特态的读出。
2021-11-01 quant-ph
High-Fidelity Simultaneous Detection of Trapped Ion Qubit Register
量子比特态检测是量子计算的重要组成部分。随着量子寄存器中的量子比特数量的增加，有必要保持高保真度检测以准确地测量多量子比特状态。在这里，我们提出了高保真度检测的多量子位捕获离子寄存器的实验演示，平均单量子位检测误差为4.2（1.5）ppm和4量子位状态检测误差为17（2）ppm，限制了量子位的衰变寿命，使用一种新型的单光子敏感的相机，具有快速的数据收集，出色的时间和空间分辨率，和低仪器串扰。
2021-04-20 quant-ph
Single-Shot Readout of a Superconducting Qubit Using a Thermal Detector
本研究利用超灵敏测辐射热计替代参量放大器，实验演示了超导量子比特单次读出，在13.9 μs读出时间下实现0.618保真度，为解决量子比特扩展性限制提供了新方案。
2023-04-13 quant-ph
A simple trapped-ion architecture for high-fidelity Toffoli gates
我们讨论了一个简单的架构，量子Toffoli门实现使用三个被困离子。门，这在原则上可以实现一个单一的激光诱导操作，是有效的，而一般的条件下，是惊人的鲁棒性（在任何实验现实的范围内的值）对失相，加热和随机波动的哈密顿参数。我们提供了一个完整的表征酉和噪声影响的门使用三量子比特量子过程层析成像。
2010-12-08 quant-ph
Ultrafast Superconducting Qubit Readout with the Quarton Coupler
本文提出利用 quarton 耦合器实现 transmon 量子比特与读出谐振器间大于 250 MHz 的交叉克尔耦合，将超导量子比特读出时间缩短至 5 ns，并保持超过 99% 的读出与 QND 保真度。
2024-02-24 quant-ph
Fast multiplexed superconducting qubit readout with intrinsic Purcell filtering
本文提出电容与电感同时耦合的紧凑陷波滤波电路，通过相消干涉实现本征Purcell滤波，在42 MHz线宽下完成四量子比特56 ns同时读出，平均赋值保真度达99.77%。
2024-09-11 quant-ph
High fidelity state preparation, quantum control, and readout of an isotopically enriched silicon spin qubit
量子系统必须以高保真度进行准备、控制和测量，以便执行复杂的量子算法。硅自旋量子位的控制精度已经大大提高，但状态准备和读出精度通常很差。通过在低电子温度下工作并采用高带宽低温放大器，我们证明了单量子比特读出的灵敏度> 99%，超过了量子纠错的阈值。在相同的器件中，我们实现了平均单量子比特控制精度> 99.95%。我们的研究结果表明，硅自旋量子比特可以操作具有高的整体操作保真度。
2022-04-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
Gate fidelity, dephasing, and "magic" trapping of optically trapped neutral atom
门操作的保真度和被囚禁在光偶极阱中的中性原子的相干时间是应用的优点。囚禁原子的运动是影响门保真度和相干时间的关键因素之一。在分析这种影响时，将该运动视为经典振子。这里我们把原子的运动看作量子振荡器。在分析量子门的保真度和退相干时，考虑了原子振动态的布居数。我们表明，相干旋转门的保真度是显着的热囚禁原子的温度限制。我们还证明了如果微分频移稳定且振动态不发生变化，则由于原子热运动引起的两个超精细态之间的退相可以自然地再相位化。还讨论了陷阱激光强度起伏引起的退相干。通过将原子冷却到振动基态和/或使用蓝失谐陷阱，可以显著提高门保真度和相干时间。更重要的是，我们提出了一个“魔术”的捕获条件，准备原子进入特定的振动状态。
2022-08-01 quant-ph
Experimental test of the Jarzynski equality in a single spin-1 system using high-fidelity single-shot readouts
本研究在高维单自旋1系统中通过级联高保真单次读出和两点测量协议直接测量功分布，实验检验了Jarzynski等式，验证了其在不同条件下的有效性，并确立了NV中心系统在随机量子热力学实验中的重要地位。
2023-10-25 quant-ph
Control and Readout of a 13-level Trapped Ion Qudit
本文在 $^{137}\ ext{Ba}^{+}$ 囚禁离子中实现多达13个计算态 qudit 的控制与单次读出，并表明协议可扩展至25能级，为高维大规模量子计算提供基础。
2023-06-06 physics.atom-ph quant-ph
High-fidelity single-shot readout for a spin qubit via an enhanced latching mechanism
基于自旋封锁的半导体自旋量子比特的读出速度快，但受到小的电荷信号的影响。以前的工作表明，额外的电荷映射过程有很大的好处，但是关于潜在的机制和可实现的保真度仍然存在不确定性。在这项工作中，我们研究了两种变化的增强锁存读出的单发保真度和限制机制。对于常规和增强读出，我们分别实现了> 99.3%和> 99.86%的平均单次读出率，后者是迄今为止自旋封锁的最高值。信号幅度被增强到完整的单电子信号，同时保持读出速度。此外，因为电荷传感器信号不再依赖于与常规（2，0）-（1，1）电荷偶极子对准，所以放宽了布局约束。硅施主量子点量子位用于这项研究，其中偶极子不敏感性大大放宽施主放置要求。读出的变化之一也受益于参数寿命增强取代自旋弛豫过程与电荷亚稳的。这提供了进一步提高保真度的机会。在不同的制度的弛豫机制进行了研究。这项工作表明，读出速度快，有一个电子信号，并导致更高的保真度。它进一步预测，在几微秒的测量时间内超过99.9%的保真度是可以实现的。
2018-01-31 cond-mat.mes-hall quant-ph
High Fidelity Qubit Readout with the Superconducting Low-Inductance Undulatory Galvanometer Microwave Amplifier
描述了基于超导低电感波动电流计（SLUG）的微波放大器对超导量子比特的高保真色散测量。与最先进的HEMT放大器相比，SLUG放大器的增益达到19 dB，信噪比提高9 dB。我们证明了在700 ns的分离保真度为99%相比，59%的HEMT单独。SLUG显示了大的动态范围，输入饱和功率对应于读出腔中的700个光子。
2013-12-29 cond-mat.supr-con quant-ph
Spin digitizer for high-fidelity readout of a cavity-coupled silicon triple quantum dot
基于自旋的量子信息处理的一个重要要求是可靠和快速地读出电子自旋状态，允许反馈和纠错。然而，常见的读出技术通常需要额外的栅极结构，阻碍器件缩放或对感测量子点的调谐配置施加严格的约束。在这里，我们在三重量子点内操作一个在线电荷传感器，其中一个量子点耦合到微波腔，并用于读出其他两个量子点的电荷状态。由于电荷传感器的接近，我们观察到在$t_{\rm int}$ = 1 $μ$ s的积分时间处具有>450的功率信噪比的近数字传感器响应。尽管小的单重态-三重态分裂$\approx$ 40 $μ$ eV，我们进一步利用传感器测量单重态-三重态量子位的自旋弛豫时间，实现了平均单次自旋读出保真度> 99%。我们的方法能够实现高保真度的自旋读出，将最小的设备开销与半导体量子器件中的灵活量子位操作相结合。
2021-04-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Above 99.9% Fidelity Single-Qubit Gates, Two-Qubit Gates, and Readout in a Single Superconducting Quantum Device
IQM Quantum Computers（IQM量子计算机公司）
通过优化超导电路中量子比特与耦合器的耦合强度，结合新的相位平均泄漏误差放大（PALEA）协议和兼容高相干性的读出配置，在单个器件中同时实现了99.93%的CZ门保真度、99.98%的单量子比特门保真度和超过99.94%的读出保真度。
2025-08-22 quant-ph
