Complementary classical fidelities as an efficient criterion for the evaluation of experimentally realized quantum operations
它表明，一个实验实现的量子过程的保真度的一个很好的估计，可以通过测量的输出只有两个互补的输入状态。因此，测试量子网络操作所需的测量次数仅为测试相应经典系统所需测量次数的两倍。
2005-04-01 quant-ph
Quantum Fidelities, Their Duals, And Convex Analysis
我们研究了三种量子保真度。本文还讨论了在$f(x)=-\sqrt{x}$的情况下，Uhlmann的保真度，f散度的负，以及作者通过反向检验引入的一个.它们都是经典保真度的量子扩展，其中第一个是最大的，第三个是最小的。我们刻画他们在凸优化方面，并介绍他们的“对偶”量，或极的负的保真度。它们原来是单调递增的单位完全正映射，凹，并通过优化经典到量子映射和量子到经典映射的经典版本。
2014-08-15 quant-ph
Unified Universal Quantum Cloning Machine and Fidelities
我们提出了一个统一的通用量子克隆机，它结合了几个不同的现有通用克隆机在一起，包括不对称的情况。在这个统一的框架中，相同的纯态被同等地投射到最初由输入和一半最大纠缠态构成的每个副本中。我们明确地表明，这些通用克隆机的输出状态是相同的。这种统一克隆机的一个重要特点是克隆过程始终是对称投影，大大降低了实现的难度。同时发现这种统一克隆机可以直接修改为一般的非对称情况。除了全局保真度和单拷贝保真度，我们还提出了所有可能的任意拷贝保真度。
2011-04-25 quant-ph
A three state invariant
对于三重概率测度、纯量子态和混合量子态，我们得到了序列中对的双态性的精确约束。我们表明，这是不可能的，以决定之间的量子模型，无论是纯或混合，和经典模型的基础上的quantities单独。接下来，我们引入了一个称为相位的量子三态不变量，并证明了任何纯量子态序列在给定相位和量子度的情况下都是唯一可重构的。
2004-02-05 quant-ph
Hyperparallel transistor, router and dynamic random access memory with unity fidelities
我们在理论上实现了一些超并行光学元件，包括量子单光子晶体管、路由器和动态随机存取存储器（DRAM）。考虑了量子点-腔介质不可避免的侧漏和不理想的双折射，使我们的光学元件达到了统一的双折射率。超并行结构是基于光子的偏振和空间自由度（DOF）来提高并行效率，提高信道容量，节省量子资源，减少运算时间，降低环境噪声。此外，实用的方案是强大的对侧漏和耦合强度限制的微腔。
2021-01-18 quant-ph
Improving quantum gate fidelities using optimized Euler angles
给出了一种在给定两个固定哈密顿量的情况下计算量子比特状态转移和量子门工程的优化欧拉角的显式算法。它示出了如何算法使我们能够有效地实现单量子比特门，即使控制是严格限制和实验上可访问的哈密顿远离正交。它进一步表明，使用优化的欧拉角可以显着提高量子操作的保真度，即使是实验上可访问的哈密顿量接近正交的系统。与诸如复合脉冲的方案不同，所提出的方案不会显著增加局部操作或门操作时间的数量。
2009-10-01 quant-ph
Detecting unfaithful entanglement by multiple fidelities
本文通过组合多个保真度改进纠缠见证，证明可认证不忠实量子态的纠缠，并分析其数学结构及提出最优设计搜索算法。
2024-09-20 quant-ph
Symmetry-resolved Rényi fidelities and quantum phase transitions
我们引入了一族量子Rényi量子数，并讨论了它们的对称性分解。我们表示为带电的量子数的傅立叶变换，我们推导出高斯态的精确公式的量子数分辨量子数。这些结果也产生了一个公式的高斯态，我们希望有超出本文范围的应用。我们研究了XX自旋链中的总的和自旋分辨的双折射率，并着重于（i）热态之间的双折射率，和（ii）零温下约化密度矩阵之间的双折射率。热重和约化重都能探测到XX自旋链的量子相变。此外，我们认为，量子分辨的量子数对状态的内部结构是敏感的。特别地，它们可以通过在临界点处的电荷扇区的重组来检测相变。这是我们期望具有普遍性的非线性分辨系统的一个主要特征。我们还强调，减少结晶度可以检测量子相变的热力学极限。
2022-12-01 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el hep-th
Improving quantum gate fidelities by using a qubit to measure microwave pulse distortions
提出了一种新的方法来确定超导量子比特中的脉冲缺陷，并提高单门保真度。通过施加连续的正和负$π$脉冲，我们放大了由于微波脉冲失真引起的量子比特演化，这导致量子比特状态围绕垂直于预期旋转轴的轴旋转。测量这些旋转作为脉冲周期的函数，使我们能够重建到达样品的微波脉冲的形状。使用提取的响应对输入信号进行预失真，我们能够改善脉冲形状，并达到高于99.8%的平均单量子位门保真度。
2012-11-09 quant-ph
On Quantum Fidelities and Channel Capacities
我们证明了两种不同概念的量子信道容量的等价性：一种是使用纠缠保真度作为传输成功的标准，另一种是使用输入希尔伯特空间的子空间中纯态的最小保真度作为其标准。作为推论，任何熵率小于容量的源都可以以高纠缠保真度传输。我们还表明，一个限制类的编码是足以传输任何量子源，可以在一个给定的信道上传输。这使我们能够简化信道容量的已知上限。它还使我们能够表明，从编码器到解码器的辅助经典信道的可用性不会增加量子容量。
1998-09-04 quant-ph
One-dimensional quantum computing with a 'segmented chain' is feasible with today's gate fidelities
原则上，最近邻链接量子位的1D阵列与容错量子计算兼容。然而，这种受限的拓扑结构需要大量的开销来重排量子位，因此容错阈值远低于2D架构。在这里，我们确定了一个中间立场：一个1D分段链，它是一个线性的片段阵列，每个片段都是一个具有全对全连接性的良好连接区域。该架构与离子阱和固态系统都相关。我们建立的容错可以实现单独的表面码，或通过一个额外的级联四量子比特规范码。我们发现，容错阈值为0.12%的15量子位段，而更大的段是优越的。对于每段35个或更多量子位，可以在不使用上级联层的情况下，利用当今最先进的并行性实现有意义的规模上的计算，从而最小化整体设备尺寸。
2017-02-18 quant-ph
Region of fidelities for a 1 -> N universal qubit quantum cloner
我们分析了1 -> N通用量子克隆器应用后得到的量子比特的有序度区域。我们用纯态与S（n）（n = N+1）的非代表的重叠来表示纯态的允许区域，表明纯态只能用实系数来取。随后，作为说明性示例，更详细地研究了对应于1 -> 3克隆者的情况n = 4。为了获得主要结果，我们提出了一个凸包的可能范围内的相关的irrep的相似性。形式主义允许构造产生给定的N元组的状态。
2012-05-25 math-ph math.MP quant-ph
Application-Aware Benchmarking on NISQ Hardware using Expectation Value Fidelities
本文提出利用 Clifford 电路族和期望值保真度的低成本应用感知基准测试协议，可预测 NISQ 硬件上保真度随电路深度的变化，并评估量子误差缓解技术。
2025-03-18 quant-ph
Impact of Parallel Gating on Gate Fidelities in Linear, Square, and Star Arrays of Noisy Flip-Flop Qubits
本文通过仿真研究1/f噪声下四种flip-flop量子比特阵列中并行门控对门保真度的影响，比较线性、方形和星形几何结构，为优化小规模阵列操纵和设计更大阵列提供依据。
2024-07-29 quant-ph
Riemannian-geometric generalizations of quantum fidelities and Bures-Wasserstein distance
University of Technology Sydney（悉尼科技大学）；Sydney Quantum Academy（悉尼量子学院）
本文提出了一种基于黎曼几何的广义保真度，扩展了标准量子保真度，并证明了其在多变量和量子Rényi分歧中的应用。
2024-11-08 math-ph math.MP quant-ph
Quantum-control approach to realizing a Toffoli gate in circuit QED
我们研究了用量子控制方法在电路QED系统中实现超导量子比特的Toffoli门。从优化的分段恒定控制场作用于所有量子位和量子位之间XY型耦合的典型强度开始，我们证明了最佳门的性能只受到具有微波驱动的典型截止频率的这些场的“低通”滤波的轻微影响。将我们自己限制在控制场幅度的范围内，对于该范围，物理量子比特的非计算状态的泄漏被严重抑制，我们理论上预测，在没有退相干和泄漏的情况下，在75 ns内可以实现Toffoli门，其本征结晶度高于90%，而结晶度高于99%可以在大约140 ns内达到。
2012-01-28 quant-ph
Local quantum control of Heisenberg spin chains
受量子控制理论的一些最新结果的启发，我们讨论了在各向同性海森堡自旋链模型的相互作用量子比特阵列中局域算符控制的可行性。作用于其中一个末端自旋，我们的目标是找到分段恒定的控制脉冲，从而为所选的一组量子门带来最佳的量子效率。我们分析了所获得的结果的鲁棒性或门的控制字段中的随机误差，发现分段常数控制之间的切换速度更快的系统是不太容易受到这些错误。所观察到的行为属于与共振和弛豫型行为之间的竞争有关的一类物理现象，例如NMR实验中的运动窄化。最后，我们讨论了如何获得最佳门的性能被改变时，相应的快速变化的分段常数控制字段通过频谱滤波平滑。
2010-11-29 quant-ph
Retrodictive fidelities for pure state postselectors
两个措施的保真度提出后选择设备，追溯的条件概率，在测量臂的状态是一个由检测器所指示的，和设备产生的状态，它会产生，如果工作完美的概率。第一个是人们希望最大化以改善设备操作的自然量。第二个与设备的准确操作比更常见的基于网络的保真度更密切相关。所得结果特别适用于线性光学量子计算中的态制备和逻辑门操作类型。
2006-11-10 quant-ph
Microscopic treatment of instantaneous spectral diffusion and its effect on quantum gate fidelities in rare-earth-ion-doped crystals
稀土离子掺杂晶体中瞬时光谱扩散效应对门操作的影响是未来稀土量子计算需要回答的重要问题。在这里，我们提出了一个微观模型，突出了随机性的现象，并使用它来调查ISD错误的单量子位门操作。此外，我们提出了一种方法来估计总误差从许多不同的误差源，只研究子系统包含一个误差源的时间。这使我们能够估计来自量子位附近的所有非量子位掺杂剂的总ISD误差。我们的结论是，光泵浦技术必须用来清空周围的吸收量子位跃迁的频率区域（传输窗口），以抑制ISD错误。尽管使用这样的窗口，仍然存在量子位具有比来自其他源的误差更大的ISD误差的大致$0.3\%$风险。在这些情况下，量子比特可以被丢弃，其频率信道可以被另一个量子比特重用。然而，在大多数情况下，ISD误差明显小于其他误差，因此尽管存在ISD，仍有可能执行噪声中间尺度量子（NISQ）算法。
2021-12-16 quant-ph
Error-Mitigated Quantum Gates Exceeding Physical Fidelities in a Trapped-Ion System
各种量子应用可以简化为估计期望值，这些期望值不可避免地会受到操作和环境误差的影响。虽然可以通过量子纠错来解决错误，但短期技术远远负担不起开销。为了减轻错误的有害影响，已经提出了量子错误缓解技术，其不需要额外的量子比特资源。在这里，我们基准的量子误差缓解技术的性能的基础上，在捕获离子系统中的概率误差消除。我们的研究结果清楚地表明，有效的门的性能超过物理性能，即我们超过了消除门错误的盈亏平衡点，通过编程量子线路。对于单量子位和双量子位门，错误率分别从$(1.10\pm 0.12)\times10^{-3}$有效地降低到$(1.44\pm 5.28)\times10^{-5}$和从$(0.99\pm 0.06)\times10^{-2}$有效地降低到$(0.96\pm 0.10)\times10^{-3}$。我们的演示开辟了在近期噪声量子设备上实现高保真计算的可能性。
2019-05-24 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Exact dynamics of single qubit gate fidelities under the measurement-based quantum computation scheme
基于测量的量子计算是实现普适计算的有效模型。然而，理论上的问题已经提出，主要是关于现实的噪声条件。为了阐明这个问题，我们使用基于测量的量子计算方案，当作为资源的量子比特与共同的退相环境相互作用时，评估了一些单量子比特门的精确动力学。我们报告了一个必要条件的保真度动力学的一般纯N-量子位状态，这种类型的错误通道相互作用，提出了一个振荡的行为，我们表明，对于初始的正则集群状态的保真度振荡作为时间的函数。这种状态保真度振荡行为给作用于该状态的通用门的计算结果的值带来了显着变化，这取决于我们选择应用我们的投影测量集的时刻。正如我们将看到的，考虑到在文献中经常发现的一些特定的门，投射测量集的快速应用不一定意味着高的门保真度，投射测量集的缓慢应用也不一定意味着低的门保真度。我们的保真度振荡行为发生的条件表明，由集群状态呈现的振荡是由于它的初始几何形状。可以用作基于测量的量子计算的资源的其他状态可以呈现相同的初始几何条件。因此，对于本方案来说，知道特定资源状态的保真度何时将在时间上振荡是非常重要的，并且如果是这种情况，那么什么是执行测量的最佳时间。
2012-08-02 quant-ph
Correcting noisy quantum gates with shortcuts to adiabaticity
University of Maryland, Baltimore County（马里兰大学巴尔的摩县分校）；The University of Campinas（坎皮纳斯大学）；Farmingdale State College -- SUNY（法明代尔州立学院——纽约州立大学）；National Quantum Laboratory（国家量子实验室）
本文通过绝热性捷径技术校正噪声影响，实现高保真度的量子门操作。
2025-12-02 quant-ph
Machine learning for discriminating quantum measurement trajectories and improving readout
高保真度测量对于量子信息协议的物理实现是重要的。目前用于对超导量子比特系统中的测量轨迹进行分类的方法产生系统地低于由实验参数预测的那些的超导性。在这里，我们将当前的分类方法置于机器学习算法的框架内，并通过研究更复杂的ML方法来改进它们。我们发现，非线性算法和聚类方法产生显着更高的分配精度，有助于缩小差距，在理想的噪声条件下实现的保真度。聚类方法将轨迹分组为数据内的自然子集，这允许诊断特定的系统误差。我们发现与弛豫过程相关的数据中的大集群，并显示这些是我们的实验和可实现的并行性之间的差异的主要来源。这些错误诊断技术有助于提供改进量子位测量的具体途径。
2014-11-24 quant-ph
Teleportation fidelities of squeezed states from thermodynamical state space measures
在能量约束下，我们在纯玻色子高斯态的二阶矩上引入了一个符合“广义正则原理”的“微正则”测度。我们确定的平均保真度的状态分布根据这样的措施，并比较它从一个可行的经典策略获得的阈值的隐形传态。此外，我们还证明了在该测度下，纠缠分布集中在量子极限的一个有限值附近，并且一般情况下，具有最大能量E的高斯态的典型纠缠不接近E所允许的最大值.
2007-05-18 quant-ph
Ultra-low-noise room-temperature quantum memory for polarization qubits
在这里，我们展示了一个超低噪声制度的操作在一个简单的量子存储器在温暖的Rb原子蒸气。通过模拟四能级室温原子的量子动力学，我们实现了单光子偏振量子比特的量子效率>90%，明显超过了利用非幺正存储效率的任何经典策略。这是第一次用室温设备跨越如此重要的阈值。此外，我们还展示了新的实验技术，能够产生接近统一的结晶度。我们的研究结果表明，简单，资源适中的实验室温度量子器件的潜力。
2017-06-04 quant-ph
Practical Fidelity Limits of Toffoli Gates in Superconducting Quantum Processors
本研究针对超导量子处理器中Toffoli门实现受噪声和连接性限制的问题，通过硬件感知的分解方案与多场景层析实验，量化了不同输入态下的保真度差异及策略权衡，为高效量子电路设计提供实证依据。
2025-09-05 quant-ph
Simultaneous Asymmetric Quantum Remote State Preparation Scheme in Noisy Environments
本文讨论了一种量子多任务协议，分别在两个不同的位置制备已知的单量子比特态和双量子比特态。首先讨论了理想的远程态制备协议，其中利用了五量子比特纠缠态。设计了制备这种纠缠的方法，并在IBM量子组合器平台上运行。三种类型的噪声对协议的影响进行了讨论，并在所有这些情况下，减少的过程的可靠性进行了计算。分析了这些结晶度随不同参数的变化。
2023-01-25 quant-ph
Locally observable conditions for the successful implementation of entangling multi-qubit quantum gates
从量子门对仅两组互补输入态的操作获得的信息足以估计门的量子过程保真度。在纠缠门的情况下，这些条件可以用来预测多量子比特纠缠能力从两个非纠缠本地操作的并行性。然后，可以预测门的高度非经典特征，例如从两个完全经典的输入输出关系的相似性中违反局部实在论，而不会产生任何实际的纠缠。
2005-09-01 quant-ph
The necessary and sufficient conditions when global and local fidelities are equal
本文针对纯量子态，推导了双体系统 $A \otimes B$ 与子系统 $A$ 之间量子保真度相等的充分必要条件，并给出了满足该等式的量子态显式表示。
2023-07-31 math-ph math.MP quant-ph
High-fidelity gate operations for quantum computing beyond dephasing time limits
实现具有超过可靠量子计算的阈值的精度的量子门需要鲁棒的门，其性能不受可用控制字段的精度的限制。这些门的性能也不应该受到量子寄存器的噪声环境的影响。在这里，我们使用随机基准测试的量子门操作来比较不同的家庭的门，补偿控制场振幅的误差和去耦系统的环境噪声的性能。我们获得了高达99.8%的平均量子效率，这超过了某些量子纠错方案的阈值，也超过了环境引起的退相的预期极限.
2015-06-15 quant-ph
Single-photon quantum nondemolition detectors constructed with linear optics and projective measurements
光量子无损检测器件是量子信息处理的重要工具。在这里，我们描述了几个光学干涉仪，信号的存在，在一个特定的输入状态，而不破坏它。我们讨论了纠缠辅助和非纠缠辅助干涉仪，理想和现实的探测器。我们发现，现有的探测器具有88%的量子效率和单光子分辨率，可以产生高达89%的输出量子效率，这取决于输入状态。此外，我们构建扩展的协议来执行QND检测的单光子，离开偏振不变。对于88%效率的探测器，我们发现偏振保持输出的准确度高达98.5%。
2003-01-23 quant-ph
High-Fidelity Single-Qubit Gates for Two-Electron Spin Qubits in GaAs
GaAs双量子点中单重态-三重态量子位的单量子位操作尚未达到容错量子信息处理所需的精度。考虑到实验上的重要限制和使用测量的噪声谱，我们数值上最小化的退相干（包括高频1/f类噪声）的影响，并从理论上表明，量子门的量子效率高于99.9%是可以实现的。我们还提出了一个自洽的调谐协议，它应该允许直接在实验中消除个别系统的门误差。
2021-01-22 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
Fidelity benchmarks for two-qubit gates in silicon
通用量子计算将需要基于可扩展平台的量子比特技术，以及对单量子比特和双量子比特门操作的最大不一致性进行严格限制的量子纠错协议。虽然各种量子位系统在单量子位水平上显示出高的量子位，但超导体技术是唯一通过标准光刻技术制造的固态量子位，其已经证明了接近容错阈值的双量子位量子位。基于硅的量子点量子位也适合于大规模制造，并且可以使用同位素富集的硅实现高的单量子位栅极结晶度（超过99.9%）。然而，虽然已经在硅中展示了双量子位门，但还不可能使用随机基准测试来严格评估它们的可靠性，因为这需要以非零保真度完成大量量子位操作（$\gtrsim 20$）的序列。在这里，对于在门定义的量子点的电子自旋状态上编码的量子比特，我们展示了贝尔状态断层扫描，其精确度范围从80%到89%，以及两个量子比特随机基准测试，平均Clifford门保真度为94.7%，平均受控ROT（CROT）保真度为98.0%。发现与量子位的退相干时间$T_2^*$相比，这些量子度受到这里采用的相对慢的门时间的限制。因此，采用基于高拉比频率的快速门操作的硅量子比特设计，以及先进的脉冲技术，应该在不久的将来实现显着更高的量子效率。
2018-07-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum Wasserstein distance and its relation to several types of fidelities
University of the Basque Country UPV/EHU（巴斯克大学）；Donostia International Physics Center DIPC（圣塞巴斯蒂安国际物理中心）；IKERBASQUE, Basque Foundation for Science（伊克尔巴斯基克，巴斯克科学基金会）；HUN-REN Wigner Research Centre for Physics（匈牙利研究与创新网络维格纳物理研究中心）；HUN-REN Rényi Institute of Mathematics（匈牙利研究与创新网络雷奈数学研究所）；Budapest University of Technology and Economics（布达佩斯技术与经济大学）
本文研究了基于双量子态优化的量子Wasserstein距离，发现其与几种保真度形式相等，并证明了某些情况下三角不等式成立，同时展示了Uhlmann-Jozsa量子保真度与分离态的优化关系。
2026-02-12 math-ph math.MP quant-ph
Analytical Modeling of Real-World Photonic Quantum Teleportation
本研究针对真实光子量子隐形传态实验，基于量子光学相空间方法构建解析模型，推导含多种非理想因素的干涉可见度与保真度表达式，验证结果与已有实验一致，可用于预测分析未来实验结果。
2025-03-24 quant-ph
Efficient experimental estimation of fidelity of linear optical quantum Toffoli gate
提出了N比特控制Z门量子过程保真度的一个有效可测下界。这个界限是由N个部分共轭乘积基的平均输出态密度决定的。我们的方法的一个明显的优势是，只有与产品状态的结晶需要测量，同时保持测量的总数远远小于什么是必要的全量子过程层析成像。作为应用，我们用这种方法对三量子比特线性光量子Toffoli门的量子过程保真度F进行了实验估计，发现F>=0.83。我们还通过从输入的乘积态制备GHZ型三量子比特纠缠态证明了门的纠缠能力。
2013-10-16 quant-ph
Quantitative verification of entanglement and fidelities from incomplete measurement data
量子信息领域的许多实验都是以产生多体纠缠态为目标的。量化实际产生的纠缠量原则上可以使用全状态断层扫描来完成。这种方法需要确定一个参数集，该参数集随着量子比特的数量呈指数增长，即使对于中等数量的粒子也变得不可行。然而，从密度矩阵上的部分信息可以得到实验制备的纠缠的非平凡界限。在这种情况下，需要解决的基本问题，然后制定为：什么是最小纠缠的量子态的纠缠内容是兼容的可用测量数据？我们制定的问题数学采用半定规划理论的方法，然后解决这个问题的情况下，实验的目标是创建图形状态。我们考虑的观测量是稳定子组的生成元，因此测量设置的数量仅随量子比特的数量线性增长。我们提供的解析解以及数值方法，可以直接应用到实验中，并比较得到的边界与模拟数据的全状态层析成像的结果。
2009-12-03 quant-ph
Robust quantum gates for systems subject to decoherence via optimal control: Markovian vs non-Markovian dynamics
我们研究了一个，两个和三个量子位量子门的相互作用量子位使用最优控制的实现。不同的马尔可夫和非马尔可夫环境进行比较，并有效的优化算法，利用解析梯度表达式和拟牛顿更新的情况下。的算法的性能进行了分析，为一个大的问题，在所获得的qualities和所观察到的收敛行为。新的成功率和成功速度的概念被引入和密度图被用来研究关键参数的影响，如门操作时间，和随机变量，如所需的初始字段开始迭代算法。统计分析了最优场的核特征。马尔可夫和非马尔可夫环境中的控制和控制机制的可能性之间的实质性差异被发现。特别是，在马尔可夫的情况下，它被发现，不考虑环境得到的最佳领域不能大幅提高，通过考虑环境和所获得的性能主要是由门操作时间以及环境影响的整体强度确定。如果忽略退相干对场进行预优化，则可以节省计算时间。在非马尔可夫的情况下，另一方面，观察到的结晶度的大幅改善时，系统浴耦合的细节被考虑在内。在这种情况下，场泄漏被证明是一个重要的问题，它可以使高的门不可能获得，除非系统和噪声量子比特都得到完全控制。
2012-05-28 quant-ph
Characterization of overparametrization in the simulation of realistic quantum systems
本文研究控制约束与噪声下量子模拟的过参数化现象，发现短时间稳健、超过临界深度后保真度因噪声累积衰减，并刻画其指数上升与多项式下降规律。
2024-06-17 quant-ph
Coherent control of an NV$^-$ center with one adjacent 13C
研究了在不同的磁场条件下，通过方波射频和微波频率脉冲相干控制由金刚石中带负电荷的氮空位（NV $^-$）中心和附近的碳$^{13}$ C自旋$I_{\text{C}}=1/2$组成的有效三量子比特系统时，理论上可实现的量子效率.这样的系统在量子信息相关任务中具有潜在的有趣应用，例如分布式量子计算或量子中继器方案。我们发现，最好的结晶度可以实现在一个中间的磁场制度。然而，仅利用方波脉冲，达到由容错量子计算的当前模型预测的保真度阈值将是具有挑战性的。
2014-04-02 quant-ph
Geometrical Approach to Logical Qubit Fidelities of Neutral Atom CSS Codes
Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学）；Eindhoven Hendrik Casimir Institute（埃因霍温亨德里克·卡末林研究所）
本文通过几何方法研究中性原子CSS码的逻辑量子位保真度，利用晶格规范理论预测误差率阈值并分析实验限制。
2025-01-31 cond-mat.stat-mech quant-ph
Bounds on quantum process fidelity from minimum required number of quantum state fidelity measurements
为了证明实验实现的量子变换是d维希尔伯特空间上的某个幺正操作U，足以确定d+1个适当选择的纯输入状态的输出状态的奇偶性[Reich等人，A 88，042309（2013）]。这些d+1个探测态的集合可以由形成基态的d个正交态和作为所有d个基态的平衡叠加的一个附加态组成。在这里，我们提供了一个分析下限的量子过程保真度的两个量子位量子门的结果，从知识的平均态保真度的基态和保真度的叠加态。我们比较这一界的霍夫曼界的基础上的知识，平均状态的两个相互无偏的基地。我们还讨论了我们的研究结果可能扩展到N量子位操作。
2014-01-23 quant-ph
Gradient optimization of analytic controls: the route to high accuracy quantum optimal control
量子计算对门的性能提出了非常严格的要求，实验实现需要控制和由此产生的动力学符合硬件特定的约束。超导量子比特提出了额外的要求，即脉冲必须具有简单的参数化，因此它们可以在实验中进一步校准，以补偿系统参数的不确定性。其他量子技术，如传感，需要极高的量子效率。我们提出了一种新的，概念简单，易于实现的基于梯度的最优控制技术命名为梯度优化的解析控制（GOAT），它满足所有上述要求，不同于以前的方法。为了展示GOAT的能力，重点是灵活性和易于随后的校准，我们优化了两种领先的超导量子位架构的快速相干限制脉冲-通量可调transmons和固定频率transmons与可调耦合器。
2018-03-01 quant-ph
Electromechanical Quantum Simulators
数字量子模拟器是量子计算机最具吸引力的应用之一。在这里，我们提出了一个通用的，可扩展的，和集成的量子计算平台的基础上可调非线性机电纳米振荡器。结果表明，非常高的单和两个量子比特门的操作精度可以实现在一个最小的架构，其中量子比特编码的非谐振动模式的机械纳米谐振器，其有效的耦合介导的虚拟波动的中间超导人工原子。一个有效的计划，以诱导大的单声子非线性纳米机电器件明确讨论，从而打开了这一方向的实验研究的路线。最后，我们明确地表明，可以达到非常高的精度的数字量子模拟的模型哈密顿，通过使用现实的实验参数在国家的最先进的设备，并考虑横向场伊辛模型作为一个范例。
2018-05-10 quant-ph
Drawbacks of the use of fidelity to assess quantum resources
保真度是量子技术中广泛采用的品质因数，以量化量子态之间的相似性，并进而评估量子资源或重建技术。保真度高于0.9或0.99，通常被认为是希尔伯特空间中两个状态非常接近的证据。另一方面，在量子比特和连续变量系统的几个例子的基础上，我们表明，这样的高量子效率可以通过具有相当不同的物理性质的状态对，包括可分离和纠缠态或经典和非经典的。我们的结论是，保真度作为一种工具，以评估量子资源应谨慎使用，可能与额外的限制限制池的可实现的状态，或仅作为一个完整的断层重建的总结。
2014-01-06 quant-ph
Multipartite Asymmetric Quantum Cloning
研究了非对称多体系统中量子信息的最优分布。我们引入克隆转换，采取$N$相同的副本的纯状态在任何维度作为输入，并产生一个集合的克隆与不相同的同源性。例如，如果将克隆划分为具有保真度$F^A$的一组$M_A$克隆和具有保真度$F^B$的另一组$M_B$克隆，则分析这些保真度之间的权衡，并展示最佳$N \to M_A+M_B$克隆机器的特定情况。我们还提出了一个最佳的$1 \to 1+1+1$克隆机，这是第一个已知的例子，一个三方完全不对称克隆。最后，它是如何显示这些克隆机可以光学实现。
2004-11-24 quant-ph
Reduced fidelities for free fermions out of equilibrium: From dynamical quantum phase transitions to Mpemba effect
Laboratoire d’Annecy de Physique Théorique (LAPTh), CNRS, Université Savoie Mont Blanc（萨瓦-蒙布朗大学）；Dipartimento di Fisica, Università di Pisa, and INFN Sezione di Pisa（比萨大学）
研究非平衡自由费米子的减少保真度，揭示其与动力学量子相变及量子迈佩玛效应的关系。
2026-01-26 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Silicon qubit fidelities approaching incoherent noise limits via pulse engineering
容错量子计算的性能要求非常严格。量子比特必须以远低于1%的错误率进行操纵、耦合和测量。对于半导体实现，硅量子点自旋量子位已经证明了接近该阈值的平均单量子位Clifford门错误率，特别是在同位素富集的$^{28}$ Si/SiGe器件中具有0.14%的错误率。这种门的性能，以及高保真双量子比特门和测量，仅在假设噪声是不相干的情况下，才已知满足某些架构中的容错量子计算的阈值，并且需要更低的错误率来减少开销。在这里，我们的实验表明，脉冲工程技术，广泛用于磁共振，改善平均Clifford门错误率为0.043%的硅量子点自旋量子比特，一个因素3以前的最佳结果改善硅量子点设备。通过在随机基准中包括断层扫描完整的测量，我们推断出噪声的高阶特征，称为酉性，它测量噪声的相干性。这反过来又使我们能够从理论上预测，通过进一步的脉冲改进，可以实现低至0.026%的平均门错误率。这些性能最终受到马尔可夫噪声的限制，我们将其归因于从硅器件结构本身或环境发出的电荷噪声。
2020-01-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Contravariant Densities, Complete Distances and Relative Fidelities for Quantum Channels
通过引入量子态的反变迹密度，我们将正常CP映射所描述的量子操作与其迹密度之间的一一对应恢复为厄米正算符值反变核.用这些密度表示了一类输入代数的两个量子操作之间的CB-范数距离，并将该公式推广到一类输入代数的量子操作之间的广义CB-距离.给出了一个更大的C距离作为通道密度的自然范数距离，并引入了另一个与量子信道纯化的极小极大均方优化问题相关的Helinger距离，并根据它们的逆变迹密度进行了计算.证明了至少对于第一类输入，两通道间的Helinger型完全保真度距离等价于CB距离，并将这种等价性推广到第二类广义CB距离.将量子编码作为与输入态和输出态相反的量子态的广义纠缠，给出了这些距离和量子信道的相对完全保真度的操作意义。
2005-10-10 math-ph math.MP quant-ph
Quantum fidelity measures for mixed states
量子技术的应用通常需要量化性能。这些为比较两个量子态提供了一个基本的尺度。虽然这在纯态的情况下是直接的，但对于在实践中经常发现的更一般的混合量子态的情况，这要微妙得多。存在大量不同的提议。在这篇综述中，我们总结了量子保真度测度所需的性质，并对它们进行比较，以确定每个不同的测度具有哪些性质。我们表明，有大类的措施，满足所有所需的属性的保真度措施，就像有许多规范的希尔伯特空间算子，和许多措施的熵。我们比较这些qualities，详细证明他们的属性。本文还简要介绍了这些测度在量子隐形传态、量子存储器、量子计算机、量子通信和量子相空间模拟中的应用。
2018-10-18 quant-ph
Scalable Experimental Bounds for Entangled Quantum State Fidelities
本研究通过高效实现可扩展电路，在Quantinuum H1离子阱系统上首次测得高达N=10的Dicke态和N=20的GHZ态的态制备保真度下界，为NISQ设备上的纠缠基准测试提供了新路径。
2025-01-27 cs.DS quant-ph
Demonstration of quantum volume 64 on a superconducting quantum computing system
本研究通过结合动态解耦、编译器优化等多种技术，在超导量子计算系统上实现了64的量子体积，表明提升量子体积需多维度协同优化软硬件栈。
2020-09-04 quant-ph
Recovering quantum gates from few average gate fidelities
表征量子过程是量子技术发展中的一项关键任务，也是量子技术发展的一项挑战，特别是在当今器件的噪声中间尺度上。一种表征过程的方法是随机基准测试，它对状态准备和测量（SPAM）错误具有鲁棒性，并且可以用于基准测试Clifford Gates。一个补充的方法要求完整的断层摄影知识。压缩感测技术基本上以最佳资源效率实现量子信道的完全层析成像。到目前为止，压缩感知协议的保证依赖于非结构化的随机测量，并且不能应用于从随机基准测试实验获得的数据。这两个世界的有利特征能否结合起来，一直是一个悬而未决的问题。在这项工作中，我们给这个问题一个肯定的答案。对于表征多量子比特幺正门的重要情况，我们提供了一种严格保证和实用的重建方法，该方法使用相对于随机Clifford幺正测量的基本上最佳数量的平均门质量。此外，对于一般的酉量子信道，我们提供了一个明确的扩展到一个酉2-设计，允许一个实际的和有保证的重建也在这种情况下。作为一个副作用，我们得到了一个新的统计解释的统一性-一个数字的优点，一个过程的连贯性的特点。在我们的证明中，我们利用最近的表示理论的见解克利福德组，开发一个版本的柯林斯微积分与Weingarten函数的克利福德组的整合，并结合这与压缩感知的证明技术。
2018-05-25 cs.IT math.IT quant-ph
