Deterministic SWAP gate using shortcuts to adiabatic passage
基于腔量子电子动力学（QED）中的Lewis-Riesenfeld不变量理论，提出了一种利用绝热通道的捷径实现确定性SWAP门的方法。通过结合Lewis-Riesenfeld不变量和量子Zeno动力学，SWAP门可以确定性地实现。严格的数值结果表明，我们的计划是一个快速和强大的方法来实现SWAP门。
2015-07-28 quant-ph
Experimental realization of linear-optical partial SWAP gates
提出了一类双量子比特部分SWAP门的线性光学实现方法。不同的门操作，包括SWAP和SWAP的纠缠平方根，可以通过改变一个经典的控制参数-即干涉仪中的路径差来获得。输出态重构、全过程层析成像和编队纠缠度的评估证明了该门的良好性能。
2007-11-28 quant-ph
Linear optical Fredkin gate based on partial-SWAP gate
我们提出了一个线性光量子Fredkin门的方案，该方案基于最近实验证明的线性光部分SWAP门和受控Z门的组合。设计了工作在符合基下的预示门和简化后选门。所建议的装置具有简单的结构，并且仅需要稳定单个马赫-曾德尔干涉仪。后选择的Fredkin门的原理验证实验演示似乎是可行的，并在当前技术的范围内。
2008-09-18 quant-ph
Fast SWAP gate by adiabatic passage
我们提出了一个过程中的SWAP门的建设，不需要从一个通用的集合组成的基本门。我们建议采用适合于制备这种特定门的直接技术。该机制，基于绝热通道，构成一个消相干的方法，在这个意义上说，自发发射和腔阻尼是避免。
2005-09-27 quant-ph
Single-photon two-qubit SWAP gate for entanglement manipulation
不同类型的单光子量子位之间的SWAP操作对于操纵超纠缠光子用于各种应用是必不可少的。我们已经实现了一个有效的SWAP门的动量和偏振自由度的单光子。在单光子双量子比特量子逻辑电路中利用SWAP门将下转换光子之间的动量纠缠确定性地转换为偏振纠缠。由此获得的偏振纠缠违反贝尔不等式超过150个标准偏差。
2004-09-27 quant-ph
Implementation of controlled SWAP gates for quantum fingerprinting and photonic quantum computation
我们提出了一个利用单光子脉冲到一个被囚禁原子的双面腔中实现量子控制SWAP门的方案。所得到的门可以用来实现量子指纹和通用的光子量子计算。该方案的性能的特点是在现实的实验噪声的要求，以及在目前的技术范围内。
2006-10-08 quant-ph
A SAT approach to the initial mapping problem in SWAP gate insertion for commuting gates
针对量子电路中可交换门的初始映射难题，提出一种基于 SAT 的方法及结合聚类算法的启发式方法，显著减少了交换门数量与层数，使大规模量子算法在含噪硬件上的研究成为可能。
2023-07-30 quant-ph
Deterministic photon-photon (SWAP)^{1/2} gate using a lambda system
从理论上提出了一种利用三能级λ系统与单光子相互作用实现确定性光子-光子（SWAP）^{1/2}门的方法。lambda系统完全被动地用作光子量子比特的临时存储器; lambda系统的初始状态可以是任意的，并且在整个门操作中不需要辅助场的主动控制。这些独特的优点使得这种纠缠门适合于确定性和可扩展的量子计算。
2009-12-07 quant-ph
Broadband Geodesic Pulses for Three Spin Systems: Time-Optimal Realization of Effective Trilinear Coupling Terms and Indirect SWAP Gates
宽带实现的时间最优测地线脉冲元素的有效创建的有效三线性耦合项的自旋系统由三个弱耦合自旋1/2。基于这些脉冲元素，间接SWAP操作的时间最佳实施的实验证明。基于宽带测地序列的间接SWAP门的持续时间比传统方法减少了42.3%。
2003-05-08 quant-ph
Entangling characterization of (SWAP)1/m and Controlled unitary gates
我们研究了（SWAP）1/m（m>=1）和受控酉门的纠缠功率和完美纠缠性质。结果表明，（SWAP）1/2是该族中唯一的完美纠缠子。另一方面，确定局部等价于CNOT的CU的子集。结果表明，该子集是一个完美的纠缠，必须具有最大的纠缠功率。
2009-01-05 quant-ph
Holonomic swap and controlled-swap gates of neutral atoms via selective Rydberg pumping
提出基于选择性里德伯泵浦和含时软控制的中性原子完整交换门快速实现方案，并扩展至三量子比特受控交换门，以抑制失谐与退相干。
2024-05-10 quant-ph
Efficient Fusion of Photonic W-states with Nonunitary Partial-swap Gates
我们引入了一种非幺正的部分交换门，在没有辅助光子的情况下，有效地将任意小尺寸的光子W态融合到大尺寸的W态纠缠网络中。在基于线性光学元件的光学架构中设计了部分交换门。通过引入辅助自由度，该门以较小的代价提供了较高的成功概率。我们的实现可以创建一个更大的目标状态与一个简单的设置比以前的建议W-状态融合。此外，所有“垃圾”状态都是可回收的，即，在我们的方案中原则上不存在完全故障输出。
2020-11-23 quant-ph
A chip-scale polarization-spatial-momentum quantum SWAP gate in silicon nanophotonics
本文在硅纳米光子芯片上展示了一种高效的确定性SWAP门，能交换光子的偏振与空间-动量量子比特，高保真度验证及Bell态分发实验表明其促进了不同自由度光学子系统间的量子互连，为互联模块化系统提供了途径。
2023-05-16 quant-ph
High-fidelity $\sqrt{i\text{SWAP}}$ gates using a fixed coupler driven by two microwave pulses
提出一种微波控制协议，通过向固定频率transmon耦合器施加两个微波脉冲诱导量子比特间相互作用，在两种架构下实现了高保真$\sqrt{i\text{SWAP}}$门。
2024-04-27 quant-ph
Quantum SWAP gate realized with CZ and iSWAP gates in a superconducting architecture
本研究在超导架构中利用CZ和iSWAP门实现了高效的量子SWAP门，提升了量子电路编译效率。
2024-12-19 quant-ph
Moving Quantum States without SWAP via Intermediate Higher Dimensional Qudits
量子算法可以以量子线路的形式实现。为了将特定量子算法的量子线路映射到量子硬件上，量子比特映射是一种基于量子比特拓扑的必要技术。由于量子比特拓扑的邻域约束，正确地实现量子算法对于在量子计算机中移动信息至关重要。利用SWAP门实现量子位的交换，在两个量子位之间移动量子态，解决了量子位拓扑的邻域约束。虽然，需要将SWAP门分解为三个CNOT门以有效地实现SWAP门，但是不情愿地，关于门数量和深度的量子成本增加。本文首次提出了一种不使用SWAP操作的移动量子态的新形式。通过引入临时中间量子态，实现了量子态在量子比特间的移动。与SWAP门插入的现有技术方法相比，中间量子态的这种引入已经表现出量子成本相对于门计数的三倍减少和相对于电路深度的大约两倍减少。此外，所提出的方法被推广到任何维度的量子系统。
2021-06-16 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
Frequency-up conversion and quantum swap gate in an optical cavity with atomic cloud
提出了一种实现腔内光场上变频和双量子比特量子交换门的方案。在该方案中，一个V型原子系综在它们的基态中共同介导两个腔模之间的相互作用。在一定条件下，腔场自由度与原子自由度解耦，两个腔模之间的有效耦合强度随$\sqrt{N}$（$N$为原子数）的增加而增加.数值模拟表明，在原子自发发射和腔模衰减的影响下，量子交换门仍然具有较高的保真度。
2008-01-05 quant-ph
Parallel multi-two-qubit SWAP gate via QND interaction of OAM light and atomic ensemble
该研究利用原子系综与携带轨道角动量的多模光之间的 QND 相互作用，提出离散变量 SWAP 操作方案，并证明可实现并行多双量子比特 SWAP 门。
2023-06-28 quant-ph
Quantum teleportation and entanglement swapping with linear optics logic gates
我们报道了在一个量子隐形传态和纠缠交换协议中使用线性光学相位门同时区分所有四个Bell态。这是通过两个协议的一个和两个量子比特输出状态的全状态层析成像来证明的，分别产生约0.83和0.77的平均状态重复性。此外，量子过程层析成像的隐形传态信道的性能的特点。纠缠交换输出态的非经典性质进一步被CHSH型贝尔不等式平均值为2.14的破坏所证实。
2008-09-22 quant-ph
Optimal two-qubit quantum circuits using exchange interactions
海森堡交换相互作用是实现非局部（即，多量子位）量子门。我们考虑由交换作用实现的$(SWAP)^α$门和单量子比特门组成的量子线路。用三个$(SWAP)^α$门和六个单量子位门构造了一个通用的双量子位量子线路。我们进一步表明，三个$(SWAP)^α$门不仅是足够的，但必要的。由于已知需要六个单量子位门，因此我们的通用双量子位电路在{ \em both} $(SWAP)^α$和单量子位门的数量方面是最优的。
2005-07-15 quant-ph
Fault-tolerant embedding of quantum circuits on hardware architectures via swap gates
Entropica Labs（恩特罗皮卡实验室）；Yale-NUS College（耶鲁-南洋学院）；Centre for Quantum Technologies, National University of Singapore（新加坡国立大学量子技术中心）
针对近期量子硬件量子比特连通性受限的问题，提出一种保留抽象线路容错特性的交换门嵌入策略，实验表明其在表面码嵌入场景中性能恶化程度较低，为现有硬件实现容错线路提供了直接方案。
2024-06-24 quant-ph
Time-Optimal Control of Collisional $\sqrt{\text{SWAP}}$ Gates in Ultracold Atomic Systems
我们利用量子最优控制来识别超冷原子中基于快速碰撞的双量子位$\sqrt{\text{SWAP}}$门。我们表明，一个显着的速度可以通过优化全门，而不是单独优化合并等待分离的顺序的捕获电位。我们的最佳策略不依赖于原子填充合并势的最低本征态，并且它关键地包括在势完全合并之前量子相位的积累。我们的分析超越了特定的陷阱几何形状，但与以前的作品相比，我们提出了系统的结果，光晶格，并发现大大改善门的持续时间和结晶度。
2019-07-19 quant-ph
Implementation of a quantum controlled-SWAP gate with photonic circuits
量子信息科学研究信息的处理和传输如何受到独特的量子力学现象的影响。双量子比特门的组合已经被用来实现量子线路，然而，可扩展性成为一个关键问题。三量子比特门的使用可以极大地简化量子线路的结构。其中，受控交换（Fredkin）门是必不可少的，因为它们可以直接应用于重要的协议，例如，纠错、指纹识别和最佳克隆。在这里，我们报告的光子量子比特的Fredkin门的实现。对于3光子Greenberger-Horne-Zeilinger态，我们在计算基础上实现了0.85的保真度和0.81的输出态保真度。估计的过程保真度为0.77，表明我们的Fredkin门可以应用于各种量子任务。
2017-04-05 quant-ph
On swapping the states of two qudits
SWAP门已经成为量子线路架构的一个整体特征，并且被设计为通过使用众所周知的受控非门来置换两个量子比特的状态。我们考虑的问题是，是否可以构造完全由广义受控非门的实例组成的两量子量子线路来置换两量子的状态。论证通过置换的签名，我们证明了这种电路的尺寸$d \equiv 3$（模4）的不可能性。
2011-01-21 quant-ph
A proposal for a conditional definition of the Swap Gate
为了实现量子逻辑运算，量子计算（QC）要求其基本工具和概念必须遵守物理定律。QC中的一个基本概念是条件量子动力学\cite{barenco}，有时称为受控幺正操作\cite{kumar}，它由条件“If-Then”语句建立。最著名的例子是c-not门，它在计算基础上运行如下：\textit{If the control qubit is set to $% |1>$, then apply the single qubit quantum NOT gate on the target. Otherwise, if the control qubit is set to $|0>$, then the target qubit is unchanged}。这个门代表了条件量子动力学的范例，其中目标量子位的翻转以控制量子位的状态为条件。其他门也是以类似的条件演化方式定义的;例如，控制相位门\cite{paulo1}。然而，据我们所知，这种条件量子动力学尚未被用来定义SWAP门。在这里，我们提出了一个可能的条件定义，在If-Then语句的形式，在两个量子比特的情况下，构建一个交换门。这个定义提出了两类分类，这取决于必须经历条件量子动力学的量子比特的数量。
2007-11-13 quant-ph
Deterministic CNOT gate and entanglement swapping for photonic qubits using a quantum-dot spin in a double-sided optical microcavity
提出了一种确定性和可扩展性的方案，利用量子点（QD）自旋在双面光学微腔中构造两量子比特的受控非（CNOT）门，实现光子量子比特之间的纠缠交换.该方案是基于自旋选择性光子从腔的反射，可以实现在一个非破坏性和预示的方式。我们评估该计划的可行性，并表明该计划可以在弱耦合和强耦合制度。该方案为长距离光量子通信和分布式量子信息处理开辟了广阔的前景。
2013-09-02 quant-ph
Dynamical regimes of a quantum swap gate beyond the Fermi Golden Rule
我们讨论如何浴的记忆影响的动态交换门。我们提出了一个完全可解的模型，显示出各种动力学转变时，超越费米黄金法则。通过连续移动一个参数，即未扰动的拉比频率，我们扫描了态密度的不同分析性质：I）在II）两个分辨共振中的例外点分裂的塌陷共振; III）带外共振; IV）虚态;和V）纯点谱。我们将它们与独特的动力学制度：过阻尼，阻尼振荡，环境控制的量子扩散，异常扩散和本地化动力学。交换门的频率不同地取决于未扰动的拉比频率。在区域I）中，根本没有振荡，而在区域III）和IV）中，振荡频率特别稳定，因为它由环境的带宽确定。这种反常扩散可以作为一种信号，来表征难以捉摸的虚态的存在。
2009-01-26 quant-ph
Quantum circuits of c -- Z and SWAP gates optimization and entanglement
研究了由$\cZ$和$\Swap$门组成的量子线路的代数结构。我们的研究结果被应用到优化电路和理解纠缠的出现时，一个电路上的完全因式分解状态的行为。
2019-01-30 math.RT quant-ph
Characterizing the geometrical edges of nonlocal two-qubit gates
非定域双量子比特门在几何上由称为外尔腔的四面体表示，其中完美纠缠形成多面体。我们确定的外尔室和多面体的所有边缘形成的单参数门。这些边缘的非局部属性的特征在于使用纠缠功率和本地不变量。特别地，SWAP（功率）α门家族构成外尔腔室的一个边缘，其中SWAP-1/2是唯一的完美缠结器。最后给出了用SWAP-1/2门和多面体三边门构造受控非门的优化方法。
2009-05-30 quant-ph
Efficient and deterministic high-dimensional controlled-swap gates on hybrid linear optical systems with high fidelity
University of Science and Technology Beijing（北京科技大学）；Beijing Institute of Technology（北京理工大学）
本文提出利用混合线性光系统高效实现高维受控交换门，通过优化光学元件减少数量并提高保真度。
2026-02-10 quant-ph
Efficient ion-photon qubit SWAP gate in realistic ion cavity-QED systems without strong coupling
本文提出了一种基于171 Yb+、40 Ca+和138 Ba+离子的腔QED系统的确定性离子-光子量子比特交换方案，即SWAP门。门也可以作为一个单光子量子存储器，其中一个传出的光子预示着传入的光子量子比特的成功到达。虽然强耦合，即单光子拉比频率是系统中最快的速率，通常被认为是必不可少的，这种门（类似于Duan-Kimble C相位门）只需要Purcell增强，即高单原子协同性。因此，它不需要小的模体积腔，由于难以将离子捕获在电介质表面附近，所以小的模体积腔难以与离子结合。相反，更大的腔，潜在地与阱装置更兼容，是足够的，只要它们的数值孔径足够高以在离子的位置处维持小的模式面积。我们定义了门操作的最佳参数，并模拟了预期的性能和效率，证明了有效的光子-离子量子比特交换，可扩展量子计算的一个有价值的构建块，实际上是可以实现的与当前的实验能力。
2020-04-09 quant-ph
Visualizing Kraus operators for dephasing noise during application of the $\sqrt{\mathrm{\mathrm{SWAP}}}$ quantum gate
我们考虑$\sqrt{\mathrm{SWAP}}$量子门及其优化的纠缠作用的情况下，通过连续的动力学解耦，在存在失相噪声。我们在仅控制双量子位操作并且描述中不包括单量子位操作的特定情况下说明该过程。为了将存在噪声的优化动态与理想情况进行比较，我们使用标准保真度度量。然后讨论了在量子运算概率论中使用优化门的重要性。由于其重要性的明确建设的完全积极的地图代表的操作，我们得到优化克劳斯运营商在这种特定的情况下，专注于纠缠操作。然后，我们将展示如何可视化的时间演变的每个克劳斯运营商作为一个曲线在三维欧氏空间。最后，我们通过描述一组可能的测量来获得克劳斯算子，从而将这种形式主义与量子力学的操作框架联系起来。
2021-03-18 quant-ph
Cross cross resonance gate
本文提出交叉共振（CCR）门，通过同时驱动耦合量子比特实现高效iSWAP和SWAP操作，相比传统方法门误差减半，门时间缩短超10%。
2021-02-26 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
Coherent transfer of quantum information in silicon using resonant SWAP gates
基于硅量子点自旋的固态量子处理器正在成为量子信息处理的强大平台。高保真度的单量子位和双量子位门最近已经被证明，大型可扩展量子位阵列现在被常规制造。然而，双量子比特门是通过最近邻交换相互作用介导的，这需要直接波函数重叠。这限制了这些设备的整体连接性，并且是实现纠错、量子随机存取存储器和多量子比特量子算法的主要障碍。为了扩展连接性，量子比特可以使用量子SWAP门在设备周围穿梭，但相位相干SWAP尚未在硅设备中实现。在这里，我们展示了一种新的单步谐振SWAP门。我们首先使用门来有效地初始化和读出我们的双量子点。然后，我们表明，门可以移动自旋本征态在100 ns的平均保真度$\bar{F}_{SWAP}^p$ = 98%。最后，任意两个量子比特的产品状态的转移基准使用状态断层扫描和Clifford随机基准，产生的平均保真度为$\bar{F}_{SWAP}^c$ = 84%的门操作时间为~300 ns。通过相干自旋输运，我们的共振SWAP门实现了非相邻量子比特的耦合，从而为使用硅自旋量子比特的大规模实验铺平了道路。
2019-06-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Faster and More Reliable Quantum SWAPs via Native Gates
由于超导量子计算机的稀疏连接性，通过SWAP门的量子比特通信占量子程序中绝大多数开销。我们介绍了一种方法，用于提高速度和可靠性的SWAP在超导硬件的本地网关的水平。我们的方法依赖于四种技术：1）SWAP定向，2）交叉门脉冲消除，3）通过交叉谐振的换向，以及4）交叉谐振极性。重要的是，我们的优化交换是从预校准的门自举，因此产生零校准开销。我们在IBM硬件上用Qiskit Pulse实验评估我们的优化。我们的优化交换比标准交换快11%，可靠性高13%。我们还通过实验验证了我们在应用程序级基准测试中的优化。由于（a）改进的全部门办法的倍增复合收益和（b）全部门办法的频率，我们观察到成功概率的典型改进为10- 40%。优化的SWAP可通过SuperstaQ平台获得。
2021-09-27 cs.SY eess.SY quant-ph
Simple implementation of high fidelity controlled-$i$SWAP gates and quantum circuit exponentiation of non-Hermitian gates
$i$交换门是纠缠交换门，其中如果量子位的状态被交换，则量子位获得$i$的相位。在这里，我们提出了一个简单的实现控制- $i$交换门。该门可以通过几个控制器来实现，并通过施加单个通量脉冲来工作。门时间是独立的控制的数量，我们发现任何数量的控制的高quantiities。我们讨论了使用超导电路的门的实现，并提出了一个现实的实施方案，其中我们已经考虑到超导芯片上的消相干噪声和制造误差，通过蒙特卡罗模拟可能的误差。然而，本文提出的总体思路并不限于这种实现。在某些量子信息方案中需要对量子门进行幂运算，因此我们还提出了一种用于对$i$交换门和其他非埃尔米特门进行概率幂运算的量子线路。
2020-07-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
BQA: A High-performance Quantum Circuits Scheduling Strategy Based on Heuristic Search
当前，量子计算正以其高并行性和高计算能力为许多领域带来新的解决方案而高速发展。但是，由于芯片工艺技术的原因，很难在量子芯片上实现所有量子比特的完全耦合，因此在将量子线路编译到物理芯片上时，需要通过插入交换门的方式，确保双量子比特门作用于一对耦合的量子比特。当大量的交换门被插入时，会造成很大的额外成本，导致量子线路的执行时间变长。本文设计了一种基于业务的交换门插入方法BQA（Busy Qubits Avoid）。我们利用量子比特上门数量的不平衡，试图隐藏交换门的开销。与此同时，我们也希望交换门对后续的双量子位门产生尽可能小的负面影响。我们设计了一个启发式函数，可以同时考虑这两点。与qiskit相比，用我们提出的方法优化的电路的执行时间仅为qiskit编译电路的0. 5倍。当双量子比特门的数目较大时，它将达到比一般情况更高的水平。这意味着更高的执行效率和更低的去相干错误率。
2022-09-08 quant-ph
Continuous-variable and hybrid quantum gates
我们提出了几种连续变量SWAP门的构造方案，并提出了一种厄米特广义多体连续控制的^n-NOT门。本文介绍和研究了混合控制非门和控制交换门，并讨论了它们在离子俘获系统中的物理实现。这些连续变量和混合量子门可用于相应的连续变量和混合量子计算。
2001-09-26 quant-ph
Spin swap gate in the presence of qubit inhomogeneity in a double quantum dot
从理论上研究了量子比特不均匀性对量子比特交换逻辑门的影响，量子比特交换逻辑门是量子计算机操作的重要组成部分。我们的重点是在同时存在量子点捕获电子自旋的塞曼不均匀性和双量子点中交换耦合的有限时间斜升的情况下，构造一个用于交换操作的鲁棒脉冲序列。我们首先给出了自旋交换操作的几何解释，将两个量子比特的操作映射到一个单量子比特的旋转上。然后，我们表明，在这个几何图片的平方脉冲序列可以很容易地设计执行交换存在塞曼不均匀性。最后，我们调查如何有限的斜升时间的交换耦合$J$的交换门序列的性能产生负面影响，并显示如何纠正的问题数值。
2004-11-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Adaptable Weighted Token Swapping Algorithm for Optimal Multi-Qubit Pathfinding
University of Melbourne（墨尔本大学）
本文提出一种适应性加权令牌交换算法，用于优化多量子比特路径寻找，通过减少量子门深度和误差来提升量子电路映射效率。
2026-03-23 quant-ph
Fast and robust two- and three-qubit swapping gates on multi-atomic ensembles in quantum electrodynamic cavity
量子计算机的创建是一个突出的基础和实际问题。量子计算机可以用于执行非常复杂的任务，这些任务是经典计算机无法解决的。第一台固态量子计算机的原型是在2009年用超导量子比特创建的。然而，它受到退相干过程的影响，并且期望找到具有长寿命相干性的量子比特的更实用的编码。它可以是固体中的单个杂质或空位中心，但它们与电磁辐射的相互作用相当弱。因此，在这里，提出了原子系综的量子比特编码，通过使用偶极封锁机制，以把多层次系统的两个层次的。但是基于偶极-偶极的封锁引入了额外的退相干，这限制了其实际意义。近年来，人们提出了三能级原子系统的集体封锁机制，即利用不同激发原子数的原子集体态之间的拉曼跃迁的不同频移来实现集体封锁。在这里，我们提出了基于谐振腔中多原子系综之间虚光子交换相互作用的二能级原子系统中另一种集体封锁机制的双量子比特门。此外，我们还证明了三量子比特门（受控SWAP门）的可能性，它利用光子编码量子比特状态控制的原子能级的动态移动来抑制两个多原子系综之间的交换过程。
2011-03-16 quant-ph
Generation of C-NOT, SWAP, and C-Z Gates for Two Qubits Using Coherent and Incoherent Controls and Stochastic Optimization
本研究针对含相干与非相干控制的开放量子系统，采用改进对偶退火随机优化与分段常数控制，实现两量子比特C-NOT、SWAP、C-Z门生成，并分析了不同系统-环境相互作用强度下的最小失真度。
2023-12-09 quant-ph
ForeSight: Reducing SWAPs in NISQ Programs via Adaptive Multi-Candidate Evaluations
近期量子计算机是嘈杂的，量子比特之间的连接有限。为了在不相邻的量子位之间执行两个量子位门，需要引入SWAP操作。SWAP增加了程序的门数和深度，使它们更容易出错。此外，它们重新定位量子位，这会影响程序中未来门的SWAP选择。因此，编译器必须选择SWAP路由，不仅要最小化当前操作的开销，还要最小化未来门的开销。现有的编译器倾向于为当前操作选择具有最少SWAP的路径，但不评估从所选SWAP候选者的重定位对未来SWAP的影响。此外，它们收敛于当前操作的SWAP候选，然后才决定未来门的SWAP路由，从而严重限制了未来操作的SWAP候选搜索空间。我们提出了ForeSight，一个编译器，同时评估多个SWAP候选人的几个操作到未来，延迟SWAP选择，以分析其对未来SWAP决策的影响，并避免过早收敛次优候选人。此外，ForeSight还评估了当前运营中稍长的SWAP路线，如果它们有可能减少未来关口的SWAP，从而减少全球计划的SWAP。随着编译的进行，ForeSight会动态地将新的SWAP候选项添加到解决方案空间中，并删除较弱的候选项。这使得ForeSight能够在程序级减少SWAP开销，同时保持编译复杂性易于处理。我们对三种设备的一百个基准进行了评估，结果表明，与基线相比，ForeSight平均将SWAP开销减少了17%，最佳情况下减少了81%。ForeSight只需几分钟，使其可扩展到大型…
2022-04-27 cs.ET quant-ph
Unselective ground-state blockade of Rydberg atoms for implementing quantum gates
在Rydberg反封锁（RAB）的背景下，提出了一种Rydberg原子的动力学机制--非选择性基态封锁（UGSB），即当两个原子处于同一基态时，它们的演化受到抑制. UGSB用于在一个步骤中实现SWAP门，而无需单独寻址原子。针对常见的问题，在基于RAB的门，包括原子衰变，多普勒退相，和原子间耦合强度的波动，我们修改RAB条件，以实现动态SWAP门的鲁棒性是远远大于在传统的RAB制度的非绝热完整的。此外，在所提出的SWAP门的基础上，我们进一步研究了结合Rydberg阻塞和RAB的三原子Fredkin门的实现。本文的工作有助于在实验中实现强耦合原子的RAB门。
2021-07-21 quant-ph
Assessing Quantum Layout Synthesis Tools via Known Optimal-SWAP Cost Benchmarks
针对现有量子布局合成评估基准忽略SWAP数量的不足，本文提出具有可证明最优SWAP数量的QUBIKOS基准集，首次量化了主流QLS算法的最优性差距，揭示了现有方法的局限性并指导未来工具开发。
2025-03-04 quant-ph
Dissipation and gate timing errors in SWAP operations of qubits
我们研究了耗散和门定时误差如何影响一个序列的交换门的保真度链上的相互作用的量子比特相比，在量子比特间的相互作用的噪声。尽管量子位间相互作用噪声和门定时误差总是存在于任何量子位平台中，但耗散是可能出现在多通道半导体自旋量子位系统（诸如基于Si的量子位）中的特殊情况，其中耗散可以用作谷泄漏的一般模型。在我们的哈密顿量中，每个量子位通过海森堡交换耦合到链中的每个其他量子位，交换相互作用的强度随着量子位之间的距离呈指数下降。耗散通过哈密顿量中的项$-iγ\mathbf{1}$来建模，并且选择$γ$以便与实验观察到的Si中的谷间隧穿一致。我们发现，在耗散参数的随机性应该有很小的影响，在目前制造的硅电路的SWAP门保真度。我们在量子比特间的相互作用和随机门定时误差中引入准静态噪声，并对每组参数的10，000个实现的平均值进行计算。然后将结晶度相对于$J_\text{SWAP}$（对应于SWAP门的交换耦合强度）作图。我们发现耗散降低了SWAP操作的保真度--尽管与量子比特间相互作用中的已知噪声相比，这种影响很小--而且门定时误差产生了一个有效的最佳值$J_\text{SWAP}$，超过这个值，保真度开始增加。
2022-04-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Design fast Rydberg blockade SWAP gates with synthetic modulated driving
本文针对双量子比特里德堡阻塞SWAP门的存在性问题，提出利用合成连续调制驱动设计快速SWAP里德堡阻塞门的方法，实现相干布居转移与相位积累，对有限阻塞强度和激光波动具有鲁棒性。
2024-11-15 physics.atom-ph quant-ph
A SWAP Gate for Spin Qubits in Silicon
本文在硅量子点中演示了约25纳秒的快速SWAP门，通过高度可调的J与ΔE_z比率实现高保真度操作，解决了自旋量子比特阵列的连接性问题，为芯片上量子通信和量子模拟奠定基础。
2023-10-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
On interchanging the states of a pair of qudits
量子位交换门已被证明是量子电路设计的一个组成部分。它置换两个量子比特的状态，并允许存储量子信息，原子或离子状态的隐形传态，并且是Shor算法的电路实现中的基本元素。我们考虑的问题，广义的交换门超越量子位设置。我们表明，完全由CNOT门的实例描述的量子线路架构不能实现一对量子数的尺寸$d \equiv 3 (mod 4)$的换位。基于量子态的换位构造广义交换门的任务是在置换的签名方面进行论证的。
2008-11-10 quant-ph
A controllable two-qubit swapping gate using superconducting circuits
在本文中，我们研究了一个线性的量子比特链，并确定它可以被配置成一个有条件的双量子比特交换门，其中链的第一个和最后一个量子比特是交换的量子比特，其余的中间辅助量子比特控制门的状态。交换门根据初始状态在最终状态上引入不同的相位。特别是，我们专注于四个量子位的链，并显示它实现的交换门。我们模拟的链与现实的参数，和退相干噪声和泄漏到更高的激发态，并找到一个平均保真度约为0.99。我们提出了一个超导电路，实现这个链的量子位，并提出了电路的电路设计。我们还讨论了如何操作超导电路，使门的状态可以控制。最后，我们讨论了如何电路可以直接改变，并可用于模拟具有非平凡拓扑性质的哈密顿算子。
2019-04-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Assessing quantum dot SWAP gate fidelity using tensor network methods
本文采用张量网络数值方法模拟20–100个量子点自旋量子比特的重复 SWAP 操作，揭示谷泄漏、静电串扰、塞曼与谷分裂及谷相位对门保真度的影响。
2024-04-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Fast ion swapping for quantum information processing
我们展示了一个SWAP门之间的激光冷却的离子在一个分段的微阱通过快速物理交换的离子位置。该操作与量子位初始化、操纵和读出以及其他类型的穿梭操作（例如线性传输和晶体分离和合并）结合使用。结合这些操作，我们执行SWAP门的量子过程层析成像，获得99.5（5）\%的平均过程保真度。在42~ $μ$ s的时间内，对一个双离子晶体的所有六个集体模，在低于0.05（1）~量子的运动激发下，证明了交换操作。将这些技术扩展到三个离子，我们颠倒了三离子晶体的顺序，并重建了用于该操作的真值表，从而在逻辑基础上获得了99.96（13）\%的平均过程保真度。
2016-07-13 quant-ph
