Exact Results on Dynamical Decoupling by $π$-Pulses in Quantum Information Processes
动态解耦的目的在于通过对量子寄存器进行适当的相干控制来抑制退相干。有效地减少了与环境的相互作用。特别地，考虑$π$脉冲的序列。在这里，我们提出了精确的结果上的耦合的量子比特的抑制其环境的优化序列的$π$脉冲。研究了环境谱密度的各种截止值的影响。结果表明，截止越硬，优化脉冲序列的处理效果越好，对于既不完全硬也不很软的截止，我们提倡迭代优化序列。
2008-08-18 quant-ph
Optimized continuous dynamical decoupling via differential geometry and machine learning
本文利用次黎曼几何推导最优连续动力学解耦控制哈密顿量，并通过神经网络加速生成任意量子门的时间相关控制场，以提升电路优化效率。
2024-10-18 quant-ph
Preserving photon qubits in an unknown quantum state with Knill Dynamical Decoupling - Towards an all optical quantum memory
由于单模光纤的双折射引起的信号损耗和退相干，限制了基于偏振的量子通信的实现。我们调查的Knill动态解耦计划，实施使用半波片，以尽量减少退相干，并表明，保真度大于$99\%$可以实现在没有旋转误差和保真度大于$96\%$可以实现在存在旋转误差。这种方案可以保持任意量子态的高保真度，在构建全光量子延迟线、量子存储器和量子中继器等方面具有潜在的应用价值。
2014-12-19 quant-ph
Optical storage for 0.53 seconds in a solid-state atomic frequency comb memory using dynamical decoupling
具有长存储时间的量子存储器是长距离量子网络的关键元件。特别是原子频率梳（AFC）存储器已经显示出很大的希望，以履行这一角色，已经证明了多模容量和自旋光子量子相关性。然而，存储器存储时间到目前为止被限制为大约1毫秒，在零施加磁场下在Eu ${}^{3+}$掺杂Y ${}_2$ SiO ${}_5$晶体中实现。受研究显示在施加的磁场下增加的自旋相干时间的启发，我们开发了一种AFC自旋波存储器，其在特定方向上利用弱15 mT磁场，其允许用于AFC存储器操作的有效光学和自旋操纵。利用这种场配置，使用简单的自旋回波序列，AFC自旋波存储时间增加到40 ms。此外，通过应用动态去耦技术的自旋波相干时间达到530毫秒，一个300倍的增加，相对于以前的AFC自旋波存储实验。这一结果为在固态系综存储器中长时间存储量子信息铺平了道路。
2020-04-24 quant-ph
Long-time Low-latency Quantum Memory by Dynamical Decoupling
量子存储器是量子信息处理设备的核心部件，它需要提供对任意态的高保真存储、长存储时间和小访问时间。尽管越来越多的人对应用物理层错误抑制策略来提高并行性感兴趣，但以前不可能用单一方法来满足这种竞争需求。在这里，我们使用一个实验验证的理论框架，以确定定期重复的高阶动态解耦序列作为一个系统的战略，以满足这些挑战。我们提供了分析边界验证的数值计算相关的控制序列的特性，并表明，“频闪饱和”的相干性，或相干高原，可以设计，即使在存在实验缺陷。这使得高保真存储的时间可以非常长，这意味着我们的设备无关的结果应该证明有助于生产实际有用的量子技术。
2013-07-23 quant-ph
Concatenated Control Sequences based on Optimized Dynamic Decoupling
量子控制的两个最新进展，级联和优化的脉冲间隔，相结合，产生一个战略，以抑制不必要的耦合量子系统的高阶。可以抑制纵向弛豫和横向失相，使得在它们的能级之间具有小分裂的系统可以保持与它们的环境隔离。所需的脉冲数量随着所需的阶数呈指数增长，但如果仅使用级联，则仅为所需数量的平方根。一个近似的方案甚至使这个数字下降到多项式增长。该方法有望用于量子信息和高精度核磁共振。
2009-02-27 cond-mat.stat-mech quant-ph
Optimized Dynamical Decoupling via Genetic Algorithms
我们利用遗传算法来寻找最佳的动态解耦（DD）序列的单量子比特系统的一般退相干模型下的各种控制脉冲条件。我们专注于具有相等脉冲间隔的序列的情况下，并执行相对于脉冲类型和顺序的优化。以这种方式，我们获得了强大的DD序列，首先在理想脉冲的限制，然后当包括脉冲缺陷，如有限的脉冲持续时间和量子位旋转（翻转角）的错误。虽然我们的优化是数值的，我们确定了一个确定性的结构的基础上表现最好的序列。我们使用这种结构设计DD序列优于先前设计的级联DD（CDD）和二次DD（QDD）序列中存在的脉冲错误。我们解释我们的研究结果，使用时间依赖性微扰理论，并提供了详细的缩放分析的最佳序列。
2013-08-07 physics.comp-ph quant-ph
Faithful Solid State Optical Memory with Dynamically Decoupled Spin Wave Storage
我们报告的光存储器中的稀土掺杂的晶体具有长的存储时间，高达20毫秒，连同1.5 MHz的光带宽。这是通过将光学相干性转移到核自旋相干性来实现的，然后通过动态解耦来保护核自旋相干性免受环境噪声的影响。通过这种方法，我们实现了自旋波存储时间比固有自旋相干寿命增加33倍。不同退耦序列的比较表明，对初始自旋相干不敏感的序列提高了反演效率。最后，干涉实验表明，在整个存储过程中，输入脉冲的相对相位保持不变，可见度接近1，证明了动态解耦对延长量子存储器存储时间的有效性.
2013-02-14 quant-ph
Dynamical decoupling sequences for multi-qubit dephasing suppression and long-time quantum memory
我们考虑一类多量子比特退相模型，它结合了经典的噪声源和线性耦合到玻色子环境，并由任意序列的动态解耦脉冲控制。基于开环控制的一般传递滤波函数框架，我们提供了任意平稳非高斯经典和量子噪声统计的受控动态的精确表示，当所有失相源都是高斯时，解析表达式出现。这个精确的表征是用来建立两个主要的结果。首先，我们构造多量子比特序列，确保在时域和频域中的最大高阶误差抑制，并且在总脉冲数方面可以比现有的更高效。接下来，我们将展示如何通过满足序列重复下保真度平台出现的适当条件来实现长时间多量子位存储，从而推广高斯失相下单量子位存储器的最新结果。在这两种情况下，关键的一步是赋予多量子比特序列一个合适的位移反对称性，这是一个独立的兴趣，从环境辅助纠缠产生多量子比特噪声光谱协议的应用。
2016-02-19 quant-ph
Robust dynamical decoupling for quantum computing and quantum memory
动态去耦（DD）是一种用于保护量子位不受环境影响的流行技术。然而，除非特别小心，在这种技术中使用的控制脉冲的实验误差可以破坏的量子信息，而不是保存it.Here，我们调查的技术，使DD序列对不同类型的实验误差鲁棒性，同时保持良好的去耦效率在波动的环境。我们给出了固态核自旋量子比特的实验数据，并介绍了一种新的适合于量子计算和量子存储的DD序列。
2011-06-17 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph quant-ph
Optimal Dynamical Decoupling Sequence for Ohmic Spectrum
我们研究了量子比特耦合到欧姆环境中的最佳动力学解耦序列。通过解析计算退相干函数的导数，发现最佳脉冲位置满足一组易于求解的非线性方程。这些方程综合了高能（UV）截止频率ω c等环境信息，完整地描述了退耦过程。该解解释了以往的实验和理论结果的局部优化动态解耦（LODD）序列在高频占主导地位的环境中，这是通过纯数值计算和实验反馈。如数值比较所示，这些解决方案优于Uhrig动态解耦（UDD）序列的一个或多个数量级的欧姆的情况下。
2010-01-18 quant-ph
Controlling quantum systems by embedded dynamical decoupling schemes
提出了一种基于在随机解耦方案中嵌入确定性解耦方案的动态解耦方法。通过这种方式，可以结合两种方法的优点，并且即使对于长的相互作用时间，也可以显著地增加对量子系统的不期望的扰动的抑制。作为第一个应用程序的量子存储器的稳定性进行了讨论，这是由一个和两个量子位相互作用扰动。
2005-06-05 quant-ph
Memory effects in a dynamical decoupling process
本研究建立了动力学去耦中记忆效应强度与控制效应之间的定量关系，提出对易条件并通过耗散量子拉比模型数值验证，表明控制效应与记忆效应强度成正比。
2025-10-18 hep-ph quant-ph
Randomized Dynamical Decoupling Strategies and Improved One-Way Key Rates for Quantum Cryptography
本文研究了量子纠错的各种方法。它分为两个部分。在第一部分中，动态解耦方法被认为是有抑制量子存储器中的残余缺陷的影响的任务。这种抑制是通过改变一个不完美的量子存储器的动力学的帮助下，一系列的本地幺正操作应用到qudits。然而到目前为止，这种解耦序列的操作已经被构造在一个确定性的方式，在这篇论文中开发的策略，从一个合适的集合中随机选择构建的操作。此外，它是调查，如果以及如何讨论的解耦策略可以用来保护量子计算上运行的量子存储器。论文的第二部分研究了量子纠错码和量子密钥分发协议。重点是BB84和6状态协议，在纠错和隐私放大步骤中仅使用单向通信。结果表明，通过添加额外的错误的初步密钥（一个过程称为嘈杂的预处理），然后使用结构化的块码，可以获得更高的安全密钥速率。对于BB84协议，它示出，迭代组合预处理导致甚至更高的增益。
2009-06-16 quant-ph
Resource-efficient digital characterization and control of classical non-Gaussian noise
针对经典非高斯退相干的非马尔可夫量子系统，提出基于数字窗口框架的高阶控制自适应谱估计方法，实现噪声优化动态解耦设计，性能优于标准Walsh及高斯优化序列，且比频域梳状法更具资源效率。
2023-04-07 quant-ph
Arbitrarily Accurate Pulse Sequences for Robust Dynamical Decoupling
我们介绍了普遍的鲁棒序列的动态解耦，同时补偿脉冲的缺陷和不利影响的失相环境的任意顺序，工作与任何脉冲形状，并提高性能的任何初始条件。此外，序列中的脉冲数量仅随误差补偿的阶数线性增长。我们的序列优于最先进的动态解耦的鲁棒序列。除了理论上的建议，我们还提出了令人信服的实验数据，在固态光存储器中的原子相干态的动态去耦。
2017-03-29 quant-ph
Optimized pulses for the perturbative decoupling of spin and decoherence bath
在核磁共振的框架下，我们考虑了通过持续时间为$τ_\mathrm{p}$的复合或连续脉冲耦合到浴的自旋的相干控制的一般问题。我们明确地表明，它是可能的设计脉冲，以实现从浴到$τ_\mathrm{p}$的第三阶的自旋去耦。在脉冲和浴时间校正项的作用下，系统的演化被分离为自旋的演化。我们推导出一般的时间依赖的旋转轴和自旋和环境之间的一般耦合的校正项。通过适当的脉冲设计，可以使由此产生的校正消失。对于$π$和$π/2$脉冲，我们明确地证明，即使浴是完全量子力学的，也存在消除一阶和二阶校正的脉冲，即，它显示了内部动态。这样的脉冲对于量子信息处理也将是有用的。
2009-08-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Using Recurrent Neural Networks to Optimize Dynamical Decoupling for Quantum Memory
Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）；Max-Planck Institute for Quantum Optics（马克斯·普朗克量子光学研究所）
我们利用基于循环神经网络的机器学习模型来优化动态解耦（DD）序列。DD是一种相对简单的技术，用于抑制某些噪声模型的量子存储器中的错误。在数值模拟中，我们表明，最小限度地使用先验知识，从随机序列开始，模型能够随着时间的推移而改善，并最终输出DD序列的性能优于著名的DD-家庭。此外，我们的算法很容易在实验中实现，以找到针对特定硬件的解决方案，因为它将品质因数视为黑盒。
2016-09-17 cs.LG cs.NE quant-ph
Quantum repeater architecture with hierarchically optimized memory buffer times
我们提出了一个量子中继协议和架构，通过优化量子存储器缓冲时间来减轻纠缠态的退相干。该协议在所有嵌套层的平均访问状态下最大化可交换纠缠的速率。与不优化缓冲时间的规范协议相比，可实现的速率高出几个数量级。所提出的设计的优点是观察到的所有嵌套层次的中继器技术上可行的内存质量，纠缠生成和交换成功概率。
2019-03-20 quant-ph
Towards optimized suppression of dephasing in systems subject to pulse timing constraints
我们研究了不同的动态解耦协议的有效性，在一个纯粹的退相玻色子浴的存在下，一个单一的量子比特的存储，重点是比较量子相干性保存下均匀与非均匀的脉冲之间的延迟时间。在瞬时位翻转脉冲的限制下，这是通过建立受控量子位演化的新表示来实现的，其中所产生的退相干行为直接表示为自由演化。给出了欧姆和超欧姆环境下的长、短期相干行为的近似解析表达式。我们专注于可实现的时间延迟的物理约束的系统，强调在量子点的激子量子比特的纯退相。我们的分析表明，小的优势，高层次的解耦方案的基础上级联或优化设计是可以预期的，如果操作的限制，防止脉冲施加足够快。在这种约束的情况下，我们演示了如何简单的修改重复的周期性回波协议可以提供显着改善的相干性保存在现实的参数制度。
2009-12-10 quant-ph
Keeping a Single Qubit Alive by Experimental Dynamic Decoupling
我们展示了使用动态解耦技术来延长一个单一的记忆量子比特的相干时间近两个数量级。通过扩展哈恩自旋回波技术，以纠正未知的，任意的多项式变化的量子位的进动频率，我们分析表明，所需的序列的π脉冲是相同的乌里克动态去耦（UDD）序列。我们比较UDD和CPMG序列应用于一个单一的Ca-43捕获离子量子比特，发现它们在我们的周围噪声环境中提供了相当的保护。
2010-11-28 quant-ph
Universal Quantum Computation Using Continuous Dynamical Decoupling
我们表明，第一次，连续的动态解耦可以保持两个量子比特状态的相干性，因为它在SWAP量子操作过程中的演变。因此，由于海森堡交换相互作用可以单独用于实现通用量子计算，它与连续动力学解耦的组合也可以使计算对一般环境扰动具有鲁棒性。此外，由于交换相互作用哈密顿量在旋转下是不变的，因此用于保护稳定量子记忆状态的相同控制场布置也可以保持驱动量子位的相干性。所需的控制字段的简单性大大提高了实验实现的前景。
2010-05-10 quant-ph
Improving Dynamical Decoupling for Trapped-Ion QCCD Quantum Computers
Quantinuum
研究调度误差对囚禁离子QCCD中DD的影响，利用滤波函数形式分析其性能，指出频率提高到2Hz以上会因调度误差适得其反，还引入实时DD协议并通过实验展示方法，以减少存储误差。
2026-07-17 quant-ph
Short cycle pulse sequence for dynamical decoupling of local fields and dipole-dipole interactions
提出了一种新的脉冲序列，用于核自旋系统中偶极-偶极相互作用和磁场不均匀性的动力学平均。该序列包含周期性共振脉冲激发的短周期，为在凝聚自旋系综上实现长寿命多量子比特量子存储提供了新的可能性，这对于构建通用量子计算机和长距离量子通信非常重要。
2014-12-11 quant-ph
Dynamical decoupling sequence construction as a filter-design problem
在过去的十年里，我们已经看到了原子、光学和凝聚态系统中量子相干性的爆炸性展示。这些发展已经把一个新的重点放在生产的鲁棒性和最佳的量子控制技术在环境噪声的存在。我们讨论了使用动态解耦作为一种形式的开环量子控制能够抑制量子相干系统中的退相的影响。我们介绍的概念，动态去耦脉冲序列建设作为一个滤波器设计问题，使连接与滤波器设计从控制理论和电气工程中的脉冲序列性能的分析，为保存在量子叠加的相位自由度。一个详细的数学描述，如何失相和抑制失相可以减少到一个线性控制问题，并作为动机和上下文的各种动态解耦序列的过滤性能的研究。然后，我们的工作采取这种实际的角度来看，在解决这两个“标准”序列来自核磁共振和新的优化序列的背景下开发的量子信息。此外，我们审查新技术的优化脉冲序列的数字建设使用的滤波器设计的角度来看。我们展示了如何过滤器设计的角度允许简明的比较这些序列的相对能力，并揭示了其功能的物理基础。使用这种新的分析框架，使我们能够获得新的见解，这些序列的性能，并揭示了重要的限制问题，如数字时钟优化序列性能的影响。
2011-04-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Preserving multi-level quantum coherence by dynamical decoupling
多能级系统（qudits）的量子信息处理提供了比两能级系统更多的特征和应用。然而，量子点更容易失相，量子点的动力学解耦从未被实验证明。在这里，作为一个证明的原理演示，我们实验应用动态去耦，以保护叠加与三个层次的捕获$^9\rm{Be}^+$离子从环境噪声磁场，延长相干高达约一个数量级。我们的演示，直接可扩展到更多的水平，可能会开辟一条通往长相干量子存储器，计量学和量子信息处理的道路。
2022-03-02 quant-ph
Long-lived driven solid-state quantum memory
我们研究了非均匀加宽自旋系综在连续动力学退耦条件下作为量子存储器的性能。连续驱动场的作用是双重的：首先，它从磁噪声中分离出单个自旋;其次，更重要的是，它抑制和重塑自旋系综的谱不均匀性。我们表明，一个连续的驱动场，这本身也可能是不均匀的合奏，可以大大提高衰减的尾巴的不均匀加宽分布。这一事实使得基于自旋系综的量子存储器能够利用腔保护效应并实现更长的存储时间。特别是，对于具有洛伦兹光谱分布的自旋系综，我们的计算表明，连续动力学解耦有可能提高其存储时间的数量级的最先进的实验参数。
2012-09-22 quant-ph
High fidelity quantum memory via dynamical decoupling: theory and experiment
量子信息处理需要克服退相干--由于量子系统与其环境之间不可避免的相互作用而导致的“量子性”的丧失。一种解决方法是量子动力学解耦-一种将强而频繁的脉冲施加到量子位的方法。在这里，我们报告的级联动态解耦（CDD）计划，调用递归构造的脉冲序列的第一个实验测试。利用核磁共振，我们证明了存储的量子态的衰减时间的近数量级的改善。结合最近的结果高保真量子门使用CDD，我们的研究结果表明，量子动力学去耦应作为第一层防御对退相干的量子信息处理实现，并可以是一个独立的解决方案，在正确的参数制度。
2011-07-25 cond-mat.other physics.chem-ph quant-ph
Dynamical decoupling of a geometric qubit
量子比特或量子比特通过与不可控的环境纠缠而自然地退相干。因此，需要动态解耦以通过周期性地反转量子位基底来将量子位从环境中解开，但这会导致旋转误差累积。传统的量子比特在SU（2）二能级系统中旋转，而在V形SU（3）三能级系统的简并子空间中定义的几何量子比特通过第三辅助能级进行几何旋转以获得几何相位。我们在这里证明，简单地通过引入失谐，动态解耦的几何量子位的自旋三重态电子在金刚石中的氮空位中心，可以自发地抑制误差积累。几何动力学解耦扩展的相干时间的几何量子位高达1.9 ms，限制的弛豫时间，在室温下与128个解耦门。我们的技术开辟了一条完整量子存储器的路线，可用于需要顺序操作的各种量子应用
2020-02-24 quant-ph
Learning How to Dynamically Decouple
针对量子器件中系统—环境相互作用模型不精确导致动态解耦效果受限的问题，本文提出优化旋转门以适配硬件，并在超导量子比特上证明优化序列优于CPMG、XY4和UR6。
2024-12-04 quant-ph
Optimized pulse sequences for suppressing unwanted transitions in quantum systems
我们调查的脉冲序列的性质，使不必要的量子系统中的跃迁可以被最佳地抑制。为了这个目的，我们表明，由Uhrig [物理学评论快报。\textbf{98}，100504（2007）]在抑制环境退相效应的背景下是最佳的。我们推导出抑制跃迁的精确结果，并在数值上证实了结果。我们利用Uhrig序列对等距序列进行了改进，使量子系统与不需要的跃迁解耦。抑制的物理机制是每个脉冲前后跃迁幅度之间的相消干涉。
2010-10-25 quant-ph
Noise in optical quantum memories based on dynamical decoupling of spin states
长寿命的光量子存储器对于在远程网络（例如量子中继器）上可伸缩地分配纠缠具有重要意义。长寿命存储通常依赖于将光学状态存储为自旋激发，因为这些通常表现出长的相干时间。为了延长存储时间超过本征自旋退相时间，可以使用动态解耦技术。然而，它已被证明，动态去耦引入噪声的基础上的原子系综的光量子存储器。在这篇文章中，提出了一个简单的模型来计算得到的信噪比，基于固有的量子存储参数，如光学深度的合奏。我们还描述了几个动态解耦序列，有效地减少这种特殊的噪声。我们的计算表明，在合理的实验条件下，达到超过一秒的存储时间应该是可行的。
2015-12-17 quant-ph
Fighting dephasing noise with robust optimal control
我们解决了实验相关的问题，强大的缓解作用于量子比特的失相噪声。我们首先提出了一个扩展的方法表示$1/ω^α$噪声Kuopanportti等人开发的任意马尔可夫噪声的有效表示。然后，我们添加量子位控制脉冲，使数字优化的设计，二维控制功能与有界的振幅，能够解耦的量子位从各种各样的马尔可夫噪声谱密度在任意一个量子位量子操作的退相效应。我们举例说明的方法与发展的数值优化的控制脉冲序列，最大限度地减少退相干由于组合的$1/ω$和恒定偏移噪声源。与标准动态解耦协议的性能比较表明，数值优化的脉冲序列相对于噪声偏移具有相当大的鲁棒性，使得它们对于应用于均匀失相噪声源伴随着一定程度的非均匀失相的情况具有吸引力。应用于减轻硅中自旋量子比特上的失相噪声表明，高保真度单量子比特门可以使用当前的脉冲生成技术。
2010-05-28 quant-ph
Optimized pulses for the control of uncertain qubits
构建对控制、系统和/或周围环境不确定性具有鲁棒性的高保真控制场是量子信息处理的关键目标。使用两态Landau-Zener模型对受控量子比特进行说明性模拟，我们生成了π/2和π脉冲的最佳控制，并研究了它们对漂移哈密顿量大小不确定性的固有鲁棒性。接下来，我们构建了一个量子控制协议，以提高系统漂移的鲁棒性相结合的环境解耦脉冲标准和最优控制理论的酉操作。通过微扰展开开放量子系统的幺正时间演化算符，先前对环境解耦控制脉冲的分析已经计算了显式控制场准则，以抑制环境引起的误差，直到（但不包括）π/2-和π-脉冲的三阶。我们系统地将此标准与最优控制理论相结合，结合不确定参数的估计，以提高门的保真度和鲁棒性，通过基于双量子点量子比特的数值例子证明。对于这项工作中使用的量子比特模型，对所产生的控制的事后分析表明，现实的控制场波动和噪声可能与系统和环境波动一样显著地导致门误差。
2012-05-22 quant-ph
Synergistic Dynamical Decoupling and Circuit Design for Enhanced Algorithm Performance on Near-Term Quantum Devices
该研究探究动力学解耦与优化电路设计的协同效应对近期量子设备算法性能的提升作用，通过8台IBM量子设备实验验证二者负相关关系，提出结合硬件与算法的整体优化思路。
2024-08-18 quant-ph
Optimizing a Dynamical Decoupling Protocol for Solid-State Electronic Spin Ensembles in Diamond
我们证明了通过优化的动力学解耦（DD）的金刚石中的氮空位（NV）中心的致密系综的自旋相干时间的显着改善。冷却样品到$77$ K抑制纵向自旋弛豫$T_1$效应和DD微波脉冲被用来增加横向相干时间$T_2$从$\sim 0.7$ ms到$\sim 30$ ms。我们扩展以前的工作单轴（CPMG）DD对任意自旋状态的保存。脉冲和失谐误差的理论和实验表征后，我们比较各种DD协议的性能。我们确定，保持任意自旋状态的最佳控制方案是一个递归的协议，级联版本的XY 8脉冲序列。改善的自旋相干性可能对改善交流磁力测量的灵敏度产生直接影响。此外，该协议可以用于更密集的金刚石样品，以增加相干时间高达NV-NV相互作用时间尺度，这是朝着创建量子集体NV自旋态迈出的重要一步。
2015-07-14 quant-ph
Performance of dynamical decoupling in bosonic environments and under pulse-timing fluctuations
我们研究了抑制量子位退相通过乌里克动力学解耦（UDD）在非平凡的环境中建模的自旋玻色子形式主义。特别地，我们解决了以下情况：（i）量子位耦合到具有幂律谱密度的玻色子浴，以及（ii）量子位耦合到将能量耗散到玻色子浴中的单个谐振子，这体现了量子位的结构化浴的示例。然后，我们建模的随机时间抖动的影响，在UDD协议的排序脉冲应用时间从高斯分布集中在适当的值所规定的最佳协议。在情况（i）中，我们发现，当施加很少的脉冲并且考虑急剧截止时，对于超欧姆浴实现了更长的相干时间和鲁棒的UDD性能（针对随机定时误差）。另一方面，当考虑指数截止时，超欧姆浴是不期望的。在情况（ii）中，对于过阻尼谐波运动获得最佳方案。我们的研究为实现保护量子态不受退相干影响的优化方案提供了相关信息。
2017-01-05 quant-ph
Thermalization and long-lived quantum memory in the multi-atomic ensembles
研究了热化效应在多原子系综量子存储器寿命缩减中的作用。在这里，它被证明是不可能的，以消除热化引起的退相干在这样的系统中使用动态解耦的方法。我们分析了现有的热化模型，并提出了一个新的理解热化的内部过程中没有描述的幺正量子动力学形式主义的结果。讨论了减小热化效应对量子存储寿命的负面影响的可能途径。
2016-02-06 quant-ph
Time-dependent Rabi frequencies to protect quantum operations on an atomic qutrit by continuous dynamical decoupling
本文研究利用时间依赖拉比频率和连续动力学解耦保护原子三能级系统量子门操作免受环境噪声影响，并通过模拟验证其可行性，最终应用于保护区分三元素排列奇偶性的量子算法。
2024-04-02 quant-ph
Preserving entanglement and nonlocality in solid-state qubits by dynamical decoupling
本文研究了如何利用动态解耦技术在具有较大低频分量的经典噪声（如$1/f$噪声）产生的退相条件下保持纠缠和非定域性。我们首先表明，量子纠缠和非定域性满足一个封闭的关系，有效的两个独立的量子比特本地耦合到一个通用的环境下纯退相，并从一般类的初始状态。这一结果允许评估基于脉冲的动态解耦的效率，用于保护两个量子比特之间的非局域量子关联受到纯失相本地随机电报和$1/f$噪声。我们调查的效率下的“纠缠记忆”元素的双脉冲回波和序列的周期性，卡尔-珀塞尔和乌里克动态解耦。的Carr-Purcell序列被证明优于其他序列在保持对随机电报和$1/f$噪声纠缠。对于典型的$1/f$磁通噪声图在超导纳米电路，我们表明，纠缠和它的非本地功能可以有效地存储倍一个数量级以上的自然纠缠消失时间采用脉冲定时电流实验达到。
2014-08-28 quant-ph
Noise-Adaptive Predictive Dynamical Decoupling
Sharjah Maritime Academy（沙迦海事学院）；Indian Institute of Technology Jodhpur（印度理工学院乔德普尔分校）；University of the Basque Country UPV/EHU（巴斯克大学）；IKERBASQUE, Basque Foundation for Science（伊卡巴萨奎，巴斯克科学基金会）；EHU Quantum Center（EHU量子中心）
提出一种结合机器学习预测的噪声自适应动力学去耦框架，通过预测短时相干演化并自适应施加控制脉冲，在非马尔可夫和非平稳噪声环境下显著优于传统周期去耦协议。
2026-06-16 quant-ph
Keeping a Quantum Bit Alive by Optimized $π$-Pulse Sequences
提出了一种保持量子比特相干性的一般策略。分析结果是严格推导出的，包括所有的记忆和反作用效应。它是基于一个优化的$π$ -脉冲序列的动态解耦扩展的卡尔-珀塞尔-梅布姆-吉尔（CPMG）周期。优化的序列是非常有效的，特别是对于与环境的强耦合。
2007-02-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Universality proof and analysis of generalized nested Uhrig dynamical decoupling
嵌套Uhrig动态解耦（NUDD）是一种高效的量子误差抑制方案，它建立在优化的单轴UDD序列上。我们证明了NUDD的通用性，并分析了它的抑制不同类型的错误在广义控制脉冲的设置。我们提出了一个明确的下界的解耦顺序的每种错误类型，我们涉及到嵌套的UDD层的序列顺序。我们发现，NUDD的错误抑制能力强烈依赖于所有嵌套UDD序列顺序的奇偶性和相对幅度。这使我们能够预测序列顺序的最佳排列。我们使用数值模拟测试和确认我们的分析。
2012-07-06 cond-mat.other math-ph math.MP
Dynamical decoupling of spin ensembles with strong anisotropic interactions
掺杂剂的集合体在量子技术中具有广泛的应用。然而，相应器件的小型化受到偶极相互作用的阻碍，偶极相互作用在增加的掺杂剂密度下降低了相干性。我们从理论上和实验上研究这个限制。我们发现，动力学退耦可以减轻，但不能完全消除，退相干在晶体中具有强各向异性的自旋-自旋相互作用。我们的研究结果可以推广到所有的量子系统与各向异性g因子用于量子传感，微波-光转换，量子存储器。
2021-05-25 cond-mat.other quant-ph
Decoupling Nuclear Spins via Interaction-Induced Freezing in Nitrogen Vacancy Centers in Diamond
本文提出一种通过以不等拉比频率同时驱动电子与核自旋来实现NV中心核自旋冻结的协议，有效隔离电磁噪声并抑制量子关联，从而延长核自旋量子存储器的存储时间。
2023-02-02 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
Robust Quantum Memory in a Trapped-Ion Quantum Network Node
该研究将长寿命存储量子比特集成到混合物种囚禁离子量子网络节点中，实现纠缠转移与隔离，并利用动力学解耦显著减缓退相干，在10秒后仍保持0.81(4)的纠缠保真度。
2023-04-07 quant-ph
High-fidelity preparation, gates, memory and readout of a trapped-ion quantum bit
我们实现了所有的单量子位操作的容错量子计算所需的最低阈值以上的显着，使用存储在超精细的“原子钟“状态的$^{43}$钙$^+$捕获离子量子位。我们测量了99.93%的组合量子位状态准备和单次读出保真度，$T^*_2=50$秒的存储器相干时间，以及99.9999%的平均单量子位门保真度。这些结果是在室温微加工表面阱中实现的，而不使用磁场屏蔽或动态去耦技术来克服技术噪声。
2014-10-07 quant-ph
Restoring Heisenberg-Limited Precision in Non-Markovian Open Quantum Systems via Dynamical Decoupling
本文提出利用动力学解耦技术在非马尔可夫噪声下恢复量子计量的海森堡极限精度，并给出控制哈密顿量存在的充要条件，在阻尼Jaynes-Cummings模型中验证了其有效性。
2025-01-03 quant-ph
Variational Quantum Dimension Reduction for Recurrent Quantum Models
Institute of Fundamental and Frontier Sciences, University of Electronic Science and Technology of China（电子科技大学前沿交叉科学学院）；Nanyang Quantum Hub, School of Physical and Mathematical Sciences, Nanyang Technological University（南洋理工大学物理与数学学院南洋量子中心）；Department of Physics & Astronomy, University of Manchester（曼彻斯特大学物理与天文系）；Department of Mathematics, University of Manchester（曼彻斯特大学数学系）；Centre for Quantum Science and Engineering, University of Manchester（曼彻斯特大学量子科学与工程中心）；Centre for Quantum Technologies, National University of Singapore（新加坡国立大学量子技术中心）
本文提出变分量子降维方法，用于减少循环量子模型的内存需求，通过解耦和压缩单元元优化，实现更高效的动力学重建。
2026-03-10 quant-ph
Process tomography of dynamical decoupling in a dense optically trapped atomic ensemble
原子系综在量子信息科学中有许多潜在的应用。由于集体增强，在高密度下使用系综增加了量子操作的整体效率，但同时也增加了碰撞率并导致更快的退相干。在这里，我们报告的实验与光学捕获的87 Rb原子演示了20倍的相干时间增加时，应用动态去耦序列与超过200 π脉冲。我们进行量子过程层析成像，并表明，使用去耦方案的光学深度为230的密集系综可以用作原子存储器的相干时间超过3秒。
2010-04-07 cond-mat.quant-gas physics.atm-clus quant-ph
Dynamical Decoupling of Qubits in Spin Bath under Periodic Quantum Control
研究了在动力学解耦（DD）方案下，耦合到相互作用的自旋为1/2的量子链上的一个和两个自旋量子比特保持相干和纠缠的可行性。通过计算可以在量子比特成为退相干之前以$T$的周期周期施加的计算脉冲的数量来检查性能，同时在每个周期内施加相同的退耦脉冲序列。通过考虑由磁场控制的具有混合方向和有限宽度的脉冲，表明脉冲宽度积累降低了具有较大数目的脉冲的序列的性能，并且实际上可行的磁场限制了对每个周期内去耦脉冲的数目小于10的序列的考虑。此外，在每个周期$T$内，首次发现精确的非平凡脉冲序列，以逐步抑制量子位浴耦合到$O(T^{N+1})$，其中最小数量的脉冲是用于$N=1,2,3$的$4,7,12$。这些序列，当应用于所有的量子比特，显示保持纠缠和相干。基于含时密度矩阵重整化，数值计算结果表明，对于实验室中可获得的中等磁场（10-40 Tesla），当每个周期中的脉冲数为4或7，脉冲方向在x和z之间交替时，整体性能最佳。我们的结果为保持固态自旋量子比特的相干性和纠缠提供了有用的指导。
2010-12-30 cond-mat.str-el quant-ph
Precise high-fidelity electron-nuclear spin entangling gates in NV centers via hybrid dynamical decoupling sequences
固体中的色心，如金刚石中的氮空位中心，提供了受到良好保护和良好控制的局部电子自旋，可用于各种量子技术。此外，周围自旋核的长相干时间可以通过色心控制鲁棒的量子寄存器。我们设计了脉冲序列协议，驱动电子自旋产生强大的纠缠门与这些核记忆量子位。我们发现，相比单独使用Carr-Purcell-Meiboom-Gill（CPMG），Uhrig去耦序列和CPMG和Uhrig序列组成的混合协议提高了这些纠缠门的保真度，自旋控制范围和自旋选择性。我们提供的序列协议的解析表达式，也显示了我们的方法在金刚石中的氮空位中心的数值效果。我们的结果广泛适用于色心弱耦合到一个小数目的核自旋量子比特。
2020-08-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Optimizing electrically controlled echo sequences for the exchange-only qubit
最近，West和Fong [New J.Phys.14，083002（2012）]引入了用于仅交换量子位的回波方案，其完全依赖于交换相互作用。在这里，我们比较了两种不同的基于交换的序列和两种优化策略，Uhrig动态解耦（UDD）和优化的滤波函数动态解耦（OFDD），这是为单自旋量子比特引入的，并在本文中应用于三自旋交换量子比特。计算表明，优化概念的适应性可以通过直接计算来实现。我们考虑两种类型的噪声谱，洛伦兹和欧姆噪声。对于这两个频谱，结果揭示了一个轻微的依赖性的回声序列的选择上的性能。
2015-10-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
