Greenberger-Horne-Zeilinger paradoxes for many qudits
我们构造了三个或三个以上共享纠缠态的GHZ矛盾，每个子系统的维数d是大于2的偶数。超越标准GHZ悖论（三个量子比特）的最简单的例子涉及五个ququat（d=4）。然后，我们研究的标准GHZ悖论必须满足，以真正的M-部和d-维。
2001-07-05 quant-ph
Tripartite Entanglement in Qudit Stabilizer States and Application in Quantum Error Correction
考虑$n$量子点上的稳定器状态，每个维度$D$，其中$D$是素数或无平方整数，被分成三个相互不相交的集合或部分。推广Bravyi等人[J. Math. Phys. \textbf{47}，062106（2006）]对量子比特（D=2）的结果，我们证明了直到三个部分上的局域么正态，态可以写成非纠缠单量子比特态、最大纠缠EPR对和三重GHZ态的张量积.我们采用这一结果，以获得一个完整的表征与稳定器纠错码，以及他们的互补信道的一类信道的属性。
2011-07-09 quant-ph
Dephasing-tolerant quantum sensing for transverse magnetic fields with spin qudits
提出一种结合自旋 qudit 与内嵌容错量子纠错的抗退相干横向磁场传感协议，通过纵向驱动产生频率线性依赖于待测场的逻辑 Rabi 振荡，可检测远低于相干时间极限数个数量级的微弱磁场。
2025-01-07 cond-mat.mes-hall hep-th quant-ph
Single-shot detection limits of quantum illumination with multi-qudit states
Agency for Defense Development（国防发展局）
研究多量子态在白噪声环境下提升量子照明单次检测性能的机制，发现纠缠类型对性能影响显著，最优态为最大纠缠双体态组合。
2025-12-31 quant-ph
Multi-setting Bell inequality for qudits
本文对两个三维系统提出了一个推广的贝尔不等式，该系统在每个局部测量中具有三个设置。结果表明，如果局部测量配置为相互无偏的，并且复合态是最大纠缠的，则最大程度地违反了这个不等式。这个特征类似于两个量子比特的Clauser-Horne-Shimony-Holt不等式，但与高维系统的两种不等式Collins-Gisin-Linden-Massar-Popescu和Son-Lee-Kim形成对比。讨论了任意素维系统的推广。
2008-10-16 quant-ph
Dispersive readout of molecular spin qudits
我们研究了一个具有多个（$d > 2$）自旋态的“巨”自旋的磁性分子与超导共振器产生的量子化腔场相互作用的物理过程。通过输入输出形式主义，我们推导出的色散制度的操作中的输出模式的表达式。它包括磁各向异性的影响，这使得不同的自旋跃迁可寻址。我们发现，腔传输的测量允许唯一地确定量子点的自旋状态。我们讨论，从一个有效的哈密顿量的角度来看，条件下的qudit读出是一个非拆除测量，并考虑可能的实验协议来执行it.Finally，我们说明了我们的结果与现有的磁性分子的现实模型进行模拟。
2022-05-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Bell inequalities for three particles
我们提出了紧贝尔不等式的概率表示的三个四维和五维系统。给出了三个$d$维系统（qudits）的贝尔不等式的紧结构.研究了由三个量子比特的不等式约化的三个量子比特的贝尔不等式。
2008-09-08 quant-ph
Efficient Toffoli Gates Using Qudits
作用于三个量子位的Toffoli门的最简单分解需要{ \em five}个2量子位门。如果我们将自己限制在受控符号（或受控非）门上，这个数字将上升到6。我们表明，所需的控制符号门实现Toffoli门的数量可以减少到只有{ \em三}，如果三个量子系统之一有第三个状态，是在计算过程中访问，即实际上是一个qutrit。这样的要求并不是不合理的，甚至是不典型的，因为我们经常人为地在多级量子系统上强加一个量子位结构（例如。原子、光子偏振和空间模式）。我们探讨了这些技术在光量子处理中的实现，并表明线性光学电路可以以更高的成功概率运行。
2008-06-03 quant-ph
Simulation of vibrational dynamics using qubits and qudits
RIKEN（理化学研究所）；The University of Tokyo（东京大学）
本文通过两种量子比特编码和一种量子泛比特编码构建振动哈密顿量，研究CO₂和H₂O的振动动力学量子计算，发现量子泛比特编码在噪声影响下能更准确地模拟振动人口转移。
2026-08-25 quant-ph
Coherent electric field manipulation of nuclear spin qudit
University of Oxford（牛津大学）；KAIST（韩国科学技术院）；Queen Mary University of London（伦敦玛丽女王大学）
该研究以高极化率氧化物ZnO为基质，通过超精细耦合电子自旋放大电场调制，实现了Mn²⁺掺杂ZnO中I=5/2核自旋量子位的高效相干操控，为可扩展量子技术提供了新的材料设计思路。
2026-07-30 quant-ph
Passive dynamical decoupling of trapped ion qubits and qudits
本研究提出被动动力学解耦（PDD）方法，通过集成电路绝热旋转囚禁离子局域量子化场，实现全磁敏感超精细子能级与磁场噪声的同时解耦，适用于量子比特与qudit，还可构建无激光抗磁噪声双量子比特门。
2023-12-14 physics.atom-ph quant-ph
The existence of distinguishable bases in three-dimensional subspaces of qutrit-qudit systems under one-way local operations and classical communication
本研究证明三能级-高维系统中所有三维子空间在单向LOCC下存在可区分基，解决开放问题，并给出容量下界及状态转换应用。
2023-07-27 quant-ph
Hidden Quantum Correlations in Single Qudit Systems
我们引入隐藏量子关联的概念。我们给出了依赖于一个经典随机变量的观测值的平均值，该随机变量由概率分布以二（三等）的关联函数的形式描述。由相应的联合概率分布描述的随机变量。我们发展了量子态和量子观测量的密度矩阵的类似结构。我们考虑四维希尔伯特空间对应于“量子轮盘赌”和“量子罗盘”的例子。"
2015-07-22 quant-ph
Controlled coherent dynamics of [VO(TPP)], a prototype molecular nuclear qudit with an electronic ancilla
我们表明，[VO（TPP）]（四苯基卟啉氧钒）是一个很有前途的系统，适合实现量子计算算法的基础上编码的信息在多层次（qudit）单位。事实上，它嵌入了通过超精细相互作用耦合到核自旋7/2的电子自旋1/2，两者都具有显着的相干性。我们证明了这一点，通过广泛的宽带核磁共振研究，这使我们能够表征核自旋哈密顿量和测量自旋退相时间作为磁场的函数。此外，我们结合有针对性的测量和数值模拟表明，由电子量子比特状态调节的核自旋跃迁可以通过共振射频脉冲单独寻址和相干操纵，这要归功于非常长的相干时间和由强超精细耦合引起的有效四极耦合。这种方法可能为开发新的分子量子比特-量子系统开辟新的前景。
2021-03-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Demonstrating experimentally the encoding and dynamics of an error-correctable logical qubit on a hyperfine-coupled nuclear spin qudit
本研究利用电子–核双共振在超精细耦合的 I=3/2 核自旋 qudit 上编码可纠错逻辑量子比特，并通过受控磁场涨落与自然退相干实验验证其容错量子存储潜力。
2025-01-09 quant-ph
Bloch vectors for qudits and geometry of entanglement
我们提出了三种不同的矩阵基，可以用来分解的密度矩阵的d-维量子系统，所谓qudits：广义Gell-Mann矩阵基，极化算子基，和Weyl算子基。这样的分解可以用矢量-布洛赫矢量，即众所周知的量子比特情况的推广-来识别，并且是用于与可测量的量进行比较和用于避免处理大矩阵的显式计算的方便表达式。我们考虑的各向同性的两个qudit状态的重要情况下，并分解它根据每个基础。研究了特殊参数化的两量子比特和两量子比特态的纠缠几何，特别是计算了纠缠的Hilbert-Schmidt测度，我们发现Weyl算符基是最佳的选择，因为它与所考虑的态的纠缠密切相关。
2007-06-12 quant-ph
Geometrical Bell inequalities for arbitrarily many qudits with different outcome strategies
Greenberger-Horne-Zeilinger态被直观地认为是最非经典的。它们导致了三个或更多纠缠量子子系统的最根本的非经典行为。然而，在二维系统的情况下，它已被证明，GHZ状态导致更多的鲁棒性的贝尔非经典的情况下的几何不等式比Mermin不等式。研究了构造任意维数子系统GHZ态几何贝尔不等式的各种策略。
2016-10-06 quant-ph
Simulating 2D lattice gauge theories on a qudit quantum computer
该研究利用囚禁离子 qudit 量子处理器模拟二维晶格量子电动力学，通过变分量子本征求解器找到基态并观察虚粒子对与磁场效应，显著降低资源需求，推动硬件高效量子模拟。
2024-10-24 quant-ph
MAPS: A Novel Multi-Axial Projective Sphere for Geometrically Visualizing Higher d-Valued Quantum State-Space of Qudits
Portland State University（波特兰州立大学）
提出多轴投影球（MAPS）框架，通过n个投影相交轴可视化d维量子态，并设计新型相位轴门实现态旋转，适用于高维数据可视化。
2026-06-17 quant-ph
Optical-state truncation and teleportation of qudits by conditional eight-port interferometry
Pegg等人（1998 Phys.Rev.Lett. 81，1604）使得能够将输入光场的Fock状态扩展截断为仅量子位和qutrit（三维）状态。在这里，提出了一种广义剪刀装置使用八端口光学干涉仪。在基于光子计数结果的后选择之后，干涉仪通过在其Fock态展开的第（d-1）项处截断输入场（d=6）来实现qudit（d维）态的生成和隐形传态。选择性截断的例子，这可以被解释为一个Fock状态过滤和Fock空间中的输入光场的烧孔，进行了讨论。讨论了由于光子计数不完善而导致的截断的恶化，包括效率低下、暗计数和光电探测器的实际光子数分辨率。
2005-12-30 quant-ph
Molecular Spin Qudits for Quantum Algorithms
目前，最雄心勃勃的技术目标之一是开发在量子力学定律下工作的设备。一个突出的目标是量子计算机，它将允许在量子水平上处理信息，即使是最强大的计算机资源也无法实现。量子信息的大规模实现将改变当前技术的游戏规则，因为它将允许前所未有的并行计算和基于量子叠加和纠缠原理的安全加密。目前，有几个物理平台竞相达到量子硬件进入实际量子信息应用领域所需的性能水平。已经提出了几种材料来完成这一任务，范围从量子点、玻色-爱因斯坦凝聚体、自旋杂质、超导电路、分子等等。磁性分子是有前途的构建块的列表中，由于（i）其固有的单分散性，（ii）离散的能级，（iii）化学量子态工程的可能性，以及（iv）其多级特性，导致所谓的Qudits（d > 2），等等。在这里，我们回顾了分子多级核自旋量子位（或量子位，其中d = 4），称为TbPc 2，收集所有必要的要求，以执行作为分子硬件平台与第一代分子设备，甚至量子算法操作。
2017-11-20 quant-ph
Bloch sphere analog of qudits using Heisenberg-Weyl Operators
本研究基于Heisenberg-Weyl算符基提出多能级量子系统布洛赫矢量参数化方法，以三能级qutrit为例分析其非实心布洛赫球结构，并将方法推广到qudit，可用于量子基、量子映射及系综评估等研究。
2024-02-01 quant-ph
Navigating the 16-dimensional Hilbert space of a high-spin donor qudit with electric and magnetic fields
本文提出基于硅中单个锑供体的原子平台，构建16维希尔伯特空间，利用电场和磁场实现高保真度控制，核自旋门保真度超99.8%，为实用量子信息处理奠定基础。
2023-06-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Bloch vectors for qudits
我们提出了三种不同的矩阵基，可用于分解密度矩阵的$d$ -维量子系统，所谓的量子：\emph{generalized Gell-Mann matrix basis}，\emph{polarization operator basis}，和\emph{Weyl operator basis}。这样的分解可以用矢量-布洛赫矢量，即众所周知的量子比特情况的推广-来识别，并且是用于与可测量的量进行比较和用于避免处理大矩阵的显式计算的方便表达式。本文提出了一种用标准矩阵分解密度矩阵的新方法，考虑了各向同性双量子态的重要情况，并将其按基分解。在qutrits的情况下，我们展示了一个纠缠见证的自旋1测量的期望值，这是适当的实验实现方面的表示。
2008-06-06 quant-ph
Distribution of spin correlation strengths in multipartite systems
对于双量子比特状态，各向同性强度测量各向同性自旋相关的程度。将各向同性强度的概念推广到多体量子系统，并对三体和四体量子系统的强度分布进行了深入的研究。证明了在$d$维Hilbert空间上任意三个量子态的相对各向同性强度之和不能超过$d-1$，推广了$d=2$的情形.导出了纯三体和四体系统自旋关联强度和的折衷关系和类单偶关系。此外，利用四体态不同子系统之间的自旋关联强度的界来分析量子纠缠。
2019-09-28 quant-ph
Entangled state generation via quantum walks with multiple coins
纠缠态的产生无论从量子理论基础还是从技术应用上都具有极其重要的意义。纠缠交换为量子通信协议中产生纠缠提供了一种有效的方法。然而，量子比特的完美贝尔测量，纠缠交换的关键，已被证明是不可能实现的，只使用线性元件和粒子探测器。为了克服这一瓶颈，我们提出了一种新的方案，通过多硬币量子行走模型在多个指定方之间产生纠缠态，包括两量子比特纠缠态、两量子比特纠缠态、三量子比特GHZ态和三量子比特GHZ态.然后在IBM量子平台上进行了Bell态和三比特GHZ态在多个指定方之间的实验实现，通过量子层析成像得到了高保真度的结果。最后给出了该方案在多方量子秘密共享中的一个实际应用。
2020-11-04 quant-ph
3D compact photonic circuits for realizing quantum state tomography of qudits in any finite dimension
在这项工作中，我们提出了三维光子电路的设计，保证了相当大的减少电路的复杂性的目的，执行量子态断层扫描的N维路径qudits。在这项工作中选择的POVM（正算子值测度）确保，对于奇数维，这样的过程是最小的。我们的建议包括将形成电路的波导组织为由N个垂直扇区形成的正方形阵列，每个扇区由N个波导组成，在垂直方向上排列。基于所选择的POVM的对称性，作用于初始量子系统的干涉仪可以被分成三个不同的幺正操作序列。这些操作独立地作用于电路的每个垂直扇区或层，这简化了它们的确定。因此，我们已经获得了这样的电路，使得分束器的数量服从与量子系统维度的3次多项式函数，而在目前的建议中，这个数量随着4次多项式函数而增长。此外，在我们的方案中，光学深度从量子系统维数的二次函数降为一次函数。这些结果证实了在我们的建议中的光子电路的复杂性显着降低。
2020-02-10 quant-ph
Designing quantum error correction codes for practical spin qudit
本文针对实用自旋量子比特系统，定量分析了基于自旋-7/2核的量子存储器的固有误差，并提出扩展到自旋-9/2系统及多自旋编码方案，以同时补偿电场和磁场扰动，从而提升量子纠错性能。
2025-03-15 quant-ph
Quantum Otto cycle efficiency on coupled qudits
研究了自旋为3/2的耦合粒子在恒定磁场中作为热机量子奥托循环的工作物质的性质。结果表明，该系统作为一个转换器的热能在工作（i）显示效率为1，在负的绝对温度的热浴，（ii）在相反的符号的温度的效率接近1，（iii）在正温度的热浴反铁磁相互作用提高效率的三倍，与非耦合粒子相比。
2015-09-26 cond-mat.stat-mech quant-ph
A hybrid quantum repeater for qudits
我们提出了一个“混合量子中继器”协议，用于远距离分配原子纠缠态。在我们的方案中，两个量子点的不完美噪声纠缠对，即，两个离散变量$d$级系统最初在信道的中间站之间共享，每个系统原则上具有任意维度$d$。这是通过局部的，足够强的光-物质相互作用来实现的，涉及光学相干态及其在这些相互作用之后的传输，以及对传输场模式的光学测量，尤其（但不限于）有效的连续可变零差检测（“混合动力”）这里指的是同时利用离散和连续的可变自由度来进行纠缠态的本地处理和存储，以及它们的非本地分布）。对于qutrits，我们量化的光物质纠缠，可以有效地通过一个基本的有损信道共享，并为中继器的间距高达10公里，我们表明，现实的（有损）qutrit纠缠甚至大于任何理想的（无损）量子比特纠缠。包括量子纠缠纯化和交换程序后，我们计算的长距离纠缠对分布率和最终的纠缠态的最大通信距离为1280公里。经过三轮净化，接近单位保真度的纠缠量子点对可以以原则上100 Hz的速率分布在1280 km以上。
2017-08-30 quant-ph
Broad-band spectroscopy of a vanadyl porphyrin: a model electronuclear spin qudit
我们探索如何在钒卟啉分子中编码超过一个量子位，该分子具有电子自旋1/2耦合到核自旋7/2。的自旋哈密顿量和它的参数，以及自旋动力学，已确定通过组合的电子顺磁共振，热容，磁化强度和片上磁谱实验上进行单晶。我们发现低温自旋相干时间微秒和自旋弛豫时间长于一秒。对于足够强的磁场（B大于0.1 T，对应于9至10 GHz的共振频率），这些性质使氧钒卟啉分子成为合适的量子位实现。多个等间距核自旋能级的存在则仅仅提供8种选择来定义0和1基态。对于较低的磁场（低于0.1 T），和较低的频率（小于2 GHz），我们发现一个相当大的电子纠缠的光谱签名。这种效应在不同的电子自旋态之间产生了一组更大的允许跃迁，并消除了它们的简并。在这些条件下，我们证明了每个分子都满足充当通用4量子比特处理器的条件，或者等效地，作为d = 16量子比特。这些发现拓宽了能够实现非平凡量子功能的化学设计系统的目录，例如量子模拟，特别是在分子水平上的量子纠错。
2021-01-27 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Extremal Black Holes as Qudits
我们通过在复合代数上确定N=8和N=2的具有量子位和量子位的幻数超引力中的5维和6维1/2-BPS黑弦和空穴电荷矢量，扩展了黑洞/量子位对应.在D=6时，这是通过霍普夫纤维化来实现的，霍普夫纤维化将量子位映射到复合代数上，以对二次乔丹代数的一个元素进行排名。一个类似的过程将复合代数上的qutrits映射到D=5的电荷向量，它们是三次Jordan代数的秩1元素。在这两种情况下，U-对偶群被解释为qudit SLOCC变换群。我们提供了明确的门，这样的转换和研究它们的应用在超环面紧M-理论。
2012-02-21 hep-th quant-ph
On the properties of qudits
针对天体物理中三味道中微子需映射到 qutrit 的需求，本文综述单、双 qudit 性质，对比双 qubit 系统并证明高维 Werner 态不能为纯态。
2024-05-22 hep-ph nucl-th quant-ph
All-optical universal control of nuclear-spin qudits in trapped neutral atoms
Institute of Experimental Physics, Graz University of Technology（格拉茨工业大学实验物理研究所）；Institute of Physics, University of Graz（格拉茨大学物理研究所）；PlanQC GmbH（PlanQC有限公司）
本文提出了一种基于光子的通用四态控制方案，利用超精细相互作用实现快速选择性Raman跃迁，结合相移操作实现全四态空间控制，并讨论了兼容的双四态门和状态选择性读取方案。
2026-09-03 physics.atom-ph quant-ph
Exchange Gate on the Qudit Space and Fock Space
我们在量子点空间上构造了由三个受控移位门和三个“反向”门组成的小基本门交换门。这是量子位情形的自然延伸。我们在Fock空间上也考虑了类似的问题，但在这种情况下，我们遇到了一些不同的情况。然而，我们可以利用基于李代数su（2）的广义相干算符来构造交换门，这是量子光学中的一种著名方法。并对“不完全克隆”作了简要评述。
2002-08-08 cond-mat math-ph math.MP
Dynamical engineering of interactions in qudit ensembles
我们提出并分析了一种方法来设计有效的相互作用的d-能级系统（qudits）的整体驱动的全球控制领域。特别是，我们提出了（i）一个必要和充分的条件下，一个给定的相互作用可以关闭（解耦），（ii）存在一个通用的序列，其中包括任何（可取消）的相互作用，以及（iii）一个有效的算法，工程师的目标哈密顿量从初始哈密顿量（如果可能的话）。作为例子，我们提供了一个6脉冲序列，使有效的自旋1偶极相互作用，并表明自旋1伊辛链可以被设计成研究三个不同的对称性保护的拓扑相位之间的过渡。
2017-03-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Visualization of Rabi oscillations in a magnetic resonance
通过求解厄米基下的密度矩阵方程组，给出了量子线极化矢量在含时磁场中动力学的可视化方案。这是通过将偏振矢量映射到三维球面曲线（矢量速端图）上来实现的。所得结果清楚地显示了岁差和章动效应对磁共振极化矢量的干扰。该研究可以在磁共振和计算数据的3D可视化中找到实际应用。
2016-08-13 quant-ph
Optimal control of molecular spin qudits
我们证明，数值，操纵分子纳米磁体的自旋状态与形状的微波脉冲量子最优控制理论技术设计的可能性。可以以这种方式在比使用简单的单色共振脉冲更短的时间内执行状态到状态或全门变换。因此，这种操作速率的提高可以减轻退相干的影响。的优化协议和它们的潜力，为实际的实施所示的一个简单的分子团簇托管一个单一的Gd $^{3+}$离子的模拟。它的八个可访问级别（对应于总自旋$S=7/2$）允许对$8$级别的量子比特或三个耦合量子比特的系统进行编码。通用操作所需的所有必要的门可以使用本征耦合在这个系统中存在的最佳脉冲。最优控制技术的应用可以促进基于分子自旋量子点的量子技术的实现。
2021-11-30 physics.comp-ph quant-ph
Control of inhomogeneous atomic ensembles of hyperfine qudits
我们研究的能力，控制d维量子系统（qudits）编码的碱金属原子的超精细自旋通过应用无线电和微波频率的磁场在振幅和失谐存在的不均匀性。这样的能力是必不可少的鲁棒脉冲，减轻实验不确定性的影响，也适用于层析寻址的特定成员的扩展合奏的设计。本文研究了从一个初始的基准态在希尔伯特空间中制备一个任意态的问题。我们证明了qudit系综的非均匀控制是可能的半解析协议的基础上，通过一系列交替的RF和微波驱动的SU（2）旋转重叠的不可约子空间合成的目标。鲁棒控制的几个例子进行了研究，和半解析协议相比，蛮力，全数值搜索。对于<1%的小不均匀性，两种方法都实现了大于0.99的平均结晶度，但蛮力方法表现优越，在较短的时间内达到高结晶度，并且能够处理远远超出实验不确定性的不均匀性。完整的数值搜索也适用于断层寻址，从而两个不同的非经典状态的自旋产生在两个半的合奏。
2011-09-01 physics.atom-ph quant-ph
Qudit entanglers using quantum optimal control
本文利用连续Lie代数控制与数字Lie群控制两种量子最优控制方法，在碱土金属原子核自旋编码的qudit中借助Rydberg阻塞效应高效生成高保真纠缠门，并展示了$d=2$到$d=10$范围内的可行性及具体保真度结果。
2023-06-27 physics.atom-ph quant-ph
Qudit Gate Decomposition Dependence for Lattice Gauge Theories
本文比较了超导射频腔量子计算机上三种量子比特门分解方法在格点规范理论中的表现，发现 ECD 方法块数按 d² 缩放而 SNAP 方法按 d 缩放，最优控制在 d 较小时性能可提升 2-12 倍，且 SNAP 对噪声更鲁棒。
2024-10-21 hep-lat quant-ph
High cooperativity coupling to nuclear spins on a circuit QED architecture
核自旋是编码量子比特或量子位的候选者，因为它们与磁噪声隔离，并且可能具有较长的相干时间。然而，它们与外部刺激的弱耦合使它们难以集成到电路QED架构中，而电路QED架构是固态量子处理器的领先技术。本文研究了[Yb（trensal）]分子中$^{173}$ Yb（III）核自旋态与超导腔的耦合。实验已经进行了磁稀释单晶放置在集总元件$LC$超导谐振器的电感器的特征频率跨越范围内的核和电子自旋跃迁。我们实现了所有电子和大多数核[ $^{173}$ Yb（trensal）]自旋跃迁的高合作耦合。这一结果是实现量子点协议的一个巨大飞跃，该协议使用混合架构实现分子自旋。
2022-03-02 quant-ph
Variational quantum simulation of U(1) lattice gauge theories with qudit systems
本文将任意维度 U(1) 阿贝尔格点规范理论映射到具有局域相互作用的 qudit 系统，提出可在通用 qudit 量子设备上实现的变分虚时和实时演化模拟方案，以最小资源模拟高维格点规范理论。
2023-07-27 cond-mat.quant-gas hep-lat quant-ph
Qudit Designs and Where to Find Them
HPE Quantum, Emergent Machine Intelligence, HPE Labs（惠普企业量子计算、新兴机器学习实验室）；Quantum Artificial Intelligence Laboratory, NASA Ames Research Center（美国国家航空航天局艾姆斯研究中心量子人工智能实验室）；KBR, Inc.（KBR公司）；USRA Research Institute for Advanced Computer Science（大学空间研究协会先进计算机科学研究所）；School of Electrical Engineering and Telecommunications, UNSW Sydney（新南威尔士大学悉尼分校电气与电信工程学院）；ARC Centre of Excellence for Quantum Computation and Communication Technology（ARC量子计算与通信技术卓越中心）
本文提出了一种构造 qudit 系统加权状态 t 设计的通用技术，并引入了用于基准测试 qudit 克利福德群的 Clifford 特征 RB，同时建立了生成近似单元ary 设计的量子电路复杂度的界限。
2026-03-03 math.RT quant-ph
Non-Abelian dynamics on a cube: improving quantum compilation through qudit-based simulations
针对格点规范理论量子模拟的编译挑战，研究团队用qudit寄存器编码SU(2)规范场，给出资源估计，优化了均匀受控qudit旋转分解，实现立方体上qutrit数字化SU(2)动力学模拟，验证了协同设计的价值。
2025-06-12 hep-lat nucl-th quant-ph
Measuring nuclear spin qubits by qudit-enhanced spectroscopy in Silicon Carbide
本研究以4H-SiC中V2色心的电子自旋3/2 qudit为传感器，识别多组核自旋并提取耦合参数，实现98±6%的高核自旋极化及单自旋相干操控，为SiC量子平台应用提供参数支撑。
2023-10-24 physics.atom-ph quant-ph
Fidelity Analysis of Adiabatically Driven Donor Spins as Two-Qubit and Ququart Systems
Imec；KU Leuven（荷语鲁汶大学）；University of Antwerp（安特卫普大学）
本文通过绝热驱动技术分析供体自旋系统，发现四量子比特操作在误差率上优于编码双量子比特操作。
2026-07-09 quant-ph
Room-temperature optical spin polarization of an electron spin qudit in a vanadyl -- free base porphyrin dimer
该研究在氧钒基–游离碱卟啉二聚体中证明光激发可生成长寿命自旋极化四重态，并在室温下保留51V超精细结构，为分子自旋量子比特和qudit初始化提供新途径。
2024-08-04 physics.chem-ph quant-ph
Error stabilized logical qubits in qudit generalizations of the monitored Kitaev model
研究d=4 qudit推广的受监测Kitaev模型，揭示单/双量子比特测量误差如何稳定逻辑量子比特并诱导不同纠缠相。
2025-10-06 cond-mat.str-el quant-ph
A dissymmetric [Gd$_{2}$] coordination molecular dimer hosting six addressable spin qubits
人工磁性分子是一个或几个自旋量子位的合适宿主，然后可以实现小规模算法。为了变得实用，这样的分子自旋处理器需要增加可用计算空间的维度$d$，并且满足保证通用操作的高度要求的条件。在这里，我们设计，合成和充分表征不对称分子二聚体托管一个或两个Gd（III）离子。Gd（III）磁各向异性的强烈敏感性，其局部协调的对称性引起不同的零场分裂在每个协调网站。因此，[LaGd]和[GdLu]复合物提供了不同的$d = 8$自旋量子点的实现，而[Gd $_{2}$ ]二聚体满足所有要求，包括一套完整的操作，以充当$d = 64$全电子自旋量子点（或等效地，作为六个可寻址量子位）。电子顺磁共振实验表明，不同自旋态之间的共振跃迁可以相干控制，相干时间T $_{M}$为$1$ $μ$ s量级，受分子内超精细相互作用的限制.具有嵌入式量子功能的配位化合物是量子计算和模拟混合平台的有前途的构建块。
2020-06-15 quant-ph
Remote information concentration and multipartite entanglement in multilevel systems
研究了$d$级系统（qudits）中的远程信息集中（RIC）问题.结果表明，最初分布在三个空间分离的量子点上的量子信息可以通过一个纠缠通道被确定性地集中到单个量子点上，而不需要进行任何全局操作.纠缠通道可以是不同类型的真正的多体纯纠缠态，它们在局域操作和经典通信下是不等价的。纠缠通道也可以是混合纠缠态，甚至是与Smolin态有相似形式但又有不同特征的束缚纠缠态。发现了所有这些纯纠缠态和混合纠缠态的一个共同特征，即，它们具有$d^2$共同的换向稳定剂。分析了量子比特RIC和量子比特RIC（$d=2$）的区别。
2011-10-09 math-ph math.MP quant-ph
Entanglement Dynamics between Ising Spins and a Central Ancilla
我们研究了耦合到外部中心辅助量子点的开放伊辛自旋链中的竞争纠缠动力学。在研究非纠缠自旋辅助态猝灭后的实时行为时，我们发现辅助纠缠熵$S_{vN;\mathcal{A}}$跟踪了底层自旋系统的动态相变.在这种复合设置中，纯粹的自旋-自旋纠缠度量，如互信息和量子费舍尔信息（QFI）衰减的辅助纠缠熵的增长。我们定义多体纠缠损失（MEL）作为集体磁涨落和QFI之间的差异，这是在纯自旋链极限为零。MEL直接量化了辅助粒子对自旋-自旋纠缠发展的影响。我们的中心结果之一是$MEL(t) \propto e^{S_{vN;\mathcal{A}}(t)}$。我们的研究结果提供了一个平台，探索复合系统纠缠动力学，并建议MEL作为一个定量估计的信息熵之间共享的集体自旋和辅助量子点。我们的结果提出了一个新的框架，连接物理自旋涨落，QFI，和集体量子系统之间的二分纠缠熵。
2021-11-04 quant-ph
Qutrit Circuits and Algebraic Relations: A Pathway to Efficient Spin-1 Hamiltonian Simulation
本文研究利用Yang-Baxter-like turnover等代数关系压缩和优化qutrit电路，以降低电路深度并提升高保真实现效率，并探索其向高维量子电路及一维自旋-1 Heisenberg模型的推广。
2023-12-20 math-ph math.MP quant-ph
Experimental Observation of Tensor Monopoles with a Superconducting Qudit
在规范理论和拓扑物质中，磁单极扮演着中心角色。在物理学中有两种基本类型的磁单极：矢量磁单极和张量磁单极。矢量单极子的例子包括3D中的狄拉克磁和5D中的杨磁，它们在凝聚态或人工系统中被广泛研究和观察。然而，张量单极子的研究较少，它们的观测还没有报道。在这里，我们通过实验构造了一个自旋为1的可调哈密顿量来产生一个张量π，然后用超导量子线路测量它的独特特性。对具有三重简并点的四维Weyl类哈密顿量的能量结构进行了研究。通过量子测量，我们报告了测量Dixmier-Douady不变量的第一个实验，张量的拓扑电荷。此外，我们观察到拓扑相变的拓扑Dixmier-Douady不变量，而不是陈数用于传统的单极在奇维空间的特点。
2020-12-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
