Entangling identical bosons in optical tweezers via exchange interaction
我们首先设计了一个方案，通过光镊捕获的原子量子比特对之间的受控碰撞来实现通用纠缠门。其次，我们提出了一个修改方案，允许通过选择性激发原子贝尔对的准备，适合于不需要通用性的量子信息处理应用。这两个计划是由相同的复合粒子的固有对称性，最初提出的Hayes等人。我们的计划提供了一种技术，用于产生加权图状态，纠缠资源的量子通信，和一个有前途的方法来执行一个“无漏洞”贝尔测试在一个实验室。
2007-12-15 quant-ph
Entangling power of holonomic gates in atom-cavity systems
我们的目标是利用非绝热量子完整理论，在由$N$全同原子组成的系统中，为构造$Λ$型原子间的几何诱导纠缠提供一种新的途径.利用量子Zeno效应，我们引入了一个三脚架型相互作用哈密顿量，它允许任意的几何纠缠功率。这将是解决实现通用非绝热完整纠缠双量子比特门的可行性的实质性一步。
2018-03-01 quant-ph
Robust and resource-efficient microwave near-field entangling $^9$Be$^+$ gate
微波俘获离子量子逻辑门避免了作为退相干的基本源的自发发射。然而，微波双量子比特门仍然比激光诱导门慢，因此对运动模式频率的波动和噪声更敏感。我们提出并实现了幅度整形门驱动器，以获得弹性，这样的频率变化，而不增加每个门操作的脉冲能量。我们证明了噪声注入期间的两个量子比特纠缠门与$^9$的$^+$离子量子比特的弹性。在没有注入噪声的情况下，幅度调制在$10^{-3}$范围内给出操作失真。
2019-11-10 quant-ph
Entangling transmons with low-frequency protected superconducting qubits
具有本征噪声保护的新型量子比特是提高超导电路中量子信息相干性的一条很有前途的途径。然而，许多受保护的超导量子比特表现出相对较低的跃迁频率，这可能使它们与传统的transmon电路的集成具有挑战性。在这项工作中，我们提出并研究了一个可调transmon与库珀对宇称保护量子比特纠缠的方案，这是低频保护量子比特的一个典型例子，它在超导岛上以相反的库珀对宇称态存储量子信息。通过调整transmon上的外部通量，我们表明，非计算状态可以调解一个两量子比特纠缠门，保持库珀对奇偶独立的详细脉冲序列。有趣的是，纠缠门与传统transmon器件中的受控相位门有相似之处。因此，我们的研究结果表明，标准的高精度门校准协议可以重新用于操作混合量子比特设备。
2022-08-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
Decoherence-Aware Entangling and Swapping Strategy Optimization for Entanglement Routing in Quantum Networks
Research Center for Information Technology Innovation, Academia Sinica（中央研究院資訊科技創新研究中心）；Department of Computer Science and Information Engineering, National Chung Cheng University（國立中正大學電腦科學與資訊工程學系）；Institute of Data Science and Engineering, National Yang Ming Chiao Tung University（國立陽明交通大學資料科學與工程研究所）；Institute of Computer Science and Engineering, National Yang Ming Chiao Tung University（國立陽明交通大學電腦科學與工程研究所）
针对量子网络中纠缠对退相干及交换过程导致的保真度损失问题，本文提出短时隙协议与TETRIS优化问题，设计两种新算法求解，性能较现有方法最高提升60%~78%，低纠缠概率下仍可提升20%~75%。
2025-10-16 cs.NI quant-ph
Entangling an arbitrary pair of qubits in a long ion crystal
离子晶体的集体运动可以作为多量子比特纠缠的量子总线。然而，随着离子数量的增加，直接纠缠相距很远的离子并解析离子晶体的所有运动模式变得困难。我们介绍了一个可扩展的和灵活的计划，有效的纠缠在一个大的离子链内的任何一对离子，使用均匀分布的50离子晶体作为一个例子。通过执行幅度和频率调制，我们发现高保真度的脉冲序列，主要驱动一个横向运动模式的波长为4离子间距。我们提出了两个$500 μs$脉冲，可以在理论上抑制门误差由于残留运动到低于$10^{-4}$，并观察门功率和鲁棒性之间的权衡对不需要的频率偏移。
2018-08-07 physics.atom-ph quant-ph
Programmable all-to-all entangling gates for cavity-coupled atoms
School of Physics and Astronomy, University of Birmingham（伯明翰大学物理与天文学院）
本文设计了一种耦合到光子腔的中性原子间的高保真Mølmer Sørensen型纠缠门，可实现可编程全对全连接，消除原子物理移动需求，抑制运动误差，实验参数下保真度超0.99。
2026-10-16 quant-ph
Arbitrary parallel entangling gates with independent calibration on a trapped ion quantum computer
Joint Quantum Institute, University of Maryland（马里兰大学联合量子研究所）；National Quantum Laboratory (QLab), University of Maryland（马里兰大学国家量子实验室）；Department of Physics, University of Maryland（马里兰大学物理系）；Duke Quantum Center and Department of Physics, Duke University（杜克大学量子中心及物理系）
本文提出了一种在囚禁离子量子计算机中实现任意平行纠缠门的方法，通过独立校准提高门脉冲合成效率，并展示了在三种算法中执行时间的减少，为未来量子计算架构提供新思路。
2026-04-28 cs.ET quant-ph
Entangling color centers via magnon-antimagnon pair creation
本文提出利用非平衡磁环境中磁子-反磁子对的量子涨落，通过非局域耗散在空间分离的偶极耦合色心间诱导稳态纠缠，并推导出实现最大纠缠贝尔态的条件。
2025-06-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Entangling atoms in bad cavities
提出了一种在光腔中制备大量原子纠缠自旋压缩态的方法。通过用双色光照射原子，与腔的耦合引起激发的成对交换，从而使原子纠缠。与大多数通过腔QED实现原子纠缠的方案不同，我们的方案不需要强耦合机制g^2/κΓ>> 1，其中g是原子腔耦合强度，κ是腔衰减速率，Γ是原子的衰减速率。在这项工作中，重要的参数是Ng^2/κΓ，其中N是原子的数量，我们的建议允许在坏腔中产生纠缠，只要它们包含大量的原子。
2002-05-30 quant-ph
Analysis of the entanglement between two individual atoms using global Raman rotations
利用里德伯封锁，我们在两个光镊中产生了两个原子之间的纠缠。在本文中，我们详细的数据分析，并表明，我们可以确定的原子之间的纠缠在纠缠序列中的原子损失的存在量。我们的模型考虑了量子位基之外的状态，并允许我们对描述两原子状态的密度矩阵进行部分重构。用这种方法，我们提取纠缠序列后仍然被困的原子对之间的纠缠量，并测量相对于预期的贝尔态的保真度。我们发现一个保真度$F_{\rm pairs} =0.74(7)$的62%的原子对留在陷阱中的纠缠序列结束。
2009-12-17 quant-ph
Efficient Arbitrary Simultaneously Entangling Gates on a trapped-ion quantum computer
有效地纠缠量子比特对对于充分利用量子计算的能力至关重要。在这里，我们设计了一个精确的协议，同时纠缠任意对量子比特的捕获离子量子计算机。该协议在系统规模上只需要多项式的经典计算资源，与单对情况相比，量子控制的开销非常小。我们展示了一个指数级的改进，在经典和量子资源的当前最先进的。我们实现了软件定义的捕获离子量子计算机上的协议，在那里我们重新配置的量子计算机架构的需求。结合捕获离子量子计算机中可用的全对全连接性，我们的研究结果表明，捕获离子是具有最小量子延迟的可扩展量子计算平台的主要候选者。
2019-05-22 cs.ET quant-ph
Laser-free trapped ion entangling gates with AESE: Adiabatic Elimination of Spin-motion Entanglement
本文提出一种无激光囚禁离子纠缠门方案，通过绝热消除自旋-运动纠缠（AESE）抑制多模式噪声，降低对运动退相干的敏感性，可在多普勒温度下实现高保真门操作。
2023-11-13 physics.atom-ph quant-ph
Entangling operations in nonlinear two-atom Tavis-Cummings models
对于具有非线性强度依赖相互作用的广义两原子Tavis-Cummings模型，我们导出了用物质Bell态和光场相干态表示的含时态矢量的解析近似解.利用这个解，我们得到了原子的并发度和纯度的简单表达式，以研究在特定的相互作用时间系统中的纠缠。我们展示了如何通过测量场来实现纠缠原子操作。我们说明如何这些操作可以导致一个完整的贝尔测量。此外，当考虑场的两个正交态作为第三量子比特的能级时，可以实现能够生成真实的三方纠缠态（诸如Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）态和W态）的酉三量子比特门。作为通用模型的一个例子，我们提出了一个离子阱设置采用量子化模式的质心运动，而不是光子场，显示现实的纠缠操作的实施，从内在的非线性物质场相互作用确实是可能的。
2021-12-01 quant-ph
Deterministic entanglement of ions in thermal states of motion
我们给出了一个莫尔-索伦森门纠缠两个Ca+离子使用双色激光束近共振与四极跃迁的实施的详细描述。通过幅度脉冲整形和交流斯塔克位移补偿，我们实现了快速门操作，而不会影响错误率。将不同的输入状态进行多达21个单独的门操作的级联，揭示了0.80以上的贝尔状态的重复性。原则上，只要满足Lamb-Dicke判据，纠缠门不需要离子的基态冷却。我们提出了这一说法的第一个实验证据，并创建了贝尔态的保真度为0.974（1）的离子在一个热态的运动与平均声子数<n>=20（2）的模式耦合到离子的内部状态。
2009-09-08 quant-ph
Entangling capacity and distinguishability of two-qubit unitary operators
我们证明，纠缠能力的两个量子位酉运营商没有当地的ancillas，无论有和没有限制的初始产品状态，量化的最大可达并发，是直接相关的一对密切相关的两个量子位酉运营商的可扩展性。这些算子是变换成标准形的原算子和标准形的伴随算子。这些运营商的可扩展性量化的最小重叠的输出状态在所有可能的输入探针状态。因此，原始酉算子的纠缠能力直接与其标准形式的非厄米性程度有关，正如在操作上令人满意的方式量化的那样，在这种程度上它可以通过测量与其伴随算子区分开来。此外，纠缠的最大熵，再次没有本地的ancillas，一个给定的两个量子位幺正算子可以产生，被发现是密切相关的某些量子信道的经典容量。
2005-09-02 quant-ph
Demonstration of a Logical Architecture Uniting Motion and In-Place Entanglement
Infleqtion；Pritzker School of Molecular Engineering, University of Chicago（芝加哥大学普里茨克分子工程学院）；Department of Computer Science, University of Chicago（芝加哥大学计算机科学系）
本文通过114量子比特设备演示了结合原子运动与原地纠缠的逻辑架构，实现了比纠缠区方法更低的开销，展示了在Shor算法、逻辑CX梯形和[[16,4,4]]码解码中的性能提升。
2026-04-02 quant-ph
Genuinely entangling uncorrelated atoms via Jaynes-Cummings interactions
我们研究了三对独立的Jaynes-Cummings系统，其中两个原子可能相互关联，但第三个原子与静止无关。我们调查的条件下，这些不相关的三个原子可能成为真正的纠缠。我们发现，如果与非关联原子相互作用的腔场与其他腔场具有经典关联，那么这个任务是不可能完成的。我们观察到，原子态可以成为真正的多体纠缠态，至少当原子不关联的腔与任何其他腔高度纠缠时。这是一个有趣的和不平凡的观察，并可能作为另一种技术，通过JC相互作用产生多体纠缠原子。研究结果可以实现与可用的实验装置。
2021-02-09 quant-ph
Benchmarking a high-fidelity mixed-species entangling gate
我们在$^{43}\mathrm{Ca}^+\,$超精细量子位和$^{88}\mathrm{Sr}^+\,$塞曼量子位之间实现了一个双量子位逻辑门。对于这对离子种类，S-P光学跃迁足够接近，使得波长为$402\,\mathrm{nm}$的单个激光器可以用于驱动门，但是足够好地分离以给出良好的光谱隔离和低的光子散射误差。我们通过全随机基准测试、门集层析成像和Bell状态分析来表征门。后一种方法给出了$99.8(1)\%$的保真度，与最好的同种门的保真度相当，并且与已知的误差源一致。
2020-08-03 quant-ph
Silicon photonic processor of two-qubit entangling quantum logic
纠缠是量子力学的一个基本性质，也是量子信息系统的主要资源。它的操纵仍然是量子技术发展的核心挑战。在这项工作中，我们展示了一种设备，可以产生，操纵和分析两个量子比特纠缠态，使用微型和大规模制造的硅光子。通过将四个光子对源与可重构的六模干涉仪相结合，嵌入一个可切换的纠缠门，我们在同一个硅芯片上生成两个量子比特的纠缠态，操纵它们的纠缠，并分析它们。使用量子态层析成像，我们展示了我们的源如何产生一系列纠缠和可分离的状态，以及我们的可切换控制Z门如何对它们进行操作，根据其配置使它们纠缠或使它们可分离。
2017-10-20 quant-ph
Motional Entanglement with Trapped Ions and a Nanomechanical Resonator
我们研究了纳机电系统（NEMS）同时与两个单独囚禁的离子相互作用的纠缠功率。为了突出这种纠缠能力，我们考虑了一个特殊的制度，其中离子-离子耦合不会在系统中产生纠缠，并且任何由此产生的纠缠都将是NEMS作为纠缠设备的结果。我们研究了NEMS诱导的离子-离子二体纠缠以及离子+NEMS三体纠缠的动力学行为。我们在这个混合系统中发现了一些非常显著的现象。例如，一旦离子-NEMS耦合达到某个值，最初不相关并以相干态制备的两个捕获离子就可以通过与纳米机电谐振器（也以相干态制备）相互作用而变得纠缠，并且这可以通过NEMS设备上的外部电压门来控制。
2013-08-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Breaking the entangling gate speed limit for trapped-ion qubits using a phase-stable standing wave
本文提出利用相位稳定驻波独立调控载波与运动耦合，将载波耦合抑制18倍并增强自旋-运动耦合，从而突破传统行波Mølmer-Sørensen门的速度极限，在囚禁离子量子比特上实现了15 μs的纠缠门。
2023-10-19 physics.atom-ph quant-ph
Entangling extreme ultraviolet photons through strong field pair generation
针对极紫外与软X射线量子光源匮乏问题，提出强场对产生理论，证明强驱动惰性气体可高效产生宽带纠缠XUV光子对并支持预告式单光子阿秒脉冲。
2023-09-28 physics.optics quant-ph
Entangling gate performance and fidelity limits with neutral atom Förster resonances
University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；Infleqtion（英弗莱克申）
针对Förster共振附近的纠缠门，提出双本征态模型，揭示保真度上限为F≤1-(π/2)/(Vτ_R)，并设计在大拉比频率下饱和该界限的门协议，将保真度提升约40%。
2026-08-21 physics.atom-ph quant-ph
Parallel entangling gate operations and two-way quantum communication in spin chains
量子线路的功率是通过在系统的相干时间内可以执行的两量子比特纠缠门的数量来确定的。在没有并行量子门操作的情况下，这将使量子模拟器仅限于浅电路。在这里，我们提出了一个协议，并行化的多个用户之间的空间分离的两个量子比特纠缠门的实现，并使用一个共同共享的自旋链数据总线。我们的协议通过诱导每对量子比特之间的有效相互作用而不干扰其他量子比特，因此，它在不产生串扰的情况下提高了门操作的速率。这是通过适当地调整哈密顿参数来实现的，以两种不同策略的形式描述。参数的调整使得不同的双定域本征态负责实现不同对远距离量子比特之间的纠缠门。值得注意的是，我们的协议的性能是强大的，对增加数据总线的长度和用户的数量。此外，我们表明，该协议可以容忍各种类型的障碍，并适用于基于超导体的系统的背景下。该协议可用于实现双向量子通信。
2021-05-25 cond-mat.str-el quant-ph
Entangling capabilities of Symmetric two qubit gates
我们的工作解决了利用NMR，NQR，Lipkin-Meshkov-Glick哈密顿量产生最大纠缠的两个自旋1/2（量子比特）对称态的问题。这种哈密顿量的时间演化提供了各种逻辑门，可以用于量子处理任务。自旋1/2对已经模拟了物理学中的广泛问题。在这里，我们感兴趣的是两个自旋为1/2的对称态，它们属于角动量基张成的子空间。|j = 1，μ; μ =+1，0，-1}。我们的技术依赖于SU（3）生成元的哈密顿量的分解。在这种情况下，我们定义了一组线性无关，无痕，厄米特运营商提供了一个替代的SU（n）发电机。这些矩阵由角动量算符Jx、Jy、Jz构成。我们构造并研究了作用在对称子空间上的完美纠缠的性质，自旋为1的算符可以从一些适当选择的初始可分离态产生最大纠缠态。
2011-12-15 quant-ph
Entangling quantum logic gates in neutral atoms via the microwave-driven spin-flip blockade
针对中性原子量子比特，本文提出利用Rydberg缀饰辅助态和微波驱动自旋翻转阻塞实现高保真两量子比特纠缠门，并证明中等阻塞区域可提升速度、降低衰减且增强抗噪性。
2024-01-17 quant-ph
Quantum computing architecture with Rydberg gates in trapped ions
提出利用Rydberg态高电极化率实现线性晶体中任意离子对的全连接纠缠门方案，通过态相关频移和电波形实现微秒级操作，并可与可扩展处理器架构结合重新配置量子比特寄存器。
2024-11-29 quant-ph
Entangling strings of neutral atoms in 1D atomic pipeline structures
研究了一维分束器中具有近邻相互作用的中性原子串，其中原子的纵向运动受运动的光晶格势控制。穿过分束器的原子的动力学映射到具有可控时间相关参数的一维自旋模型，该模型允许通过穿过量子相变来创建原子的最大纠缠态。此外，我们表明，该系统实现了受保护的量子存储器，我们讨论了一个和两个量子比特门在这个设置的实现。
2003-04-09 cond-mat quant-ph
Cooling and entangling ultracold atoms in optical lattices
可扩展的相干多体系统可以实现以前未探索的量子相位，并有可能以指数方式加速信息处理。热涨落是可以忽略的，量子效应控制着这种具有极低温度的系统的行为。我们报告了一个具有10，000个原子的量子模拟器的冷却和高保真纠缠对的大规模生产。在二维平面上，我们通过将莫特绝缘体样品浸入可移动的超流储层中来冷却它们，从而实现$1.9^{+1.7}_{-0.4} \times 10^{-3} k_{\text{B}}$的每粒子熵。然后原子重新排列成没有缺陷的二维晶格。我们进一步展示了一个两量子比特门的保真度为0.993 $\pm$ 0.001纠缠1250个原子对。我们的结果为探索低能多体相提供了一个环境，并可能使大规模纠缠的产生成为可能
2020-08-30 cond-mat.quant-gas quant-ph
Motion-light parametric amplifier and entanglement distributor
提出了一种利用腔场介导参量相互作用实现囚禁原子运动模与传播光场纠缠的方案。然后，我们表明，如果这个光场随后耦合到第二个遥远的原子通过腔介导的线性混合相互作用，它是可能的，从光束的纠缠转移到第二个原子的运动模式，以创建一个EPR型纠缠态的位置和动量的两个相距遥远的原子。
2002-03-28 quant-ph
Clifford group dipoles and the enactment of Weyl/Coxeter group W(E8) by entangling gates
Peres/Mermin关于量子力学中无隐变量的论证被用来显示作用于两个量子比特的一对（R，S）纠缠Clifford量子门。由此，Coxeter/Weyl群W（D5）和W（F4）的自然酉表示出现，这也反映在n量子比特克利福德群Cn分裂成偶极子C $\pm$ n中。三量子比特实Clifford群C+ 3和Toffoli门的联合确保了Weyl/Coxeter群W（E8）及其相关群的正交表示。其他涉及的概念是复杂的反射群，BN对，酉群设计和纠缠态的GHZ家庭。
2009-09-29 math-ph math.GR math.MP
Entangling Dipole-Dipole Interactions and Quantum Logic in Optical Lattices
研究了在三维光晶格中利用偶极-偶极相互作用产生中性原子多粒子纠缠的方法。对于紧束缚的原子，偶极相互作用能可以远大于光子散射率，并且在退相干发生之前可以实现两原子态的相干演化。偶极的激发可以根据原子的状态而定，从而允许确定性地产生纠缠。我们推导出选择规则和偶极-偶极相互作用矩阵元的品质因数，碱金属原子具有超精细结构，并被困在局域化的质心状态。提出了用于实现双量子位量子逻辑门（诸如受控相位门和交换门）的不同协议。我们分析了我们的门设计的保真度，不完美的，由于从合作自发发射和相干耦合的逻辑基础之外的退相干。轮廓扩展我们的模型，包括完整的分子相互作用潜力进行了讨论。
1999-10-07 quant-ph
Entangling nuclear spins in distant quantum dots via an electron bus
我们提出了一个协议的确定性产生的纠缠之间的两个合奏的核自旋周围两个遥远的量子点。该协议依赖于在每个量子点中注入具有确定极化的电子以及电子从一个量子点到另一个量子点的相干转移。计算小系统的精确动力学，并使用有效的主方程和近似的非线性运动方程的较大系统，我们能够确认，我们的协议确实产生纠缠均匀和非均匀系统。最后，我们分析了我们的协议在当前几个实验平台上的可行性。
2021-06-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dynamics of the entanglement rate in the presence of decoherence
本文研究了两两相互作用和两组特殊初态时纠缠度的动力学性质。结果表明，对于给定的相互作用和退相干方案，退相干和纠缠之间的竞争导致了两种不同的结果--某些初态可以用来制备纠缠，而另一些则不能。本文还提出并讨论了一个退散和纠缠的判据。
2003-05-24 quant-ph
Individually Addressed Entangling Gates in a Two-Dimensional Ion Crystal
该研究针对二维离子晶体中高保真单独寻址两量子比特纠缠门的实现难题，利用交叉AODs实现低串扰寻址，设计交替寻址门序列，并验证激光强度校准可补偿微运动影响，为大规模离子阱量子计算铺路。
2024-06-20 quant-ph
Entangling two giant atoms via a topological waveguide
本文研究两个二能级巨型原子经 SSH 拓扑波导产生纠缠，分析16种耦合构型与主方程动力学，发现五对构型可显著增强纠缠的延迟突然出现。
2024-05-08 quant-ph
Rapid and Robust generation of Einstein--Podolsky--Rosen pairs with Spin Chains
我们调查的能力，二聚自旋链的缺陷，产生EPR对非常高保真，通过他们的自然动力学。我们提出了两个协议的基础上不同的初始化系统，产生相同的最大纠缠贝尔态后的特征时间。这个纠缠时间可以通过设计链的弱/强耦合比来改变，较大的值会产生指数级更快的量子纠缠操作。我们证明，有一组耦合的特征值，其中产生的纠缠仍然非常高。我们调查的鲁棒性，这两个协议的对角和非对角的混乱。我们的研究结果表明，这两种扰动类型的极强的鲁棒性，高达50%的弱耦合的强度。通过增加耦合比，可以进一步增强对无序的鲁棒性。这些特性的组合使得我们提出的器件适合于在量子信息处理应用中快速和鲁棒地产生Bell态。
2018-04-30 quant-ph
Quantum Control of Qubits and Atomic Motion Using Ultrafast Laser Pulses
脉冲激光器在量子比特的相干控制方面比CW激光器具有显著的优势。本文综述了利用脉冲序列控制单个囚禁原子的内、外态的理论和实验研究进展。确定了两种不同的激光强度制度。当脉冲足够弱，拉比频率$Ω$远小于陷阱频率$\otrap$时，边带跃迁可以被解决，原子-原子纠缠可以以与CW激光器大致相同的方式完成。相比之下，如果脉冲非常强（$Ω\gg \otrap$），则可以组合脉冲自旋相关反冲以创建比陷阱周期快得多的纠缠门。这些快速纠缠门应该在Lamb-Dicke区域之外工作，并且对热原子运动不敏感。
2013-07-01 physics.atom-ph quant-ph
Numerical approaches to entangling dynamics from variational principles
University of Birmingham（伯明翰大学）；Paderborn University（帕德博恩大学）
本文提出基于变分原理的数值方法，用于识别动态场景中的纠缠。通过限制演化到可分离态并离散化变量空间，探讨了线性分裂方法和变分数值积分方案在检测动态纠缠中的应用。
2026-02-05 quant-ph
Systematic error tolerant multiqubit holonomic entangling gates
量子完整门具有对局部噪声的内在弹性，为实现容错量子计算提供了一种很有前途的方法。我们提出利用限制在光学阵列或超导电路中的里德伯原子实现高保真完整$(N+1)$ -量子比特控制门。我们识别了该方案，推导了有效多体哈密顿量，确定了多量子比特门的工作条件。独特地，多量子位门不受系统误差的影响，即，激光参数波动和运动失相，因为在操作期间$N$控制原子大部分保持在非常稳定的量子位空间中。我们发现，$C_N$门可以达到相同的保真度水平，在一个给定的门时间为$N\leq5$在适当的参数选择，和门容忍系统参数的错误，可以进一步提高通过优化脉冲工程。在里德伯原子的情况下，所提出的协议是本质上不同于典型的方案的基础上里德伯封锁或反封锁。我们的研究为用光学阵列或超导电路捕获里德伯原子构建鲁棒的多量子比特门铺平了新的道路。它有助于目前的努力，在发展可扩展的量子计算与被困原子和可制造的超导设备。
2021-11-17 quant-ph
Multi-GHz repetition rate, multi-watt average power, ultraviolet laser pulses for fast trapped-ion entanglement operations
在捕获离子中执行双量子位门操作的传统方法依赖于用激光在运动边带上激发离子，这是一个固有的缓慢过程。实现快速纠缠门协议的一种方式需要合适的脉冲激光器以将门速度增加几个数量级。然而，这种快速纠缠门操作的实现提出了很大的技术挑战，因为所需的激光源不是现成的。为此，我们设计了一种基于频率梳的超快纠缠门源。该源在393.3 nm处以5 GHz重复率产生数百个脉冲能量为$\sim$ 800 pJ的锁模脉冲，并符合实现快速双量子位门操作的所有要求。使用一个单一的，啁啾的紫外脉冲，我们证明了一个快速的绝热通道中的钙$^+$离子。为了验证用于诱导纠缠门的激光系统的适用性和预期性能，我们基于我们的源参数运行模拟。选通时间可以比陷阱周期快，误差接近$10^{-4}$。
2020-12-04 quant-ph
Versatile laser-free trapped-ion entangling gates
我们提出了一个一般理论的激光自由纠缠门与捕获离子超精细量子比特，使用静态或振荡磁场梯度结合一对均匀的微波场对称失谐的量子比特频率。通过转换成一个“双色”的相互作用图片，我们表明，无论是${\hatσ_ϕ\otimes\hatσ_ϕ}$或${\hatσ_{z}\otimes\hatσ_{z}}$几何相位门可以执行。通过选择微波失谐量来确定门基。可以调谐驱动参数以提供与量子比特频率波动的内在动力学解耦。${\hatσ_{z}\otimes\hatσ_{z}}$门可以以一种新的方式实现，这减轻了实验的限制。我们提出了数值模拟的门几何形状假设现实的参数。
2019-01-29 physics.atom-ph quant-ph
The iSWAP gate with polar molecules: Robustness criteria for entangling operations
本文针对极性分子 iSWAP 门对偶极-偶极相互作用强度变化敏感的问题，提出基于微扰的量子最优控制框架和鲁棒性判据，证明通过局部控制打破交换对称性可实现鲁棒时间最优 iSWAP 门，并推广到极性分子热运动噪声情形。
2025-06-02 quant-ph
Entangling two levitated particles in free space via trap modulation and Bayesian feedback
本研究提出一种通过阱振幅调制、库仑耦合结合卡尔曼滤波与线性二次调节器的贝叶斯反馈方案，在低测量效率、低耦合强度下实现自由空间光学悬浮纳米粒子的条件与无条件稳态纠缠，提升了实验可行性。
2025-05-19 quant-ph
Entangling superconducting qubits through an analogue wormhole
我们提出了一个实验装置来测试弯曲时空的作用纠缠提取从真空的量子场的一对人造原子。特别是，我们考虑两个超导量子位耦合到嵌入到一个开放的微波传输线，其中一个合适的外部偏压是能够模仿时空包含一个可穿越的虫洞的dc-SQUID阵列。我们发现超导量子比特可以提取的真空纠缠量取决于虫洞的参数。在某些距离处，在平坦时空中保持可分离的量子比特由于有效虫洞背景的存在而变得纠缠。
2020-09-11 gr-qc quant-ph
Entangling independent particles by path identity
本文利用光子对来源的不可区分性和路径同一性，证明独立粒子无需相互作用、既有纠缠或 Bell 态测量即可建立纠缠，并有望降低量子网络资源需求。
2024-12-04 quant-ph
High-speed and high-connectivity two-qubit gates in long chains of trapped ions
The Australian National University（澳大利亚国立大学）；IonQ, Inc.（IonQ公司）
本文提出了一种基于宽带激光脉冲的快速全对全纠缠门方案，实现长链中多达40个离子的非局部高保真度纠缠操作，展示了在近似均匀链中任意离子对的声子介导纠缠机制。
2026-05-16 quant-ph
Entangling free electrons and optical excitations
本文提出通过塑造自由电子波函数轮廓，选择性激发光学腔中的目标模式，从而在自由电子与光学激发之间产生纯纠缠，并以银纳米颗粒等离激元和无机分子振动为例进行理论验证。
2022-02-01 quant-ph
Error-Resilient Fast Entangling Gates for Scalable Ion-Trap Quantum Processors
The Australian National University（澳大利亚国立大学）；IonQ, Inc.（IonQ公司）
本文提出改进的门搜索方案，实现链中数十离子的局部和非局部两量子比特门，通过多目标机器设计方法减少误差影响，演示在当前线性离子阱处理器中实现微秒级高保真两量子比特门的可行性。
2026-05-16 quant-ph
Multimode interferometry for entangling atoms in quantum networks
我们将一个腔增强的光物质接口与集成到光子芯片上的多模干涉仪（MMI）结合在一起，并展示了这种混合系统在量子网络中定制分布式纠缠的潜力。MMI的工作原理是利用一个87 Rb原子与高精细光学腔强耦合产生的窄带光子对。光子探测事件之间的非经典符合显示没有损失的相干性时，通过MMI的这些光子的干涉对相比，直接测量的双光子可见性使用Hong-Ou-Mandel干涉分束器。这证明了集成多模电路调解由光子量子比特互连的量子网络中的远程固定节点的纠缠的能力。
2018-11-29 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
A Universal Quantum Computer From Relativistic Motion
University of Innsbruck（因斯布鲁克大学）；Perimeter Institute for Theoretical Physics（皮尔姆研究所）；University of Waterloo（滑铁卢大学）；Institute for Quantum Computing（量子计算研究所）
本研究提出一种基于相对论运动的变分量子线路通用量子计算架构，通过量子场介导纠缠与调控量子比特运动构建通用门集，推导了保真度下界并验证了量子傅里叶变换的实现可行性。
2025-05-15 cs.LG gr-qc quant-ph
Comment on ``Experimental Nonlocality Proof of Quantum Teleportation and Entanglement Swapping''
在quant-ph/0201134中，Jennewein等人报告了在各种条件下证明纠缠交换的实验。在一个例子中，他们声称在对一对光子进行任何纠缠操作之前，这对光子已经表现出了贝尔不等式的违反。然而，在这种情况下，贝尔不等式违反的结果从后选择的数据，而不是从量子非局域性。
2002-02-04 quant-ph
Quantum Consensus Dynamics by Entangling Maxwell Demon
我们引入了一个Maxwell妖，它可以产生多体纠缠，对抗比特翻转噪声，这使我们能够获得量子优势。采用用于观点动力学接近共识的投票者模型的协议，恶魔随机选择一个量子比特对，并进行量子反馈控制，连续重复。我们推导出的熵减少和工作提取率的恶魔的操作，这是由恶魔获得的量子经典互信息和反馈控制的绝对不可逆性之间的竞争的上限。我们发现的上界对应于一类麦克斯韦恶魔下的热力学第二定律的重新制定，产生多体纠缠的工作物质。
2021-10-04 cond-mat.stat-mech quant-ph
