Multifractality in the fidelity of the Toffoli gate
我们分析了工程Toffoli门的保真度的多重分形。利用量子控制方法，我们定义了几个优化问题，其全局解实现了XY海森堡相互作用的三个量子比特链中的门。我们通过引入$1/f$噪声形式的缺陷来扰动系统。多重分形分析表明，当用于呈现保真度的优化控制脉冲对interqubit耦合强度的变化不太敏感时，栅极保真度的多重分形程度增加。
2014-09-15 quant-ph
Trapped-ion quantum logic gates based on oscillating magnetic fields
振荡磁场和场梯度可以用于实现单量子比特旋转和纠缠多量子比特量子门，用于捕获离子量子信息处理（QIP）。随着在微制造的表面电极陷阱的电流产生的字段，它应该是可能的，以实现门的速度是可比的光诱导门的离子晶体和电极表面之间的现实距离。磁场介导的门有可能显着减少开销的激光束控制和运动状态初始化相比，目前的QIP实验与捕获离子，并将消除自发散射，在激光介导的门退相干的基本来源。
2008-05-14 quant-ph
Scaling Ion Trap Quantum Computation through Fast Quantum Gates
我们提出了一种方法来实现可扩展的量子计算的基础上的快速量子门上的一个阵列的捕获离子，而不需要离子穿梭。条件量子门获得任何相邻的离子通过自旋依赖的加速离子从周期性的光子踢。门被证明是强大的阵列中的所有其他离子的影响和不敏感的离子的温度。
2004-01-29 quant-ph
Quantum control for high-fidelity multi-qubit gates
纠错的量子控制对于量子计算机的实际应用至关重要。我们解决单次多量子比特门的量子最优控制问题，将其作为哈密顿模型的可行性问题，然后用标准的全局优化软件求解。我们的方法产生更快的高保真度（$>$ 99.99\%）的单发三量子比特门控制比以前获得的，我们的方法使我们能够解决快速高保真度四量子比特门的量子控制问题。
2019-05-04 quant-ph
Generally noise-resilient quantum gates for trapped-ions
提出一种针对囚禁离子链的纠缠门方案，在多种误差源下利用激发态运动实现高保真度操作，包含所有运动模式并增强对加热效应和失谐误差的鲁棒性，助力构建可扩展量子计算机。
2024-04-19 quant-ph
A quantum phase gate implementation for trapped ions in thermal motion
提出了一种利用单驻波激光脉冲实现热运动囚禁离子量子控制相位门的新方案。该方案不采用旋转波近似，而是利用算子的反旋转项。我们还证明了同样的方案可以用来产生最大纠缠态的$N$囚禁离子由一个单一的激光脉冲。
2002-04-30 quant-ph
Decoherence and fidelity in ion traps with fluctuating trap parameters
我们考虑两种不同类型的波动在离子阱的潜力：外部波动电场，这会导致统计运动（"摆动"）的离子相对于中心的陷阱，和波动的弹性常数，这是由于波动的交流分量的电位施加在保罗陷阱的离子。我们写下这两种情况下的主方程，平均噪声，获得加热的离子的表达式。我们将我们的结果与以前的结果进行了比较，在离子阱中的远距离共振光阱和加热。波动的外部电场对量子门操作（受控非）的影响是确定的，并导出该操作的保真度。
1998-12-17 quant-ph
Scaling Trapped Ion Quantum Computers Using Fast Gates and Microtraps
基于离子阱产生可扩展的量子信息处理平台的大多数尝试都集中在分段阱中离子的穿梭上。我们表明，基于快速门的微陷阱阵列的架构将优于基于离子穿梭的架构。该系统需要更高功率的激光器，但不需要操纵电势或离子穿梭。这改善了光学访问，降低了陷阱的复杂性，并减少了靠近离子的导电表面的数量。快速门的使用也消除了对门时间的限制。门的性能被证明是鲁棒的激光重复频率和陷阱阵列中的许多离子的存在下的限制。
2018-05-28 quant-ph
High-fidelity resonator-induced phase gate with single-mode squeezing
我们提出利用窄带单模压缩驱动来提高电路QED中两量子比特共振诱导相位门的保真度。我们发现存在一个最佳的压缩角和强度，擦除量子比特的“哪条路径”的信息泄漏出腔，从而最大限度地减少量子比特退相在这些门。我们的门保真度的分析结果是在良好的协议与级联主方程，考虑到压缩辐射源的动力学的数值模拟。与现实的参数，我们发现，这是可能的，以实现一个控制相位门的门时间为200 ns和平均失真的$10^{-5}$。
2016-01-13 quant-ph
High-fidelity, high-scalability two-qubit gate scheme for superconducting qubits
高质量的双量子比特门操作对于可扩展的量子信息处理至关重要。通常，当系统变得更加集成时，栅极保真度会受到影响。因此，非常需要低错误率、易于缩放的双量子位门方案。在这里，我们实验证明了一种新的双量子比特门方案，利用固定频率的量子比特和超导量子线路中的可调谐耦合器。该方案需要较少的控制线，减少串扰效应，简化校准过程，但产生的控制Z门在30 ns的高保真度为99.5%，来自交错随机基准测试方法。误差分析表明，门误差主要是相干限制的。我们的演示为大规模实现高保真量子操作铺平了道路。
2020-12-22 quant-ph
Scalable quantum computation with fast gates in two-dimensional microtrap arrays of trapped ions
我们从理论上研究了在二维微阱结构中使用快脉冲双量子比特门进行囚禁离子量子计算。在一个维度上，这样的快速门是最佳的最近的邻居之间时，我们研究的推广到一个二维的几何形状。我们证明，快速脉冲门能够实现高保真度的纠缠操作离子在相邻的陷阱比捕获周期更快，实验证明激光重复率。值得注意的是，我们发现，在不增加门的持续时间，高保真门是可以实现的，即使在大型阵列与数百个离子。为了证明这个建议的有用性，我们调查这些门的应用程序的40模费米-哈伯德模型的数字模拟。这也证明了为什么连接任意离子对所需的较短的门链使这种几何形状非常适合大规模计算。
2020-07-02 quant-ph
A simple trapped-ion architecture for high-fidelity Toffoli gates
我们讨论了一个简单的架构，量子Toffoli门实现使用三个被困离子。门，这在原则上可以实现一个单一的激光诱导操作，是有效的，而一般的条件下，是惊人的鲁棒性（在任何实验现实的范围内的值）对失相，加热和随机波动的哈密顿参数。我们提供了一个完整的表征酉和噪声影响的门使用三量子比特量子过程层析成像。
2010-12-08 quant-ph
A high fidelity heralded squeezing gate
在连续变量量子计算\cite{PRA79062318,PRL112120504}中，一个能压缩任意输入态的通用压缩门是必不可少的。然而，在目前的现有技术水平的技术\cite{PRA90060302,PRL106240504}中，这样的门的保真度最终受限于创建无限能量的压缩真空模式的需要。在这里，我们绕过这个基本的限制，通过使用一个预示着挤压门。我们提出并实验证明了一个压缩门，可以实现近单位保真度的相干输入态。特别地，对于\SI{2.3}{\dB}的目标压缩，我们报告了\SI{98.5}{\%}的保真度。即使当以相同的检测效率为基准时利用\SI{15}{\dB} ~ \cite{PRL117110801}的当前最佳可用的挤压，该结果也不能由常规方案再现。我们的技术可以应用于非高斯态，并提供了一个有前途的途径，对高保真度的门操作和容错量子计算。
2020-06-01 quant-ph
Quantum Gate Fidelity in Terms of Choi Matrices
利用Choi矩阵计算和比较了量子信道的量子门保真度，得到了新的结果。我们扩展了最近的工作，表明存在非对偶对的量子信道具有相等的门保真度，通过提供一个明确的表征所有这样的通道。我们使用我们的表征表明，当维度为2（或3，在稍强的假设下）时，两个通道的门保真度相等，当且仅当它们的差等于一些酉映射及其对偶的差--当维度为4或更大时，这一事实已被证明是错误的。我们还提出了一个公式的最小门保真度的通道中的一个很好的研究规范的压缩其Choi矩阵。因此，接下来有几种新的方法来限制和近似最小门保真度，包括一个简单的半定程序来计算量子比特通道。
2011-11-07 quant-ph
The experimental realization of high-fidelity `shortcut-to-adiabaticity' quantum gates in a superconducting Xmon qubit
基于“捷径绝热”（STA）方案，我们在超导Xmon量子比特系统中设计并实验实现了一组高保真单量子比特量子门。通过精确的微波控制，量子比特被驱动以在反非绝热场的帮助下遵循快速的“绝热”轨迹，并通过绝热门校正导数去除。量子过程层析成像和交叉随机基准测试的实验结果表明，我们设计的STA量子门的过程保真度高于94.9%，门的保真度高于99.8%，非常接近于99.9%的门保真度。在STA协议下成功实现了一种替代的高保真度量子门。
2018-04-23 quant-ph
Geometric quantum gate for trapped ions based on optical dipole forces induced by Gaussian laser beams
我们提出了一个量子逻辑门的实现通过内部状态依赖的位移的离子在一个线性的保罗陷阱所造成的光学偶极力。基于系统动力学的一般量子分析，我们考虑碱土金属离子的具体实现。对于实验上真实的参数，可以获得低至$10^{-4}$的门不稳定性。
2004-06-25 quant-ph
Quantum gates with "hot" trapped ions
我们提出了一个方案，执行一个基本的两个量子比特门之间的两个被困离子使用原子干涉的想法。与J. I. Cirac和P.Zoller，Phys.Rev.Lett. 74，4091（1995），它不需要激光冷却到运动基态。
1997-12-04 quant-ph
Native multiqubit Toffoli gates on ion trap quantum computers
我们研究了在离子阱量子计算机上实现n-控制量子比特Toffoli门和选择门的详细方案，特别是那些将离子穿梭到相互作用区的方案。我们确定这些门的预期性能与现实参数的离子阱量子计算机，并考虑到交换积分的时间变化。这使我们能够估计由于自旋-声子纠缠的误差。虽然实现这些门存在挑战，因为它们的性能总是有一定程度的误差，但它们在当前的硬件上应该是可行的，但它们可能太慢，无法有效地用于噪声中等规模量子计算机上的量子代码。
2021-02-28 quant-ph
Error-resistant Single Qubit Gates with Trapped Ions
相干操作构成的单和多量子位量子门与捕获离子的实施证明，对实验参数和固有的不确定性的系统参数的变化是强大的。特别是，使用最优控制理论开发的脉冲被证明是第一次与被困离子。它们的性能作为误差参数的函数进行了系统的研究和比较复合脉冲。
2006-12-13 quant-ph
Single-qubit-gate error below 10^-4 in a trapped ion
对于一个9 Be+俘获离子超精细态量子比特，我们证明了每个随机化单量子比特门的错误概率为2.0（2）x 10^-5，低于通常被认为足以用于容错量子计算的阈值估计10^-4。9 Be+离子被捕获在微制造的表面电极离子阱上方，并利用施加到阱电极的微波进行操纵。实现低单量子比特门错误是构建可扩展量子计算机的重要一步。
2012-04-19 quant-ph
From randomized benchmarking experiments to gateset circuit fidelity: how to interpret randomized benchmarking decay parameters
随机基准测试（RB）协议已经成为一个重要的工具，提供一个有意义的部分表征实验量子操作。虽然已知RB衰减率能够估计门独立马尔可夫噪声下这些操作的平均保真度，但在门相关噪声下，该速率更难以严格解释。在本文中，我们证明了单量子比特RB衰变参数$p$与门集电路保真度的衰变参数一致，这是一种新的品质因数，它表征了门集操作的任意电路的预期平均保真度。我们还证明，在高保真单量子比特实验的限制下，平均门保真度和RB实验结果之间可能存在的惊人脱节可以简单地解释为门与状态准备和测量程序之间的基础失配，即标记泡利矩阵的单一自由度。基于数值证据和物理动机的参数，我们推测，这些结果也适用于更高的维度。
2018-09-10 quant-ph
Pulsed force sequences for fast phase-insensitive quantum gates in trapped ions
我们展示了如何创建任意速度之间的被困离子的量子门，使用激光行走波，与完全不敏感的光学相位漂移，只需要冷却到兰姆-迪克制度。我们提出的脉冲序列，满足要求，很容易在实验室中产生。
2013-12-19 quant-ph
High Fidelity Single-qubit Gates of a Single Neutral Atom in the Magic-Intensity Optical Dipole Trap
我们演示了在单个中性原子中的高保真单量子比特门操作。原子被囚禁在最近发明的具有更稳定磁场的魔强光偶极阱（MI-ODT）中。MI-ODT有效地减轻了光位移的不利影响，从而充分提高了单量子位门的性能。门电路采用微波驱动，采用随机基准测试方法对门电路的保真度进行了表征。我们得到了一个平均错误的$3.0(7)\times10^{-5}$，这是远远低于错误阈值（$10^{-4}$）的容错的Clifford门。这种误差主要由量子比特的退相引起，实验测量了与Clifford门相关的相干时间。这项工作是构建可扩展量子计算机的重要一步，其中中性原子被困在MI-ODT阵列中。
2017-12-18 quant-ph
Further quantum-gate methods using selective displacement of trapped ions
我们考虑利用离子的状态选择性位移来设计囚禁离子的量子门。我们推广以前的工作，以治疗任意分离的陷阱。这需要估计库仑相互作用引起的非谐性的影响。我们表明，它的影响总是足够小，允许高保真度。特别地，该方法可以应用于同一阱中的两个离子。我们还表明，非相邻离子之间的门，因此Toffoli（三量子位控制非）门，可以实现。我们讨论了如何将该门应用于编码在无消相干子空间中的逻辑量子比特。|01>，|10>}，其中每对离子存储单个量子位。我们还建议替代自旋回波方法，以抑制不必要的条款的演变。
2004-02-06 quant-ph
Quantum gates implementations in the separated ion-traps by fast laser pulses
提出了一种在被单独囚禁的离子之间实现通用量子门的方法。代替用于操纵离子-离子耦合的典型绝热操作，这里通过使用快速激光脉冲非绝热地实现离子之间的可切换耦合。因此，离子之间所需的量子门可以通过仅使用一系列激光脉冲来实现。该方案可以方便地推广到具有可伸缩离子阱的量子计算中。
2012-11-27 quant-ph
High-fidelity three-qubit iToffoli gate for fixed-frequency superconducting qubits
研究固定频率超导量子比特中高保真三比特 iToffoli 门的实现，基于交叉共振效应并同步施加微波脉冲，达到 98.26% 的过程保真度，为多比特门开发开辟了新路径。
2023-06-29 quant-ph
Implementation of quantum gates and preparation of entangled states in cavity QED with cold trapped ions
提出了一种在单模光腔中利用冷囚禁离子实现量子计算基本门和制备纠缠态的方案。一般的量子计算可以用囚禁离子的运动态和腔态作为量子比特来实现。我们也可以在这样的系统中产生不同种类的纠缠态而不需要态约减，并且可以将量子态从一个阱中的离子转移到另一个阱中的离子。实现我们的计划的实验要求进行了讨论。
2002-07-29 quant-ph
Two-qubit controlled phase gate based on two nonresonant quantum dots trapped in a coupled-cavity array
提出了一种在非小跳变极限条件下，利用两个耦合光子晶体腔中的两个不同量子点，在经典激光场驱动下实现量子控制相位门的方案.在门操作期间，量子点都不被激发，而系统可以根据量子点的不同状态获得不同的相位。与单量子位操作一起，可以实现双量子位控制的相位门。
2011-04-13 quant-ph
Trapped ion scaling with pulsed fast gates
用于捕获离子的快速纠缠门相对于实现的门提供了极大改善的门操作时间，以及捕获缩放的方法。门对邻近的离子只涉及本地离子时，执行足够快，我们发现，即使是一个快速的门之间的遥远的离子与几个自由度恢复所有的运动模式给予更严格的门速度条件。我们比较脉冲快速门计划，定义的时间尺度比陷阱周期快，并发现我们提出的计划有不太严格的要求，激光重复率为实现任意门时间目标和不确定性远低于$10^{-4}$。通过扩展门计划的离子晶体，我们探讨了在大的晶体中耦合相邻的离子对的门保真度的离子数的影响。离子间距离决定门时间，并且重复率或相应地激光功率的五倍增加将失真降低了几乎两个数量级。我们还应用我们的快速门计划纠缠的第一个和最后一个离子在晶体中。随着晶体中离子数目的增加，需要显著增加激光功率以提供对应于高于0.99的保真度的短选通时间。
2016-01-13 quant-ph
Robust Hadamard gate for optical and ion trap holonomic quantum computers
我们考虑一种可能的实现阿达玛门的光学和离子阱完整量子计算机。解析地导出了决定门稳定性的保真度与单模压缩参数控制误差的关系式。我们证明了通过这个表达式的压缩控制误差的抵消高达四阶的幅度。
2005-03-30 quant-ph
Variability and Fidelity Limits of Silicon Quantum Gates Due to Random Interface Charge Traps
硅为量子计算的硬件实现提供了一个有吸引力的材料平台。本研究发展一种微观随机模拟方法来模拟硅金属氧化物半导体（MOS）量子门中随机界面电荷陷阱的效应。统计结果表明，在同位素纯硅中使用快速双量子位门，硅基双量子位量子门的保真度>98%，达到最新MOS界面质量的概率为75%。通过使用复合门脉冲，保真度可以进一步提高到>99.5%，概率为75%。然而，量子门器件之间的变化主要是由于每个器件的陷阱数量少。结果突出了由于随机电荷陷阱和潜在的可变性考虑的重要性，以提高基于硅的量子计算的保真度。
2020-11-11 quant-ph
Process tomography of ion trap quantum gates
利用俘获离子进行量子信息处理的关键构件是受控非量子门。在本文中，两个不同的序列的激光脉冲实现这样的门操作进行了分析，使用量子过程层析成像。单门操作的保真度高达92.6（6）%，两个级联门操作的保真度高达83.4（8）%。通过过程层析成像，我们评估了不同的实验实现的门的性能，并证明了振幅整形激光脉冲的优势，简单的方形脉冲。我们还研究了级联门的性能是否可以从单门的分析中推断出来。
2006-09-29 quant-ph
High-fidelity and robust controlled-Z gates implemented with Rydberg atoms via echoing rapid adiabatic passage
本文提出一种基于里德伯原子的回波快速绝热跃迁方案，实现高保真度（>0.9995）的CZ门，并可扩展至多比特门，具有强鲁棒性。
2024-08-29 quant-ph
Micromotion-Enhanced Fast Entangling Gates For Trapped Ion Quantum Computing
捕获离子系统中的RF引起的微运动通常被最小化或规避，以避免绝热过程（例如多离子门操作）的非共振耦合。非绝热纠缠门（所谓的“快速门”）不需要特定运动边带的分辨率，因此不限于比捕获周期更长的时间尺度。我们发现，设计用于无微动环境的快速门在微动的存在下显着降低了保真度。我们表明，当快速门的设计考虑到RF引起的微动，他们可以，事实上，在没有微动的情况下，执行快门。由于激光引起的状态相关力引起能量偏移，该能量偏移被产生微运动的状态无关力放大。这种增强存在于所有捕获参数中，并且对实验误差的现实来源具有鲁棒性。这一结果为可扩展的2D架构上的快速双量子位纠缠门铺平了道路，其中微动必须存在于至少一个离子间轴上。
2020-02-24 quant-ph
Process fidelity estimation of linear optical quantum CZ gate: A comparative study
我们提出了一个系统的比较不同的方法的保真度估计的线性光量子控制Z门实现的双光子干涉的部分偏振分束器。我们已经利用了一个线性保真度估计的基础上的蒙特卡罗抽样技术，以及一个非线性估计的基础上极大似然重建的一个完整的量子过程矩阵。此外，我们还计算了由两个相互无偏基的平均量子态量子数决定的量子门保真度的下限。为了探测各种制度的操作的门，我们引入了一个可调延迟线之间的两个光子。这使我们能够从高保真操作转移到光子变得可区分的状态，并且该方案的成功概率显着取决于输入状态。我们详细讨论了可能影响门保真度估计的系统效应。
2014-03-19 quant-ph
Performance of quantum phase gates with cold trapped atoms
我们研究了在微阱中用冷中性原子实现的量子相位门的性能，当采用非谐陷阱时，有限温度的影响也被考虑在内。发现非谐性和温度都对量子门的性能造成限制。我们提出了一个定量分析的问题，并表明，相位门具有高品质的性能，目前或在不久的将来在实验室中实现的实验值。
2003-12-08 quant-ph
High Fidelity Quantum Gates for Trapped Ions under Micromotion
二维或三维Paul陷阱可以限制大量的离子形成Wigner晶体，这将为可扩展的量子计算提供理想的架构，除了微动，微动被广泛认为是高保真量子门的杀手。令人惊讶的是，在这里，我们表明，微动是不是一个障碍，在所有的高保真度量子门的设计，即使微动的幅度是显着超出了兰姆-迪克条件的要求。通过精确求解量子Mathieu方程，以四极Paul阱中的两个离子为例，说明了微动条件下门的设计原理。提出的微动量子门可以推广到多离子情况，为可扩展的囚禁离子量子计算开辟了新的途径。
2014-03-29 quant-ph
Trapped-Ion Entangling Gates Robust Against Qubit Frequency Errors
纠缠操作是大规模量子信息处理的必要工具，但是随着量子比特数量的增加，实验的不完善性会阻止当前方案达到足够的纠缠度。在这里，它是数字显示如何多色调的标准陷阱离子纠缠门的推广，可以同时对噪声和错误设置的频率的各个量子比特鲁棒。这放松了捕获场所需的均匀性程度，使物理上更大的系统更实用。
2020-04-15 quant-ph
Phase Control of Trapped Ion Quantum Gates
有几种已知的方案用于纠缠捕获的离子量子比特用于大规模量子计算。大多数是基于离子和外部光场之间的相互作用，将捕获离子的内部量子位态耦合到它们的库仑耦合运动。在本文中，我们研究了这些运动门计划的敏感性，通过嘈杂的外部控制领域引入的相位波动，并提出了技术来抑制所产生的相位退相干。
2005-05-27 quant-ph
Efficient experimental design of high-fidelity three-qubit quantum gates via genetic programming
我们已经设计了有效的量子线路的三量子比特Toffoli（控制-控制非）和Fredkin（控制-交换）门，通过遗传编程方法优化。由此获得的门实验上实现的三量子位NMR量子信息处理器，具有高保真度。Toffoli和Fredkin门与单量子位Hadamard门一起形成了量子计算的通用门集，并且是几种量子算法的重要组成部分。遗传算法是一种基于自然选择和生物遗传学逻辑的随机搜索算法，已广泛应用于量子信息处理应用中。数值优化的三量子位量子门的射频脉冲轮廓实现了$> 99\%$保真度。在实验实现的脉冲具有短持续时间并且可以以高保真度实现的约束下进行优化。因此，门的实现不会遭受射频偏移误差或门动作期间的退相干的削弱效应的缺点。我们证明了我们的脉冲序列的优势，通过比较我们的结果与现有的实验方案。
2017-07-02 quant-ph
A Study on Fast Gates for Large-Scale Quantum Simulation with Trapped Ions
大规模数字量子模拟需要数千个基本纠缠门来构建模拟动力学。尽管在各种小规模模拟中取得了成功，但量子信息处理平台迄今未能展示出系统地优于经典模拟器所需的精确控制和可扩展性的组合。我们分析了如何快速的门可以使捕获离子量子处理器实现必要的可扩展性，以超越经典计算机而无需纠错。我们分析了一个大规模的数字模拟器的性能，并发现，保真度约为70%是可实现的π脉冲不稳定性低于$10^{-5}$在陷阱受到现实率的加热和退相。这种可扩展性依赖于快速门：纠缠门比陷阱周期更快。
2017-04-30 quant-ph
Generation of two-mode nonclassical motional states and a Fredkin gate operation in a two-dimensional ion trap
我们提出了一个有效的方案，利用二维简谐势阱中离子的振动运动产生双模SU（2）宏观量子叠加态、纠缠数态和纠缠相干态.我们还表明，同样的计划可以用来实现Fredkin门操作。
2001-04-19 quant-ph
Direct estimation of minimum gate fidelity
随着当前对构建量子计算机的兴趣，强烈需要精确且有效地表征量子门实现中的噪声。量子门性能的关键量度是最小门保真度，即，门的保真度，在所有输入状态下最小化。传统上，最小保真度的估计，首先准确地重建全门过程矩阵使用量子过程层析成像（QPT）的实验过程。然后，进行数值最小化以找到最小保真度。然而，众所周知，QPT是昂贵的，如果目标只是估计一个数字，我们可能会做得更好。在这项工作中，我们提出了一个混合的数值实验计划，采用数值无梯度最小化（GFM）和实验目标保真度估计过程直接估计的最小保真度，而无需重建的过程矩阵。我们比较这一替代方案，称为QPT保真度估计，不使用QPT，但直接采用最小的门保真度作为终止标准。因此，这两种方法都可以被认为是直接估计方案。一般的理论界建议一个显着的资源节约GFM计划QPT保真度估计，然而，特定类别的噪声的数值模拟表明，这两种方案具有相似的性能，提醒我们需要谨慎使用一般的界限时，具体的例子。然而，GFM计划，提出了未来的资源成本的改善潜力，甚至更有效的GFM算法的发展。
2020-08-19 quant-ph
Quantum controlled phase gate based on two nonresonant quantum dots trapped in two coupled photonic crystal cavities
提出了一种利用两个不同的量子点在两个耦合的光子晶体腔中被捕获并由经典激光场驱动实现双量子比特量子相位门的方案。在门操作期间，腔模和量子点都没有被激发，因此退相干可以被抑制。该系统可以根据量子点的状态获得相位，从而实现可控相位门。
2011-01-15 quant-ph
Fast cooling of trapped ions using the dynamical Stark shift gate
本文提出了一种基于快速动态斯塔克位移门的囚禁离子激光冷却方案。由于这种冷却方法不包含非共振载流子跃迁，即使在行波光场中也实现了低的最终温度。所提出的方法可以在脉冲或连续模式下操作，并且也适用于在强磁场梯度中使用微波寻址的离子阱。
2006-07-27 quant-ph
Asymmetric quantum Rabi model, trap-dipole resonance, and quantum gates with optically trapped ultracold polar molecules
Center for Theoretical Physics and School of Physics and Optoelectronic Engineering, Hainan University（海南大学理论物理中心及物理与光电工程学院）
本文发现光阱中超冷极性分子的量子化运动可实现非对称量子拉比模型，并导致陷阱-偶极共振，通过引入快速iSWAP门和任意控制相位门，实现了高保真度的量子计算。
2026-05-22 quant-ph
Bounding quantum gate error rate based on reported average fidelity
量子计算的显著实验进展的例证是最近宣布的令人印象深刻的平均门量子数超过99.9%的单量子位门和99%的双量子位门。虽然这些高数字让人乐观地认为容错量子计算是触手可及的，但平均门保真度与容错要求之间的联系并不直接。在这里，我们使用报告的平均门保真度来确定量子门错误率的上限，这是评估容错量子计算进展的适当度量，我们证明了这个界限对于一般噪声是渐近紧的。虽然这个界限是不太可能饱和的实验噪声，我们使用明确的例子表明，该界限表示真实的错误率和报告的平均保真度之间的实际偏差。我们引入泡利距离作为这种偏差的度量，我们表明，泡利距离的知识，使更严格的估计错误率的量子门。
2015-12-27 quant-ph
Robust, self-consistent, closed-form tomography of quantum logic gates on a trapped ion qubit
我们介绍并实验证明：（1）一个称为“门集层析成像”（GST）的框架，用于自洽地表征黑盒量子器件上的整个量子逻辑门集;（2）一个显式的线性反转门集层析成像（LGST）的封闭形式协议，其可靠性与诸如局部极大似然值等病理无关;以及（3）一种简单的协议，用于在不参考目标门的情况下，基于其预测一组测试实验的良好程度，客观地对断层摄影估计的准确性进行评分。我们使用门集层析术来表征单个捕获离子量子比特上的一组Clifford生成门，并比较（i）标准过程层析术;（ii）线性门集层析术;和（iii）极大似然门集层析术的性能。
2013-10-16 quant-ph
Realization of high-fidelity CZ gates in extensible superconducting qubits design with a tunable coupler
高保真双量子比特门是实现大规模量子计算和模拟的基础。可调谐耦合器设计用于减少多量子比特系统中的寄生耦合和频率拥挤的问题，因此被认为是有利的。在这里，我们设计了一个可扩展的5量子比特系统，其中中心transmon量子比特可以通过电容可调谐耦合器耦合到每四个近邻量子比特，并通过操纵中心量子比特和一个近邻量子比特实验演示了高保真度控制相位（CZ）门。采用斑点纯度基准测试（SPB）和交叉熵基准测试（XEB）对直拉门的纯度保真度和保真度进行了评估。CZ门的平均纯度保真度为99.69 $\pm$ 0.04%，CZ门的平均纯度保真度为99.65 $\pm$ 0.04%，即控制误差约为0.04%。我们的工作将有助于解决大规模量子系统实现中的许多挑战。
2021-09-13 quant-ph
Implementing High-fidelity Two-Qubit Gates in Superconducting Coupler Architecture with Novel Parameter Regions
超导耦合器电路由于其可调谐性和可扩展性的优势而受到广泛关注。虽然已经实现了具有低误差的单量子比特门，但耦合器架构中的高保真双量子比特门仍然具有挑战性。本文特别注意检查门误差源，并主要集中在相关的物理机制的ZZ寄生耦合使用系统的有效哈密顿方法。受益于有效的哈密顿量，我们提供了简单和直接的洞察ZZ寄生耦合，以前从数值和实验的角度进行了研究。分析结果为消除ZZ寄生耦合提供了精确的定量条件，并触发了四个新的可实现的参数区域，在这些区域中有望实现更高保真度的双量子比特门。除了数值模拟之外，我们还成功地驱动了两个量子位门误差的简单分析结果，从中可以理解量子位能量弛豫效应和ZZ寄生耦合之间的权衡效应，并且可以直接估计所产生的两个量子位门误差。我们的研究为在超导耦合器架构中实现高保真双量子比特门开辟了新的机会。
2021-05-27 quant-ph
Fidelity decay in trapped Bose-Einstein condensates
利用量子保真度（Loschlaughecho）的概念研究了玻色-爱因斯坦凝聚体的量子相干性。冷凝物被限制在一个细长的非谐势阱中，并受到一个小的随机势的作用，例如由激光散斑产生的势。数值实验表明，量子保真度保持恒定，直到一个临界时间，之后它突然下降，在一个单一的陷阱振荡周期。临界时间依赖于凝聚原子的数目和微扰的振幅。这种行为可以通过测量两种在稍微不同的势中演化的凝聚体的干涉条纹来观察。
2008-01-29 quant-ph
Minimal measurements of the gate fidelity of a qudit map
我们得到了作用于量子点的线性映射的平均门保真度的一个简单公式。它是由纯态制备的最小集合给出的，从实验的角度来看，这可能是有趣的。这些准备可以被看作是某些最小正算子值测度的结果。我们的结果与这些广义测量的连接进行了简要讨论。
2002-07-26 quant-ph
Dissipation-assisted quantum gates with cold trapped ions
结果表明，通过同时施加两个激光场，可以一步实现两个量子比特的相位门和冷囚禁离子的基态之间的SWAP操作。在门操作期间的冷却是可能的，而不干扰计算，并且该方案不需要用于交感冷却的第二离子种类。相反，冷却激光器甚至稳定了系统的期望时间演变。这提供了与离子到共同振动模式的反耦合常数几乎相同数量级的门操作时间。
2002-09-19 quant-ph
Spin-dependent forces on trapped ions for phase-stable quantum gates and motional Schrodinger-cat states
用于捕获离子量子逻辑门的FIGH方案使用双色激光场通过“自旋相关力”将内部量子比特态与外部运动耦合。“我们在这种耦合中引入了一个新的自由度，降低了它对相位退相干的敏感性。我们证明了一个单一的捕获$^{111}$镉$^+$离子的双色自旋相关的力量，并显示所产生的“薛定谔猫”运动状态的相位相干性取决于光谱的光场的安排。这直接适用于多个离子上的纠缠门的操作。
2004-11-09 quant-ph
