Bloch-Siegert Shift in a Hybrid Quantum Register: Quantification and Compensation
结合不同类型量子位的吸引人的性质的量子寄存器对于许多不同的应用是有用的。它们也带来了许多挑战，通常与不同类型量子位之间耦合强度的巨大差异有关。一个例子是交变电磁场对特定门操作不针对的量子位的跃迁的非共振效应。这里所研究的例子被称为布洛赫-西格特位移。除非这些位移被考虑到，如果可能的话，补偿，否则它们可以完全破坏量子寄存器中包含的信息。在这里，我们定量研究这种影响的重要例子中的氮空位（NV）中心的金刚石，并演示如何可以消除。
2018-06-07 quant-ph
Atomic interactions for qubit-error compensations
实验缺陷会导致量子系统中的相位和布居误差。我们提出了一种方法来补偿酉误差也影响人口的量子比特状态。这是通过目标量子位与附加控制量子位的相互作用来实现的。我们表明，我们的方法适用于单光子和双光子激发计划。在第一种情况下，我们研究了两个简化模型（i）一个两能级系统，其中的相互作用对应于一个有效的能级移动和（ii）一个三能级一个描述两个量子比特在贝尔三重态子空间。在第二种情况下，相反，双STIRAP过程中提出了相当的补偿效率相对于单光子的情况。
2021-11-03 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
On Preparing Entangled Pairs of Polarization Qubits in the Frequency Non-Degenerate Regime
讨论了基于双光子制备任意偏振态的量子晶体方案在实际应用中存在的问题。考虑了频散效应的影响，论证了即使在连续泵浦情况下，在频率非简并情况下进行群速度色散补偿的必要性。这种补偿的方法提出并实验实现。揭示了制备双光子态质量的物理限制。
2010-08-31 quant-ph
Device-independent certification of the teleportation of a qubit
我们想在黑盒场景中证明，模拟量子比特隐形传态的两方确实在使用量子资源。如果主动补偿是模拟的一部分，那么完美的隐形传态就可以用纯粹的经典手段来伪造。如果主动补偿没有实现，经典的模拟必然是不完美的：在这种情况下，我们只使用观察到的统计数据提供了量子性认证的界限。通常的品质因数，即远距传送的平均保真度，在黑箱评估的情况下，结果证明是对可用统计信息的粗粒度处理。
2013-08-01 quant-ph
Spatially uniform single-qubit gate operations with near-field microwaves and composite pulse compensation
我们提出了一个微加工的表面电极离子阱与一对集成波导，产生一个常设的微波场与171 Yb+超精细量子位共振。波导被设计成将波的波腹定位在阱的中心附近，从而导致沿阱轴的最大场幅度和均匀性。通过校准波导电流的相对幅度和相位，我们可以控制微波场的极化，以减少非谐振耦合到不需要的塞曼子能级。我们证明了在800 μ m的微波相互作用区域内，拉比频率的变化小于6%的情况下，单量子比特π旋转的速度为1 μ s。完全补偿脉冲序列进一步改善了跨该相互作用区域的X门的均匀性。
2013-04-24 physics.atom-ph quant-ph
Improving performance of logical qubits by parameter tuning and topology compensation
在约束相互作用拓扑的量子退火协议中，任意成对伊辛模型的优化或采样可以通过小嵌入过程来实现。感兴趣的逻辑问题被转换为物理（设备可编程）问题，其中一个二进制变量由多个物理量子位组成的逻辑量子比特表示。在本文中，我们讨论的情况下，团，biclique和立方晶格问题的D-Wave 2000 Q量子计算机上的调整这个变换。我们演示了自旋玻璃和通道通信问题中的参数调谐协议，重点是退火持续时间，链强度，以及从物理量子位的结果映射到逻辑空间。研究表明，考虑到逻辑量子比特拓扑结构，通过对编程耦合的有效重新加权，可以减轻由次要嵌入引起的有效耦合强度的不均匀性。
2020-08-06 cond-mat.dis-nn quant-ph
Direct evaluation of measurement uncertainties by feedback compensation of decoherence
难以评估量子测量的精度，因为不可能在同一物理系统上进行第二次参考测量以将测量结果与测量量的更准确值进行比较。在这里，我表明，测量不确定性的直接评估是可能的，当测量结果被用来补偿少量的退相干引起的探针量子比特仔细控制与系统的相互作用。由于目标可观测量的原始不确定性导致探测量子位中的波动相移，因此获得的关于目标可观测量的任何附加信息可以用于通过将条件相移应用于参考量子位来补偿一部分退相干。这种负反馈的幅度对应于目标可观测的估计，并且未补偿的退相干定义了该估计的不确定性。分析结果表明，Ozawa在Phys.Rev.A67，042105（2003）中引入的不确定性给出了估计的不确定性，最优估计由与不同测量结果相关的弱值给出.反馈补偿的消相干，因此证明了经验的有效性的定义的错误和估计相结合的初始信息的输入状态与每个测量结果提供的附加信息。
2020-11-15 quant-ph
Closed-Loop Phase-Coherence Compensation for Superconducting Qubits Integrated Computational and Hardware Validation of the Aurora Method
Hi-Council（高等科学研究院）
Aurora-DD通过闭环相位补偿和固定深度XY8去耦框架，有效抑制退相位和系统性偏差，实现在超导量子比特中的稳定相位相干补偿。
2026-02-09 quant-ph
Prediction and real-time compensation of qubit decoherence via machine-learning
量子技术的广泛采用需要我们在保持量子相干性的能力方面取得实际的、高性能的进展，同时面对测量下状态崩溃的挑战。在这里，我们使用控制理论和机器学习的技术来预测量子比特状态的未来演化;我们部署这些信息来抑制随机的半经典退相干，即使在测量受限的情况下。首先，我们实现了一种时分复用方法，将测量周期与无监督但稳定的操作周期交织在一起，在此期间量子比特可用，例如量子信息实验。第二，我们采用预测反馈，但时间延迟测量，以减少迪克效应中遇到的被动频率标准。这两个实验都证明了通过利用噪声过程中的时域相关性，量子比特相稳定性比“传统”基于测量的反馈方法有显著的改善。这种技术不需要额外的硬件，适用于所有的二能级量子系统中的投影测量是可能的。
2016-11-30 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph quant-ph
Arbitrarily accurate twin composite $π$ pulse sequences
本文提出了三类对称宽带复合脉冲序列。复合相位由对任意数量的组成脉冲有效的解析公式（$π$的有理分数）给出。跃迁几率用简单的解析公式表示，脉冲面积误差补偿阶数随脉冲数线性增长。因此，任何所需的补偿顺序可以由适当的复合序列产生;在这个意义上，它们是任意精确的。这些复合脉冲的性能与以前发表的脉冲一样好或更好。此外，当前序列更灵活，因为它们允许$π$的任意整数倍的总脉冲面积。
2018-02-03 quant-ph
Efficient entanglement operator for a multi-qubit system
在液态NMR量子计算中，三量子位分子的量子位2和3之间的选择性纠缠算符通常通过向量子位1施加一对短$π$脉冲来实现。这种方法被称为再聚焦，非常适合于异质分子。然而，当分子是同质的时，施加到量子位1的$π$脉冲经常在量子位2和3上引起不想要的$z$旋转，即使量子位2和3的$z$分量保持不变。这种现象被称为瞬态布洛赫-西格特效应，并且为了精确的栅极操作，需要对其进行补偿。我们提出了一种替代的重聚焦方法，其中将弱方脉冲施加到量子位1。这种技术具有抑制布洛赫-西格特效应的优点，使其适用于异质和同质分子。
2013-10-21 quant-ph
Trotter error compensation with polylogarithmic precision and nested-commutator scaling without ancillas
Center on Frontiers of Computing Studies, Peking University（前沿计算研究中心，北京大学）；School of Computer Science, Peking University（计算机学院，北京大学）；Institute of Natural Sciences, Shanghai Jiao Tong University（自然科学研究院，上海交通大学）；School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University（物理与天文学院，上海交通大学）；School of Physical and Chemical Sciences, Queen Mary University of London（物理与化学科学学院，伦敦大学玛丽女王学院）
研究针对哈密顿量模拟中乘积公式电路规模与精度成多项式关系的问题，提出高阶嵌套对易子补偿（HNCC）算法，通过特定展开和随机采样补偿误差，实现多对数精度依赖，降低门数，优于其他基于乘积公式的方法。
2026-07-24 quant-ph
Composite Dipolar Recoupling: Anisotropy Compensated Coherence Transfer in Solid-State NMR
在粉末样品的固态NMR光谱中，偶极-偶极耦合驱动的相干转移实验的效率受到核间矢量相对于外部磁场的取向的分散的限制。在这里，我们介绍了一般的设计原则和脉冲序列，接近全偏振转换效率的所有微晶取向的粉末中的魔角旋转实验。该方法补偿由于取向依赖偶极耦合相互作用和不均匀的射频场引起的相干散焦。补偿方案非常简单地实现为补偿脉冲的支架（梳），其中可以插入要改进的脉冲序列。补偿的程度可以调整，并且应该作为整个脉冲序列的效率和长度之间的折衷来平衡。数值和实验数据表明，该补偿方案显着提高了已知的偶极再耦合固态NMR实验的效率。
2006-01-04 quant-ph
Error compensation without a time penalty: robust spin-lock-induced crossing in solution NMR
University of Southampton（南安普顿大学）
本研究提出了一种无需增加时间的补偿SLIC方法，用于提升强耦合核自旋系统在溶液NMR中的鲁棒性。
2026-02-09 physics.chem-ph quant-ph
Pulse-controlled quantum gate sequences on a strongly coupled qubit chain
我们提出了一个选择性的动态解耦方案上的永久耦合的量子位链与XX型相互作用，这是能够动态抑制链中的任何耦合，通过施加序列的本地脉冲的个人量子位。我们证明，高保真的单和双量子位门可以通过这个过程来实现，并且可以通过单独的脉冲控制来实现门的序列。我们讨论了我们的模型的适用性和物理限制，特别是强耦合超导磁通量子比特。由于动态修改通量量子位之间的耦合具有挑战性，因此它们是我们方法的自然候选者。
2015-10-16 quant-ph
Reduced randomness in quantum cryptography with sequences of qubits encoded in the same basis
我们考虑了在BB84或6状态量子密码协议中使用的状态中制备的量子比特序列的克隆，并表明即使整个量子比特序列在相同的基础上制备，单量子比特保真度也不受影响。这一结果对于实际的量子密码系统是非常重要的，因为它减少了对高速随机数生成的需求，而不会损害对有限大小攻击的安全性。
2005-07-06 quant-ph
Relationship between subjecting the qubit to dynamical decoupling and to a sequence of projective measurements
我们考虑一个量子位耦合到另一个系统（它的环境），并讨论量子位的影响之间的关系，无论是一个动态解耦序列的酉操作，或一个序列的投影测量。我们给出了一个正式的声明，关于一个量子比特上的相干操作序列的等价性，精确的操作从一个最小的集合$\left\{\mathbf{I}_Q,\hatσ_x\right\}$，和一个序列的投影测量的$\hatσ_x$观察。使用它，我们表明，当量子比特受到$n$这种连续的投影测量在某些时间，{ \it last}测量的期望值可以表示为一个线性组合的期望值的$\hatσ_x$后观察到的量子比特受到动态去耦序列的$π$脉冲，与$k\leq n$的应用在这些时间的子集。对量子位执行一系列测量，然后可以访问影响动态解耦实验中观察到的相干性的环境和量子位-环境耦合的相同属性。分析后者已被广泛用于表征环境动力学（执行所谓的噪声光谱），因此我们的结果显示了使用基于动态解耦的协议获得的结果与仅通过对量子位执行多次测量获得的结果之间的关系。我们还讨论了更详细的应用程序的一般结果的情况下，量子比特进行纯退相，并概述了可能的扩展到高维（一个量子或多个量子比特）系统。
2020-05-04 quant-ph
Control and mitigation of microwave crosstalk effect with superconducting qubits
提高门的性能对于可扩展的量子计算至关重要。通用的量子计算也要求门的保真度达到很高的水平。对于工作在微波波段的超导量子处理器，通常采用微波驱动来实现单比特量子门。微波脉冲之间的串扰是不可忽略的误差源。在这篇文章中，我们提出了一个错误缓解方案来解决单量子比特门的串扰问题。我们的方法有三个步骤。首先，通过控制量子比特之间的失谐量，可以将微波引起的经典串扰误差限制在计算子空间内。其次，通过应用一般的分解过程，任意的单比特量子门可以被分解为$\sqrt{X}$和虚拟Z门的序列。最后，通过优化虚拟Z门中的参数，可以校正计算空间中的误差约束。该方法不需要额外的补偿信号，不会延长任意单比特量子门的时间，同时也不会增加包含多个单比特量子门的电路深度.模拟结果表明，在特定的量子比特-量子比特失谐范围内，同时单量子比特门的不相干性可以达到无微波串扰时的最低水平。
2022-11-07 quant-ph
Optimized Dynamical Decoupling Sequences in Protecting Two-Qubit States
$π$脉冲的非周期动力学解耦（DD）序列在消相干控制中具有重要意义，近年来已从单量子比特系统扩展到双量子比特系统。如果环境噪声功率谱可用，则可以进一步优化非周期DD序列以达到比已知通用方案更高的去相干抑制效率。在这项工作中，研究这种可能性的保护两个量子比特的状态，使用一个完全可解的纯退相模型，包括本地和非本地噪声。在几种不同类型的噪声谱下，将优化的DD序列在保护两个量子比特状态方面的性能与嵌套Uhrig的DD（嵌套UDD）序列进行了比较。除了噪声频谱在高频区衰减缓慢的情况外，具有数十个控制脉冲的优化DD序列的性能比嵌套UDD序列好几个数量级。还研究了具有高度不平衡局部噪声的双量子比特系统，以更好地了解最近的实验。可能的实验，可能是出于这项工作进行了讨论。
2011-10-24 quant-ph
Ultra-fast two-qubit ion gate using sequences of resonant pulses
我们提出了一个新的协议，实现超快的双量子位相位门与捕获离子使用自旋相关的踢引起的共振跃迁。通过仅优化脉冲训练序列中的到达时间的分配，以比捕获振荡周期$T<2π/ω$快的时间实现门。这样的门使我们能够增加可以在离子量子比特的相干时间内完成的门操作的数量，这有利于可扩展量子计算机的发展。
2020-07-01 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
Low-Weight Pauli Hamiltonian Sequences for Noise-Resilient Quantum Gates
介绍了一种基于低权重泡利哈密顿算子的简单协议，用于执行对控制噪声鲁棒的量子门。门由单量子位场的绝热序列和与单个辅助量子位的双量子位相互作用来实现，而相关技术需要三量子位相互作用、微扰小工具、更高维子系统和/或更多辅助量子位。低重量的相互作用和低量子比特开销为实验研究开辟了一条可行的道路，而在简并地面空间中的操作允许物理量子比特设计不受能量弛豫的影响。模拟表明，由于控制噪声引起的两量子比特门误差可以低至$10^{-5}$，对于可实现的耦合强度和时间尺度，低频噪声高达控制脉冲幅度的15%。
2017-11-02 quant-ph
Scalable Hardware-Efficient Qubit Control with Single Flux Quantum Pulse Sequences
与微波控制相关的硬件开销是超导量子计算规模化的主要障碍。另一种方法涉及用单通量量子（SFQ）脉冲串照射量子位，所述单通量量子脉冲是时间积分精确等于超导通量量子的电压脉冲。在这里，我们描述了紧凑SFQ脉冲序列的推导和验证，其中经典位以大约比量子位振荡频率高5倍的频率被计时到量子位，从而允许可变的脉冲到脉冲定时。控制序列是通过设计用于抑制计算流形泄漏的短子序列寄存器的重复流来构造的。通过单个全局时钟，可以高保真（> 99.99%）控制在20多个不同频率下谐振的量子位。SFQ脉冲可以本地存储，并通过邻近的经典约瑟夫森数字电路传递到量子位，从而提供了一种流线型、低占用空间的经典协处理器的可能性，用于监测错误并反馈到量子位阵列。
2019-02-08 quant-ph
Genetic algorithm for searching bipolar Single-Flux-Quantum pulse sequences for qubit control
目前，大多数超导量子处理器使用transmon类型的电荷量子比特。它们需要实现能量有效的量子比特状态控制方案。一个有前途的方法是使用超导数字电路与单通量量子（SFQ）脉冲操作。SFQ脉冲控制序列的持续时间通常大于常规微波驱动脉冲的持续时间，但是其长度可以针对具有已知参数的系统进行优化。在这里，我们介绍了一种遗传算法的单极或双极SFQ控制序列搜索，最大限度地减少量子比特状态泄漏的计算子空间。该算法还能够以重复子序列的形式找到解决方案，以节省控制芯片上的存储器。它的并行实现可以在合理的时间内从实际范围内找到任意系统参数的合适序列。该算法的例子说明了旋转门围绕轴的角度$π/2$与保真度超过99.99%。在本文中，我们给出了单量子比特系统的结果，但在未来，我们将应用开发的方法来研究双量子比特系统。
2022-09-20 quant-ph
Unambiguous quantum state elimination for qubit sequences
量子态消除测量告诉我们量子系统不具有什么状态。这与状态判别不同，状态判别是试图确定量子系统的状态是什么，而不是它不是什么。除了基本的兴趣之外，量子态消除可以在量子通信和量子密码学中找到用途。我们考虑两个或多个量子比特的明确量子态消除，其中每个量子比特可以处于两种可能的状态之一。给出了从四个双量子比特态中消除一个和两个态的最佳测量方法。我们还证明了，如果我们想最大限度地消除整体N量子位状态的平均数量，那么每个量子位上的单独测量是最佳的。
2020-03-03 quant-ph
Bandwidth-limited and noisy pulse sequences for single qubit operations in semiconductor spin qubits
自旋量子比特在量子计算和模拟应用领域是非常有价值和可扩展的候选者。在过去的几十年里，它们已经从理论的角度进行了深入的研究，并在实验室的几个设备上实现了规模。在半导体中，自旋量子比特可以被构建为将电子的自旋限制在静电限定的量子点中。通过这种方法，可以创建不同的实现：单电子自旋量子比特，单重态-三重态自旋量子比特，或三电子架构，例如。G.混合量子比特对于每种量子比特类型，我们研究了单个量子比特沿布洛赫球主轴的旋转，包括实现门操作的控制信号的强制非理想性。通过采用适当的低通滤波器函数，获得了控制信号脉冲的真实瞬态。此外，通过使用高斯噪声模型，考虑了干扰对输入信号的影响。
2019-10-24 quant-ph
Exchange-Only Dynamical Decoupling in the 3-Qubit Decoherence Free Subsystem
Uhrig动态解耦序列通过在适当的时间间隔使用bang-bang Pauli脉冲实现了单个系统量子位从其退相浴的高阶解耦。单量子位和多量子位系统从浴槽的高阶解耦引起失相和弛豫，也可以通过嵌套应用乌里克序列，再次使用单量子位泡利脉冲来实现。对于3-qubit消相干自由子系统（DFS）和相关的子系统编码，泡利脉冲不是自然可用的操作;相反，交换相互作用提供了所有需要的编码操作。在这里，我们证明了交换相互作用单独可以实现高阶解耦对一般噪声的3-qubit DFS。我们提出了耦合到经典和量子浴的3-qubit DFS的去耦序列，并通过数值模拟评估序列的性能。
2012-03-20 quant-ph
Local gradient optimization of leakage-suppressing entangling sequences
我们使用一个基于梯度的优化方案，以找到单量子比特旋转交织在一个嘈杂的逻辑两量子比特纠缠门的时间步长之间，以抑制任意的逻辑和泄漏错误的两量子比特门。我们展示了序列保真度如何受到单量子位操作中的缺陷以及逻辑和泄漏噪声的各种相对强度的影响。我们的方法是完全通用的和系统无关的，允许应用到任何两个量子比特系统，无论实验实施细节。
2020-07-17 quant-ph
Controlled-NOT gate sequences for mixed spin qubit architectures in a noisy environment
针对大规模量子计算的应用，提出了两个不同类型量子比特之间的显式受控非门序列。在这里，这种复合系统的构建块是基于半导体量子点中静电限制的电子自旋的量子比特。对于每一个系统，在两种不同的几何构型中，利用仅由电子对之间的交换相互作用表示的有效哈密顿模型。数值遗传算法，考虑到所涉及的实际物理参数。门操作通过调制不同量子点对之间的隧穿势垒和能量偏移来解决。考虑到门序列脉冲的不理想控制、超精细相互作用和电荷噪声的限制，计算了门不稳定度。
2017-09-25 quant-ph
Robust Non-Adiabatic Holonomic Gating in Qutrits via Inverse-Engineered Pulse Shaping and Error Compensation
Shanghai University（上海大学）；China Mobile (Suzhou) Software Technology Co., Ltd.（中国移动（苏州）软件技术有限公司）；Soochow University（苏州大学）
本研究通过逆向工程脉冲成型与误差补偿，实现三能级系统中非绝热简并门的高保真量子控制。
2026-09-29 quant-ph
Compensation of decoherence from telegraph noise by means of bang-bang control
随着将固态量子比特与外部退相干源隔离的努力越来越多，材料固有的噪声来源开始发挥相关作用。一个典型的例子是器件材料或衬底中的带电杂质，它们通常会产生电报噪声，因此可以建模为微扰波动。为了证明从一个{\em单一}波动的干扰的主动抑制的可能性，我们理论上实现了一个基本的bang-bang控制协议。利用随机薛定谔方程数值模拟了量子比特态在Bloch球上的无规行走，并与相应的Langevin方程在长时间极限下的解析鞍点解进行了比较.我们发现，相对于无噪声的情况下的偏差显着减少时，邦邦脉冲施加，按比例缩小约由邦邦周期的比率和典型的翻转时间的波动。我们的分析不仅给出了bang-bang控制对这些偏差的方差的影响，而且给出了它们的整个分布。因此，我们期望bang-bang控制作为噪声源频谱上的高通滤波器。这表明如何能够减少固态世界中普遍存在的$1/f$噪声的影响。
2003-09-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Protection of noisy multipartite entangled states of superconducting qubits via universally robust dynamical decoupling schemes
本研究在IBM量子云平台上验证了URDD序列能有效保护超导量子比特的噪声多体纠缠态，并通过相位随机化技术显著提升其性能。
2021-12-20 quant-ph
Process tomography of Robust Dynamical Decoupling in Superconducting Qubits
动态解耦是一种保护量子比特免受噪声影响的技术。在存在噪声的情况下保持量子相干性的能力对于量子器件的发展是必不可少的。在这里，Rigetti量子计算平台被用来测试不同的动态解耦序列。序列的性能通过量子过程层析成像表征，并使用量子信道形式主义进行分析。结果表明，动态退耦可以减少量子比特的退相，但不能防止自发发射。此外，从过程层析成像的结果，也可以得出结论，动态解耦的作用不能被理解为量子比特相干时间的简单修改。这里还示出了Rigetti量子比特上的动态解耦的性能受到脉冲不完美性的限制。然而，可以使用鲁棒动态解耦来改善性能，即对实验缺陷具有鲁棒性的序列。这里测试的序列优于以前在同一平台上测试的动态解耦序列。
2022-02-04 quant-ph
Pulse sequences for controlled 2- and 3-qubit gates in a hybrid quantum register
我们提出并证明了一个量子控制方案的混合量子寄存器，可以减少操作时间，因此放松的影响，相比现有的实现。它将共振激发脉冲与量子比特系统的内部哈密顿量下的自由进动周期相结合。我们用这个方案实现了类似于金刚石中氮空位中心的电子和核自旋的受控非操作的量子门。作为一个具体的应用，我们在电子和核自旋量子比特之间转移布居，并使用它来测量具有多个耦合自旋的系统中的核自旋的拉比振荡。
2018-06-21 quant-ph
Reversible and irreversible dynamics of a qubit interacting with a small environment
我们分析了一个系统量子比特的动力学相互作用的手段一系列成对的碰撞与环境组成的两个量子比特。我们证明了量子比特的密度算符只有在随机的碰撞序列中才能接近一个共同的时间平均平衡态，其特征是大的涨落。对于规则的碰撞序列，系统和库的量子位态经历瞬时周期振荡，并且不松弛到公共状态。此外，我们还证明了只有当至少两个量子比特最初处于同一纯态时，才能发展出纯的二体纠缠，否则也会建立起真正的多体纠缠。
2007-05-24 quant-ph
Evolution of different orders of coherence of a three-qubit system and their protection via dynamical decoupling on an NMR quantum processor
本文在三量子比特NMR系统中生成不同阶相干性，并利用鲁棒动力学解耦序列保护各阶相干性，成功保护了星形态中的两量子比特纠缠。
2024-11-11 quant-ph
Progress in compensating pulse sequences for quantum computation
量子比特状态的控制经常受到系统控制误差的阻碍。补偿脉冲序列已经成为减少量子误差的一种资源有效的方法。在这篇综述中，我们讨论了补偿复合脉冲方法，并介绍了一个统一的控制理论框架，使用动态相互作用的图片。这承认一个新的几何图片序列被解释为向量路径上的动态李代数。用这种方法描述了单量子比特和多量子比特操作的序列。
2012-03-28 quant-ph
Single qubit gates by selective excitation with Jump and Return sequences
我们讨论了使用硬脉冲和延迟序列的频率选择性旋转的实现。这些旋转适合于在核磁共振（NMR）量子计算机中实现单量子比特门，但也可以用于量子计算的其他相关实现中。我们还推导出用于实现硬脉冲中存在的适度的非共振效应的方法，并描述了一个简单的程序，用于实现硬180度旋转的两个自旋系统。最后，我们将展示如何将这两种方法相结合，以产生更准确的频率选择性旋转。
2006-09-28 quant-ph
Universal Quantum Computation and Leakage Reduction in the 3-Qubit Decoherence Free Subsystem
我们描述了3-量子比特消相干自由子系统（DFS）中的仅交换通用量子计算和泄漏减少。我们讨论了DFS的角动量结构，DFS CNOT和泄漏减少算子在总角动量基中的适当形式，以及CNOT和泄漏减少算子的新的仅交换脉冲序列。我们的新DFS CNOT序列需要13个时间步长中的22个脉冲。DFS泄漏减少序列是其类型的第一显式泄漏减少序列，需要20个时间步长中的30个脉冲。虽然序列的搜索是使用遗传算法进行数值计算的，但这里给出的解决方案是精确的，具有封闭形式的表达式。
2011-02-14 quant-ph
Dynamical decoupling of a qubit with always-on control fields
我们考虑动态解耦方案，其中量子比特在任何时候都被控制场连续操纵。基于Uhrig动态解耦序列（UDD）及其与切比雪夫多项式的关系，我们推导出一种将UDD控制场表示为傅立叶级数的常开控制方法。然后，我们截断这个系列和数值优化的系列系数去耦，构建CAFE（切比雪夫和傅立叶展开）序列。这种方法产生一个有界的、连续的控制场。我们模拟了我们的序列与连续版本的UDD耦合到全量子和半经典退相浴的量子位的去耦效果，并发现相当的性能。我们推导出连续控制解耦序列的滤波函数，并评估这些序列对控制场噪声的鲁棒性。我们采用的方法提供了各种工具来分析连续控制动态解耦序列。
2012-05-10 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
Retrodiction of a sequence of measurement results in qubit interferometers
我们研究如何以及我们可以追溯的测量结果上的量子系统，如果我们可以测量其最终状态。我们知道测量了什么，但不知道结果。初步研究表明，我们可以获得任何地方从没有信息到完善的信息，以前的测量结果，这取决于测量和系统的初始状态。两个两个结果的测量，其中第二个是一个投射测量的情况下，检查在一些细节。然后，我们看一个量子比特干涉仪的模型，在其中进行测量以确定量子比特遵循的路径。对量子位的最终状态进行的测量取决于我们试图确定的关于先前测量结果的信息。人们可以尝试找到其中一个测量的结果，所有测量的结果，或者找到未实现的测量序列。我们研究这三种可能性。
2016-09-20 quant-ph
A group-theoretic approach to elimination measurements of qubit sequences
本文利用群论方法设计消除量子比特序列测量，重点研究了消除单个或多个量子比特态的测量构造及其约束条件。
2020-06-14 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
Two-qubit quantum gates with minimal pulse sequences
本文提出用单脉冲或双脉冲序列实现近距离囚禁原子的纠缠门，利用丢番图方程近似解优化参数，并分析保真度误差来源，双脉冲序列可提升保真度。
2023-10-18 quant-ph
Universal singlet-triplet qubits implemented near the transverse sweet spot
在半导体双量子点（DQD）中实现单重态-三重态（ST）量子比特的容错量子计算的关键是实现单量子比特门和双量子比特门的高保真操作。可行的方法包括将量子比特操作在横向最佳点（TSS）附近以降低噪声的前导阶数，以及采用适当的抗噪声脉冲序列。单量子比特门可以通过在TSS附近的失谐上引入AC驱动来实现。在TSS处的DQD的大偶极矩使得量子比特和腔谐振器之间能够强耦合，这导致两个量子比特纠缠门。当在适当的区域中操作并施加适度的脉冲序列时，单量子位和双量子位门都具有高于99%的保真度。我们的研究结果表明，利用TSS附近的适当的脉冲序列可以有效地获得高保真ST量子比特。
2021-06-06 quant-ph
Compiling quantum algorithms for architectures with multi-qubit gates
量子算法需要一组可以在物理系统中实现的通用门。对于这些，期望将最优分解为可用操作的序列。在这里，我们提出了一种方法来找到这样的序列的小规模离子阱量子信息处理器。我们进一步调整的方法，以状态准备和量子算法与序列测量。
2016-07-21 quant-ph
Dynamic decoherence control of a solid-state nuclear quadrupole qubit
本文报道了动态退相干控制脉冲序列在$Pr^{3+}:Y_2SiO_5$核四极跃迁中的应用。过程层析成像用于分析脉冲序列的效果。发现脉冲序列将跃迁的退相干时间增加到超过30秒。虽然退相干时间显着增加，人口项被发现迅速衰减的脉冲序列的应用程序。这种衰减率的增加归因于系综中的不均匀性。讨论了规避这一限制的方法。
2004-12-16 quant-ph
Measurement sequences for magic state distillation
魔术状态蒸馏使用特殊的代码来抑制输入状态中的错误，这些错误通常是针对Clifford旋转错误模型而定制的。我们提出了详细的测量序列的魔术状态蒸馏协议，可以抑制任意错误的任何部分的协议，假设跨量子比特的错误的独立性。提供输入魔术状态，我们的协议操作在一个二维正方形网格上的测量$ZZ$的水平对量子位，$XX$的垂直对，和$Z,X$的单量子位。
2021-01-18 quant-ph
Characterizing quantum circuits with qubit functional configurations
我们提出了一个用量子位功能组态表征量子线路的理论。任何量子线路都可以被分解为1-qubit酉门和CNOT门的交替序列。每个CNOT序列将当前量子态准备到量子位功能配置层中，以指定下一个1量子位酉序列关于如何共同修改状态向量条目的规则。量子线路上的所有功能配置层定义其类型，其可以包括共享相同配置层的许多其他电路。研究功能组态类型使我们能够共同表征许多量子线路的性质和行为。我们证明了该理论的应用变分量子算法的硬件有效ansatzes。对于潜在的应用，功能配置理论可以允许基于其功能配置类型系统地理解和开发量子算法。
2022-05-12 quant-ph
Suppression of Phase Decoherence in a Single Atomic Qubit
研究了利用脉冲序列抑制单个原子量子比特中噪声诱导的相位退相干。原子量子比特由单个中性原子在远失谐光偶极阱中组成，相位退相干可能来源于激光强度和光束指向的涨落以及磁场涨落.我们发现，适当的脉冲序列可以大大缩短量子比特的相干时间相比，传统的自旋回波脉冲。
2009-07-31 quant-ph
Universal Dynamical Decoupling: Two-Qubit States and Beyond
Uhrig的动态去耦脉冲序列已经成为一种通用的和非常有前途的方法去相干抑制。到目前为止，理论和实验研究都只研究了单量子比特的退相干。这项工作将Uhrig的普适动力学解耦从单量子比特系统扩展到双量子比特系统，甚至扩展到一般的多能级量子系统。特别是，我们表明，通过设计适当的控制哈密顿量的两个量子比特或多能级系统，乌里克的脉冲序列也可以保持广义量子相干性措施的顺序为$1+O(T^{N+1})$，只有$N$脉冲。我们的结果为有效锁定两量子比特纠缠态提供了一个非常有用的方案。Uhrig的脉冲序列在保持多能级量子系统的量子相干性方面的未来重要应用也是可以预期的。
2009-11-11 quant-ph
Fast, high-fidelity addressed single-qubit gates using efficient composite pulse sequences
本文针对低温表面阱中的 $^{43}\ ext{Ca}^{+}$ 原子钟量子比特，利用微波场梯度与高效复合脉冲序列实现快速高保真寻址单比特门，单比特误差达 $1.5\ imes10^{-6}$，双比特并行寻址误差为 $3.4\ imes10^{-5}$，并具备理论可扩展性。
2023-09-20 quant-ph
Dynamically Correcting a CNOT Gate for any Systematic Logical Error
我们推导出一组复合脉冲序列，产生CNOT门和纠正所有系统误差的逻辑子空间内的任意顺序。这些序列适用于任何两量子比特相互作用哈密顿量，并且除了在操作的时间尺度上是恒定的之外，对潜在的噪声机制没有任何假设。我们确实假设可以访问无错误的单量子比特门，因此单量子比特门的缺陷最终限制了可实现的保真度。然而，由于单量子位门在实践中通常具有比双量子位门高得多的量子数，因此这些脉冲序列为广泛的耦合量子位系统提供了有用的动态校正。
2017-04-10 quant-ph
