A Scalable Architecture for Coherence-Preserving Qubits
我们提出了可扩展的体系结构，由培根，布朗和惠利引入的相干保持量子位[物理学评论Lett. { \bf 87}，247902（2001）]。这些架构采用额外的量子位，为系统提供额外的自由度。我们表明，这些额外的自由度可以用来对抗相干保持量子位内耦合强度的错误，并对抗与环境量子位的相互作用。所提出的架构结合了实验上可行的方法，用于逻辑量子位间耦合，并可以通过三个同时进行的海森堡交换操作来实现受控相位门。额外的量子位还提供了物理量子位排列的灵活性。具体地，相干保持量子位晶格的所有物理量子位可以被放置在两个空间维度中。这样的布置允许通用集群状态计算。
2006-06-19 quant-ph
Scalable Quantum Networks based on Few-Qubit Registers
我们描述和分析了一种基于光连接的少量子比特量子寄存器网络的可扩展量子计算的混合方法。我们表明，概率连接的五量子比特量子寄存器足以确定性，容错量子计算，即使状态准备，测量和纠缠产生都有重大错误。我们讨论了实现容错操作的两个具体实现我们的方法的要求。
2007-11-06 quant-ph
Optimal quantum control of multi-mode couplings between trapped ion qubits for scalable entanglement
我们展示了高保真纠缠量子门内的五个被困离子量子比特链最佳成形耦合到多个集体运动模式的光场。我们利用分段的光脉冲分别寻址量子比特，以可编程的方式构造多体纠缠态。这种方法实现了高保真度和快速量子门，其可以缩放到更大的量子位寄存器以用于量子计算和模拟。
2014-01-08 quant-ph
Scalable quantum computation based on quantum actuated nuclear-spin decoherence-free qubits
提出了一种基于量子驱动无退相干（DF）量子比特的可扩展量子计算体系结构。每个量子比特由核自旋对的DF子空间编码，并且具有长相干时间。选择金刚石中的氮空位中心作为量子驱动器，实现了量子比特的初始化、读出和通用控制，量子比特的有序度高于99%。它减少了经典接口的挑战，从控制和观察复杂的量子系统到简单的量子执行器。我们的方案也提供了一种新的方法来处理复杂的量子系统。
2016-12-27 quant-ph
Scalable one-way quantum computer using on-chip resonator qubits
我们提出了一个可扩展的和强大的架构，单向量子计算使用超导传输线谐振器耦合网络。在我们的协议中，量子信息被编码到谐振器的长寿命光子态中，其具有比通常的超导量子比特长得多的相干时间。每个谐振腔包含一个电荷量子比特，用于光子量子比特的状态初始化和局域投影测量。任何一对相邻的光子量子位通过介体电荷量子位耦合，并且可以通过将斯塔克移位的拉比脉冲施加到这些介体量子位来创建大的光子簇态。我们的架构的显着优势是，它结合了固态系统的良好的可扩展性和光子量子比特的长相干时间。此外，该架构对于参数变化非常鲁棒。
2011-11-11 quant-ph
Scalable quantum computer with superconducting circuits in the ultrastrong coupling regime
到目前为止，超导量子计算机对量子比特的连通性有一定的限制，比如最近邻耦合。为了克服这一限制，我们提出了一种可扩展的架构，通过分散耦合的量子总线同时连接几对遥远的量子位。总线的构建模块由正交共面波导谐振器组成，通过工作在超强耦合区的辅助通量量子比特连接。这种机制激活了虚拟过程，增强了有效的量子位-量子位相互作用，从而在纳秒时间尺度上产生了量子门。相互作用是可切换的，并且保持量子比特的相干性。
2020-08-06 quant-ph
Fast and robust two-qubit gates for scalable ion trap quantum computing
提出了一种基于激光相干控制技术的双量子比特门的新概念。门对离子的温度不敏感，也在Lamb-Dicke制度之外工作，不需要单独的激光寻址，并且可以比陷阱周期快几个数量级。
2003-06-01 quant-ph
Scalable simultaneous multi-qubit readout with 99.99% single-shot fidelity
我们描述了单次读出的捕获离子多量子位寄存器使用空间和时间分辨相机检测。对于单个量子位，我们在400 us曝光时间内测量到0.9（3）x10 ^{-4}读出误差，受量子位衰变寿命的限制。对于四量子位寄存器（"量子字节"），我们测量到每个量子位的额外误差仅为0.1（1）x10 ^{-4}，尽管相邻量子位之间存在4%的光学串扰。对串扰的研究表明，该方法可以在密度<1量子比特/μ m^2的情况下扩展到约10000个量子比特，读出时间约为1 μ s/量子比特，保真度损失可以忽略不计。
2010-04-07 quant-ph
Scalable nonadiabatic holonomic quantum computation on a superconducting qubit lattice
几何相位具有抗噪声的特性，是实现稳健、高保真量子门不可缺少的因素。然而，由于操作的复杂性以及编码后的量子信息在非逻辑量子比特基上的固有泄漏，使得普适非绝热完整量子计算的实验实现非常困难。在这里，我们建议实现可扩展的非绝热完整量子计算与消相干的子空间编码的二维正方形超导transmon量子比特晶格，其中只有两个身体的相互作用，从最简单的电容耦合，是需要的。同时，我们引入了量子比特频率驱动来实现相邻transmon量子比特之间的可调谐谐振耦合，从而避免了泄漏问题。此外，我们提出的数值模拟表明，高保真量子门可以得到，验证了我们的方案的鲁棒性和可扩展性的优势。因此，我们的计划提供了一个有前途的方式走向物理实现的强大和可扩展的量子计算。
2019-12-11 quant-ph
Scalable in-situ qubit calibration during repetitive error detection
我们提出了一种在错误检测过程中优化量子比特控制参数的方法，该方法与大规模量子比特阵列兼容。我们展示了我们的方法，以优化单或双量子位门并行九量子位系统。此外，我们还展示了如何在计算过程中通过插入频率漂移并使用我们的方法去除它来补偿参数漂移。我们同时去除了单个量子比特上的漂移和所有量子比特上的独立漂移。我们相信这种方法将有助于在整个计算过程中保持所有物理量子位的低错误率。我们的方法是O（1）可扩展到任意大小的系统，为控制容错量子计算机所需的大量量子位提供了一条途径
2016-03-09 quant-ph
Fast Scalable State Measurement with Superconducting Qubits
在超导量子比特实验中，更多数量的量子比特或先进技术（如反馈）的进展需要更快，更准确的状态测量。我们设计了一个多路复用测量系统，带通滤波器，允许快速测量，而不增加环境阻尼的量子位。我们使用它来演示在单个超导集成电路上同时测量四个量子比特，其中最快的可以在140ns内测量到99.8%的准确度。这种精度和速度适用于包括表面码纠错在内的高级多量子位实验。
2014-01-17 quant-ph
Scalable and robust quantum computing on qubit arrays with fixed coupling
我们提出了一个基于二维量子比特阵列的可扩展和鲁棒的量子计算方案。这开启了绕过与常规量子计算硬件中所需的可调谐耦合器相关联的设备复杂性的可能性。我们的方法是基于驱动量子比特的子阵列，使得总的多量子比特哈密顿量可以被分解为交换的几个量子比特块的总和，然后有效地优化每个块内的酉演化。每个驱动脉冲可以在被驱动的量子位上实现目标门，并且同时在相邻的未被驱动的量子位上实现身份门，从而消除由于恒定的量子位-量子位相互作用而导致的任何不想要的演化。我们表明，它是可能的，以实现一个通用的一组量子门的高保真度的基础块，并通过移动的驱动模式，可以实现一个任意的量子线路的阵列。考虑到不完美的哈密顿特性，我们使用鲁棒最优控制来获得约99.99%的量子比特-量子比特和驱动-量子比特耦合的不确定性为1%，以及量子比特-量子比特耦合强度的失谐不确定性为0.1%。由于参数不确定性在大型设备中很重要，因此这种鲁棒特性对于按比例放大至关重要。
2022-06-27 quant-ph
A Scalable Microarchitecture for Efficient Instruction-Driven Signal Synthesis and Coherent Qubit Control
量子算法的执行需要具有专用量子指令集的量子计算机架构，该专用量子指令集能够支持将工作负载转换为作用于量子位的实际量子操作。最先进的量子位控制设置通常利用通用测试仪器，例如任意波形发生器（AWG）来生成有限的一组波形或脉冲。这些波形在执行之前被预先计算和存储，然后用于在执行期间产生控制脉冲。除了它们高昂的成本和有限的可扩展性之外，由于缺乏指令集架构（ISA），这些仪器还具有较差的可编程性。用于脉冲存储的有限内存最终决定了支持的量子操作的总数。在这项工作中，我们提出了一个可扩展的量子位控制系统，使有效的量子位控制使用灵活的ISA驱动直接数字合成（DDS）流水线动态产生纳秒精度的量子位控制信号。所设计的量子位控制器提供了更高密度的控制通道，可扩展的设计，更好的可编程性，以及更低的成本相比，国家的最先进的系统。在这项工作中，我们讨论了新的量子位控制器的能力，它的架构和指令集，并提出了实验结果的相干量子位控制。
2022-05-13 quant-ph
Scalable quantum computation via local control of only two qubits
我们应用量子控制技术来控制一个大的自旋链，只作用于两个量子比特在其一端，从而实现通用的量子计算的组合量子门上的后者和交换操作链。结果表明，控制序列可以有效地计算和实施。我们讨论了这些想法的物理系统，如超导量子比特，其中完全控制长链是具有挑战性的应用。
2009-06-29 quant-ph
Scalable quantum computing based on stationary spin qubits in coupled quantum dots inside double-sided optical microcavities
量子逻辑门是量子计算的关键器件。在这里，我们研究了实现一个可扩展的和紧凑的量子计算的基础上固定的电子自旋量子比特的可能性，通过使用巨大的光学圆双折射量子点自旋在双面光学微腔作为腔量子电动力学的结果。我们设计了一种紧凑的量子线路，用于实现电子自旋系统的通用和确定性的量子门，包括两个量子位的CNOT门和三个量子位的Toffoli门。它们紧凑而经济，并且不需要额外的电子自旋量子比特。此外，我们的设备具有良好的可扩展性，并且具有吸引力，因为它们都是基于固态量子系统并且量子比特是静止的。这些方法在现有的实验技术条件下是可行的，并且在侧漏与腔衰减之比较低的情况下，可以实现高保真度和高效率。
2014-12-12 quant-ph
Towards Scalable Bosonic Quantum Error Correction
我们回顾了一些最近的努力，在设计和工程玻色子量子比特的超导器件，重点是Gottesman-Kitaev-Preskill（GKP）量子比特。我们提出了一些新的结果解码重复GKP纠错使用有限压缩GKP辅助量子比特，表现出与以前研究的随机误差模型的差异。我们讨论了电路QED的方式来实现GKP量子位之间的CZ门，我们讨论了不同的情况下，使用GKP和常规量子位作为积木块在一个可扩展的超导表面码架构。
2020-06-01 quant-ph
Circuit design implementing longitudinal coupling: a scalable scheme for superconducting qubits
我们提出了一种新的固定频率超导量子比特的电路结构，并展示了它如何可以扩展到具有严格局域相互作用的网格。我们提出的电路QED实现实现了超导量子比特和任意数量的$LC$谐振器之间的$σ_z$型耦合。由此产生的\textit{longitudinal coupling}本质上不同于通常的$σ_x$型\textit{transverse coupling}，后者是最常用于超导量子比特的一种。在固定频率量子比特和具有特定模式的始终开启相互作用的谐振器的网格中，耦合严格限于最近和次最近的相邻谐振器;从来没有任何直接的量子比特-量子比特耦合。我们注意到，只有四个不同的谐振器频率，只有一个唯一的量子比特频率，足以满足该方案的可扩展性。两个相邻量子位之间的受控相位门可以通过量子位上的微波驱动来实现，而不会影响其他量子位。这一事实是该方案的可扩展性的最大优势。
2016-05-02 quant-ph
Realization of Scalable Cirac-Zoller Multi-Qubit Gates
量子计算中的普适性定理指出，任何量子计算任务都可以分解为在一个和两个量子比特上操作的有限逻辑门集合。然而，这种分解的过程通常是低效的，通常导致指数级地多个门来实现任意计算任务。实际的处理器设计极大地受益于多量子位门的可用性，该多量子位门在多于两个量子位上操作以实现期望的电路。1995年，Cirac和Zoller提出了一种在囚禁离子系统中实现多量子位控制的$Z$门的方法，该方法对门所利用的运动模的基态冷却有严格的要求。另一种方法是Mølmer-Sørensen门，它对残余运动激励具有鲁棒性，并且已经成为许多高保真门演示的基础。这个门不能很好地扩展到两个量子比特以上，当用于构建许多目标算法时会产生额外的开销。在这里，我们利用长离子链的新性能优势来实现完全可编程和可扩展的高保真Cirac-Zoller门。
2023-01-18 quant-ph
Floating tunable coupler for scalable quantum computing architectures
我们提出了一种浮动的可调谐耦合器，不依赖于直接的量子位-量子位耦合电容，以实现零耦合条件。我们表明，量子比特耦合器耦合的极性可以被设计为抵消否则恒定的量子比特-量子比特耦合，并在耦合器频率高于或低于量子比特频率时达到零耦合条件。我们实验证明这两个操作制度的可调谐耦合器通过实现对称和非对称配置的耦合器的超导垫相对于量子比特。这种浮动可调谐耦合器在设计大规模量子处理器时提供了灵活性，同时减少了始终在线的残余耦合。
2021-06-25 quant-ph
Scalable entanglement stabilization with modular reservoir engineering
耗散工程是研究少量子比特系统中量子态制备和自主纠错的有力框架。在这项工作中，我们研究了这种方法的可扩展性，并给出了三个标准，任何耗散状态稳定协议应该满足真正可扩展的量子位数的增长。除了要求它可以以资源有效的方式从简单的工程构建块构建之外，可扩展的协议还必须随着系统大小的增加而表现出稳定时间的有利缩放。我们提出了一个家庭的协议，采用固定深度的量子位量子位的相互作用以及工程线性耗散稳定的$N$ -量子位W状态。我们发现，一个模块化的方法耗散工程，与几个重叠的几个量子位耗散，而不是一个单一的$N$ -量子位耗散，是必不可少的，我们的协议是可扩展的。通过这种方法，随着量子位数的增加，我们的协议在最好的情况下表现出稳定时间的低次多项式缩放和控制驱动器数量的线性增长。虽然所提出的协议是最容易访问的当前国家的最先进的电路QED架构，这里提出的模块化耗散工程方法可以很容易地适应其他平台和其他有趣的量子态的稳定。
2023-01-13 quant-ph
beSnake: A routing algorithm for scalable spin-qubit architectures
本文提出 beSnake 路由算法，结合 SWAP 与 shuttle 操作及广度优先搜索，以噪声感知方式处理可扩展自旋量子比特架构中的并行路由，在多达 1000 量子比特时显著降低门、深度开销并提升路由速度。
2024-05-01 quant-ph
Scalable uniform construction of highly-conditional quantum gates
我们提出了一种可扩展的统一技术，用于构建捕获离子量子位的高度条件C $^n$ -非量子门，如Toffoli门，而不使用辅助状态和过多数量的级联一个和两个量子位门的电路。除了初始的内部量子位态与振动声子和声子的基态的最终恢复的敷料，我们的技术需要的目标量子位上的应用程序只有一个单一的复合脉冲，是适用于内外的Lamb-Dicke制度。我们设计了特殊的窄带复合脉冲，抑制了目标量子位的条件跃迁以外的所有跃迁，并且显著提高了空间寻址选择性。
2011-08-16 quant-ph
Scalable Method for Eliminating Residual $ZZ$ Interaction between Superconducting Qubits
不需要的$ZZ$相互作用是一种量子力学串扰现象，它与量子比特动力学相关，并且在超导量子比特系统中普遍存在。它对量子操作的质量产生不利影响，并且在可扩展的量子信息处理中可能是有害的。在这里，我们提出并实验证明了一个实际可扩展的方法，用于完全消除固定频率transmon量子位之间的残留$ZZ$相互作用，这是已知的长相干性和简单的控制。我们应用于中间耦合器，连接量子比特的弱微波驱动在一个适当选择的频率，以非侵入性地诱导交流斯塔克位移$ZZ$取消。我们通过测量消失的两量子比特纠缠相位和$ZZ$相关性来验证抵消性能。此外，我们实施了一个随机的基准测试实验，以提取空闲门保真度，这表明与相干限制，证明了$ZZ$取消的有效性。我们的方法允许每个量子位-量子位连接的独立寻址能力，并且适用于不可调谐和可调谐耦合器，有望与未来的大规模量子处理器更好地兼容。
2022-07-25 quant-ph
Scalable and deterministic Greenberger-Horne-Zeilinger state generation via graph states-assisted measurements
Indian Institute of Technology Palakkad（印度理工学院帕拉卡德分校）
本文提出一种可扩展且确定性的协议，通过图态辅助测量从两个非最大纠缠纯态生成大规模多粒子纠缠态，证明其等价于重复的双粒子测量协议，并展示其可行性。
2026-04-27 quant-ph
Scalable Qumode-Qubit State Transfer and Fast-forward Quantum Fourier Transform using Oscillators
North Carolina State University（北卡罗来纳州立大学）
本文提出通过多振子传输多量子比特态信息，实现量子傅里叶变换的加速，展示了在混合模拟-数字量子信号处理中的重要进展。
2026-04-14 quant-ph
Scalable Fluxonium Quantum Processors via Tunable-Coupler Architecture
Quantum Science Center of Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area（粤港澳大湾区量子科学中心）
本文提出了一种基于模块化qubit-耦合器单元的可扩展fluxonium处理器架构，实现了高保真度的单量子比特门和双量子比特CZ门，并在22量子比特处理器中验证了其可行性。
2026-04-15 quant-ph
Toward scalable quantum computation with cavity QED systems
我们提出了一个利用高Q腔进行量子计算的方案，其中量子比特由限制在两个最低Fock态所跨越的空间中的单腔模表示。我们表明，单量子比特操作和通用的多量子比特门可以实现使用原子顺序穿过腔。
2000-04-28 quant-ph
Complete methods set for scalable ion trap quantum information processing
大规模量子信息处理器必须能够传输和维护量子信息，并重复执行逻辑运算。在这里，我们展示了使用存储在捕获的原子离子的内部状态中的量子位来执行可扩展的量子计算所需的所有基本元素的组合。我们量化了多量子比特操作的可重复性，尽管量子比特在宏观距离上传输，但没有观察到性能损失。这些结果的关键是使用不同的铍离子超精细态对进行稳健的量子位存储、读出和门，以及同时捕获镁再冷却离子和量子位离子。
2009-07-10 quant-ph
Scalable Ion Trap Quantum Computation with Pairwise Interactions Only
提出了在消相干自由子空间（DFS）上仅用两个量子比特操作的通用离子阱计算。DFS是为集体退相模型构造的。编码的单量子位和双量子位逻辑运算通过Sorensen-Molmer相互作用实现。交替的两个特定的相位配置的控制场的有效哈密顿近似各向异性交换相互作用。这在一个逻辑量子比特到三个物理量子比特的适当编码上是通用的，这三个物理量子比特在集体退相干下也是DFS。
2002-07-31 quant-ph
Multiplexed control scheme for scalable quantum information processing with superconducting qubits
针对超导量子比特传统独立控制布线过多、制约可扩展性的问题，提出结合硬件-软件协同设计、采用频率复用与独立调谐的多路复用控制方案，可简化布线并减少一到两个数量级控制线，提升超导量子处理器可扩展性。
2023-12-12 quant-ph
Scalable and Site-Specific Frequency Tuning of Two-Level System Defects in Superconducting Qubit Arrays
本文提出一种可扩展架构，通过单控制线实现TLS频率原位调谐与单比特控制，有效改善超导量子比特相干时间和门保真度，抑制TLS诱导的性能异常。
2025-03-06 quant-ph
Frequency-encoded photonic qubits for scalable quantum information processing
大规模量子计算的目标之一是量子互连：一种使用光子来连接否则无法相互作用的量子位的设备。然而，目前的方法需要光子在频率上不可区分-对于经历不同局部环境或完全不同物理组成的系统来说，这是一个重大挑战。在这里，我们开发了一个全新的平台，实际上利用这种频率失配来处理量子信息。被称为“光谱线性光量子计算”（光谱LOQC），我们的协议提供了良好的线性缩放的光资源，并享有前所未有的并行度，作为一个任意的$N$ -量子比特量子门可以在多个$N$-量子比特集在同一线性光学设备并行执行。光谱LOQC不仅为光学互连提供了新的潜力;它还将无处不在的高速纤维光学技术应用于光子量子信息，使波长可配置且鲁棒的光量子系统触手可及。
2016-12-09 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
Parallel Quantum Gates via Scalable Subsystem-Optimized Robust Control
Shenzhen University（深圳大学）；Quantum Science Center of Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area (Guangdong)（粤港澳大湾区量子科学中心（广东））
本文提出了一种基于子系统优化鲁棒控制的并行量子门实现方法，通过减少计算成本并抑制串扰影响，实现了高保真度的并行量子操作。
2026-01-05 quant-ph
Microoptical Realization of Arrays of Selectively Addressable Dipole Traps: A Scalable Configuration for Quantum Computation with Atomic Qubits
我们实验证明了新的结构，实现登记册的原子量子位：我们陷阱中性原子在一维和二维阵列的远失谐偶极陷阱通过聚焦红色失谐激光束与微制造阵列的微透镜。我们能够有选择地解决个别陷阱网站，由于他们的大横向分离125 μ m。我们初始化并读取各个站点的不同内部状态。我们还创建了两个交错设置的陷阱阵列与可调的分离，所需的许多建议实施的量子门操作。
2002-08-14 quant-ph
Scalable randomized benchmarking of quantum computers using mirror circuits
量子门的性能通常使用某种形式的随机基准来评估。然而，现有的方法对于超过大约五个量子比特变得不可行。在这里，我们展示了如何使用一个简单的和可定制的电路类-随机镜像电路-执行可扩展的，强大的，灵活的Clifford门随机基准。我们表明，这种技术近似估计了平均多量子位逻辑层的保真度，并且我们使用了高达225个量子位的模拟，物理上真实的错误率在0.1-1%的范围内，以证明其可扩展性。然后，我们使用云量子计算平台的多达16个物理量子位来证明我们的技术可以揭示和量化多量子位电路中的串扰误差。
2022-10-10 quant-ph
Digital quantum simulators in a scalable architecture of hybrid spin-photon qubits
解决量子多体问题是物理学和物理化学中最大的挑战之一，因为使用经典计算机需要非常大的计算资源。通过直接模拟通过应用于量子位阵列的量子门的序列的时间演化，即通过实现数字量子模拟器，已经预见了一种解决方案。超导电路和谐振器正在成为量子计算架构的一个非常有前途的平台，但目前缺乏一个直接可扩展、通用和可实现的数字量子模拟器提案。在这里，我们提出了一个可行的方案来实现一个通用的量子模拟器与混合自旋光子量子比特的超导谐振器阵列，这是本质上可扩展的，并允许本地控制。作为代表性的例子，我们考虑的横向场伊辛模型，自旋1哈密顿量，和二维哈伯德模型，对于这些，我们数值模拟的计划，包括退相干的主要来源。此外，我们展示了如何规避潜在的有害影响的非均匀加宽的自旋系统。
2015-04-22 quant-ph
Scalable quantum circuit and control for a superconducting surface code
我们提出了一个可扩展的方案，用于执行由具有最近邻耦合的快速通量可调transmon量子比特组成的单片表面编码结构的纠错周期。八量子位单位单元构成了重复量子硬件和相干控制的基础，从而实现空间复用。这种控制对所有单量子位门使用三个固定频率，对单元中的每个量子位使用唯一的频率失谐模式。通过流水线的相互作用和读出步骤的辅助$X$ -和$Z$ -型稳定器测量，我们可以设计失谐模式，避免所有的二阶transmon-transmon相互作用，除了那些利用在受控相位门，无论结构的大小。我们的方案适用于基于缺陷和平面逻辑量子比特，包括晶格手术。
2016-12-24 quant-ph
Scalable Architecture for Quantum Information Processing with Atoms in Optical Micro-Structures
本文综述了近年来利用二维光学微阱阵列中的中性原子作为二维量子比特寄存器进行量子信息处理和量子模拟的实验进展。我们描述了一个可扩展的量子信息架构的基础上，微制造的光学元件，同时针对单站点寻址和可扩展性的重要问题。这种方法为量子态存储、操纵和检索提供了灵活且可集成的配置。我们介绍了最近的实验结果的初始化和相干的一个量子比特旋转多达100个可单独寻址的量子比特，原子量子态的相干传输在一个可扩展的量子移位寄存器，并讨论了两个量子比特门在二维微陷阱阵列的可行性。
2011-08-25 quant-ph
Scalable two- and four-qubit parity measurement with a threshold photon counter
宇称测量是许多量子信息处理任务的核心工具。在这封信中，我们提出了一种直接测量两个和四个量子比特奇偶校验的方法，在硬件和软件中开销很低，同时对实验缺陷保持鲁棒性。我们的方案依赖于色散量子比特腔耦合和光子计数，这是敏感的强度，这两个成分被广泛实现在许多不同的量子计算模式。对于量子计算中的一种领先技术--超导集成电路，我们分析了该方案的测量对比度和反向作用，并表明该测量足够接近理想的奇偶测量，可以应用于量子纠错。
2015-02-11 quant-ph
Demonstrating the power of quantum computers, certification of highly entangled measurements and scalable quantum nonlocality
越来越复杂的量子计算机激发了对它们验证真正量子现象的能力的探索。在这里，我们展示了最先进的IBM量子计算机在受量子网络启发的相关实验中的能力。我们的实验具有多达12个量子位，并需要实施范例贝尔状态测量可扩展的纠缠交换。首先，我们展示了在多达9个量子位系统中违背经典模型的量子相关性，同时只假设量子计算机在量子位上运行。收获这些量子优势，我们能够证明82个基本元素纠缠在一个512结果的测量。然后，我们放松量子比特假设，考虑多个独立纠缠态以星形排列的情形下的量子非定域性。我们报告了多达10个量子比特的与源无关的贝尔不等式的量子违反。我们的研究结果证明了量子计算机超越经典限制和证明可扩展纠缠测量的能力。
2021-06-22 quant-ph
The long mean-life-time-controlled and potentially scalable qubits composed of electric dipolar molecules based on graphene
提出由电偶极分子组成的量子比特，利用简谐振动能级构建量子态并在石墨烯系统中实现大规模制造，激发态寿命寿命达260秒且Rydberg blockade半径约100nm，可操作量子比特达数百万。。
2023-12-10 quant-ph
Scalable native multiqubit gates via engineered noncomputational-state interactions in superconducting fluxonium qubits
Quantum Science Center of Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area（粤港澳大湾区量子科学中心）；Institute of Quantum Information and Technology, Nanjing University of Posts and Telecommunications（南京邮电大学量子信息与技术研究院）；State Key Laboratory of Quantum Optics Technologies and Devices, Shanxi University（山西大学量子光学技术与器件国家重点实验室）；Key Laboratory of Atomic and Subatomic Structure and Quantum Control (Ministry of Education), Guangdong Basic Research Center of Excellence for Structure and Fundamental Interactions of Matter, and School of Physics, South China Normal University（华南师范大学原子与亚原子结构及量子控制教育部重点实验室、广东省物质结构与基本相互作用卓越研究中心物理学院）；Guangdong Provincial Key Laboratory of Quantum Engineering and Quantum Materials, Guangdong-Hong Kong Joint Laboratory of Quantum Matter, and Frontier Research Institute for Physics, South China Normal University（华南师范大学广东省量子工程与量子材料重点实验室、粤港澳量子物质联合实验室前沿物理研究所）；Nanjing University of Posts and Telecommunications（南京邮电大学）；Shanxi University（山西大学）；South China Normal University（华南师范大学）
通过工程化非计算态相互作用，在超导fluxonium量子比特中实现可扩展的原生多量子比特门，支持任意数量控制量子比特，降低容错量子计算的物理开销。
2026-01-23 quant-ph
Scalable estimation of pure multi-qubit states
介绍了一种基于归纳的$n$ -量子比特纯态估计方法。这是基于对$2n+1$可分离基或$2$纠缠基的状态的投影测量加上计算基础。因此，测量基的总数分别按比例缩放为$O(n)$和$O(1)$。因此，与其他估计方法相比，所提出的方法在量子比特的数量上表现出非常有利的缩放。蒙特卡罗数值实验表明，该方法具有较高的估计精度.例如，利用$21$可分离基实现$10$量子位的希尔伯特空间上的$0.88$的平均保真度。可分离基的使用使得我们的估计方法特别适合于噪声中等规模量子计算机中的应用，其中纠缠门比本地门精确得多。我们实验证明了所提出的方法在IBM的量子处理器之一，通过估计4量子比特格林伯格-霍恩-蔡林格状态的保真度接近$0.875$通过可分离的基地。其他$10$ -量子比特可分离和纠缠态分别实现了$0.85$和$0.7$量级的估计保真度。
2021-07-12 quant-ph
System-Level Design of Scalable Fluxonium Quantum Processors with Double-Transmon Couplers
Quantum Science Center of Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area（粤港澳大湾区量子科学中心）
本文提出了一种基于双transmon耦合器的fluxonium量子处理器系统设计方法，通过频率分区架构实现高保真单双量子门操作、快速量子比特重置和鲁棒色散读取。
2026-04-29 quant-ph
Protocols and Techniques for a Scalable Atom--Photon Quantum Network
基于原子量子比特和散射光子的量子网络为构建大规模量子信息处理器提供了一条很有前途的途径。本文综述了在两个相距较远的原子量子比特之间产生纠缠和操作门的量子协议，这些协议可用于构建可扩展的原子-光子量子网络。我们强调了从原子量子位收集光对于大规模网络的关键作用，并描述了两种使用反射光学器件或光学腔来增强光收集的技术。本文还简要介绍了可扩展的、高效的原子-光子网络的一些应用。
2009-06-05 quant-ph
Implementation of a scalable universal two-qubit quantum processor with electron and nuclear spins in a trapped ion
本文提出利用离子内部能级和电子/核自旋实现可扩展 n 离子-2n 量子比特处理器，并在单离子系统上验证通用门与 Grover 算法，为大幅扩展量子计算 Hilbert 空间提供新路径。
2024-07-01 quant-ph
Scalable Measurement Error Mitigation via Iterative Bayesian Unfolding
测量误差缓解（MEM）技术是抵消量子计算机（QC）上系统读出误差的后处理策略。目前使用的MEM策略面临着一个权衡：随着量子比特数量的增加而扩展的方法返回负概率，而那些保证有效概率分布的方法则不可扩展。在这里，我们提出了一个解决这两个问题的方案。特别是，我们提出了一个可扩展的实现迭代贝叶斯展开，在高能物理实验中使用的标准缓解技术。我们通过减少Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）状态实验制备的QC数据（高达127个量子位）和Bernstein-Vazirani算法的实现（高达26个量子位）来演示我们的方法。
2022-10-21 quant-ph
Scalable Suppression of XY Crosstalk by Pulse-Level Control in Superconducting Quantum Processors
本文提出一种可扩展的脉冲级控制框架，通过频率调制和动态去耦抑制超导量子处理器中的XY串扰误差，提升单量子比特操作的保真度。
2026-01-08 quant-ph
Trapped-Ion Multiqubit Gates are Compatible with Scalable Quantum Error Correction
Quantum Art Ltd（量子艺术有限公司）；Department of Physics of Complex Systems, Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所复杂物理系）
本文通过构建多量子比特门的微观噪声模型，分析噪声特性并评估基于旋转表面码的量子纠错方案的可扩展性。
2026-05-27 quant-ph
Scalable fluxonium qubit architecture with tunable interactions between non-computational levels
针对 fluxonium 扩展中的非计算能级耦合问题，本文提出可调耦合的可扩展架构，可抑制初始化、控制与读取误差并实现快速高保真度门。
2025-06-15 quant-ph
Scalable modular architecture for universal quantum computation
Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步加速器）；Freie Universität Berlin（柏林自由大学）
本文提出了一种可扩展的模块化架构，通过连接两个可控的量子比特数组，利用单一纠缠门实现大规模量子比特数组的可控性，从而减少资源消耗。
2025-11-21 quant-ph
Dispersive optical systems for scalable Raman driving of hyperfine qubits
超精细原子态是量子信息处理中最有希望的量子比特编码的候选者之一。在原子系统中，超精细跃迁通常通过双光子拉曼过程由在超精细量子比特频率下进行振幅调制的激光场驱动。在这里，我们介绍了一种新的方法，用于产生振幅调制的相位调制激光和反射它从一个高度色散的光学元件称为啁啾布拉格光栅（CBG）。这种方法是被动稳定的，提供高效率，并与高功率激光源兼容，实现大拉比频率和改善的量子相干性。我们基准这种新的方法，通过全球范围内驱动一个阵列的$\sim 300$中性$^{87}$ Rb原子量子比特被困在光镊，并获得拉比频率为2 MHz的光子散射误差率为$< 2 \times 10^{-4}$每$π$脉冲。这种鲁棒的方法可以直接与中性原子和捕获离子系统中的局部寻址光学集成，以促进用于量子信息处理的高保真单量子比特操作。
2021-10-27 quant-ph
Scalable Ion Trap Quantum Computing without Moving Ions
研究了一种混合量子计算方案，其中混合量子比特由作为信息存储器的离子阱量子比特和作为量子处理器的固态电荷量子比特组成，通过超导腔连接。在本文中，我们扩展了我们以前的工作[1]，并研究了混合系统的退相干，耦合和可扩展性。本文计算了在激光辐射下，由于固体系统中电荷涨落和超导腔的耗散引起的离子-电荷耦合系统的退相干。设计了一种利用电荷量子比特的快速状态翻转来减少电荷噪声引起的退相干的门方案。我们还研究了一种超导开关，它被插入在腔和电荷量子比特之间，并提供量子比特之间的可调谐耦合。混合计划的可扩展性进行了讨论，在实现该计划的几个潜在的实验障碍。
2004-12-23 quant-ph
