Protecting dissipative quantum state preparation via dynamical decoupling
我们表明，耗散量子态的制备过程可以防止量子比特退相交错的状态准备控制与动态解耦（DD）控制组成的一系列短$π$脉冲。这种非均匀展宽可以抑制到脉冲间隔的二阶量级，保护效率几乎与脉冲序列无关，而由脉冲间的平均间隔决定。的DD保护数值测试，发现是有效的对非均匀退相两个示例性的耗散状态准备计划，使用集体泵浦，以实现多体单线态和线性集群状态分别。数值模拟还表明，状态准备可以有效地保护$π$脉冲与完全随机的到达时间。我们的结果使得这些态制备方案在非均匀加宽系统中的应用成为可能。以半经典描述的高斯噪声为例，讨论了态准备对动态噪声的DD保护。
2013-03-12 quant-ph
Entanglement Percolation with Bipartite Mixed States
我们提出了一个纠缠逾渗的概念，用于在相邻节点由部分纠缠的二体混合态连接的量子网络中长距离产生单态。给出了一类混合网络态产生单态的充分必要条件。超出这类的状态不足以进行纠缠渗透。我们发现，相邻的节点需要连接的多个部分纠缠态，并设计了丰富的各种蒸馏协议，这些状态转换成单线态。这些蒸馏协议适用于各种网络几何形状，并且即使对于显著不纯的状态也具有足够高的成功概率。除此之外，我们还讨论了可能的进一步改进，可通过使用量子策略，包括广义形式的纠缠交换。
2009-12-14 quant-ph
Quantum to classical transition via fuzzy measurements on high gain spontaneous parametric down-conversion
我们认为高增益自发参量下转换在一个非共线的几何形状作为一个范例的情况下，通过增加泵浦功率，即，产生的光子的平均数量来调查的量子到经典的转变。通过两种不同的测量方案，基于不同的二分法过程，将分析通过二分法测量在这样的宏观量子系统中观察量子关联的可能性。更具体地说，我们将调查的持续性的非局域性在一个不断增加的大小n/2自旋单重态通过研究的相关形式的变化作为$n$增加，在理想的情况下，并在存在损失。我们观察到一个快速减少的数量贝尔不等式违反增加系统的大小。这一理论分析得到了宏观-宏观关联的实验观察的支持，平均光子数约为10^3。我们的研究结果启发了实际的极端困难，观察非局部性进行这样的二分模糊测量。
2010-04-09 quant-ph
Rydberg Superatom Interface for Topological Microwave-to-Optical Photon Conversion in Fock-State Lattices
本文提出一种由里德伯超原子介导的拓扑保护微波-光转换方案，通过双模JC架构构建交联Fock态晶格并映射到扩展SSH模型，利用光子数依赖的拓扑相变实现鲁棒高效的单光子跨频转换。
2025-04-10 quant-ph
High Fidelity Singlet-Triplet ${S}$-${T_-}$ Qubits in Inhomogeneous Magnetic Fields
利用$S$ - $T_-$子空间，提出了一组适用于双电子量子点中单重态-三重态量子比特的量子门。量子位旋转由所施加的磁场和由微磁体提供的正交场梯度驱动。我们优化了这个量子位的保真度作为磁场的函数，利用“最佳点”，其中旋转频率与能级失谐无关，提供了对电荷噪声的保护。我们模拟门操作和量子位旋转的准静态噪声的存在下，从电荷和核自旋以及泄漏到nonqubit状态，并预测，在硅量子点门的结晶度大于$99\%$可以实现两个近正交的旋转轴。
2015-07-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.other quant-ph
Optical-cavity manipulation strategies of singlet fission systems mediated by conical intersections: insights from fully quantum simulations
本文利用全量子模拟研究光腔如何通过圆锥交叉操控单线态裂分，揭示多种调控机制，为提升光伏转换效率提供理论指导。
2025-03-11 quant-ph
Charge-noise resilience of two-electron quantum dots in Si/SiGe heterostructures
谷自由度为硅自旋量子比特带来了挑战和机遇。单重态-三重态的一个重要考虑因素是存在两个不同的三重态，由谷与轨道激发组成。在这里，我们表明，这两个三重峰都存在于典型的操作制度，但只有谷激发三重峰提供本征保护电荷噪声。我们进一步表明，这种保护自然产生的点与更强的限制。这些结果揭示了硅基多电子量子比特的固有优势。
2021-05-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Robust energy selective tunneling readout of singlet triplet qubits under large magnetic field gradient
快速、高保真的量子态探测对于在半导体中构建稳健的基于自旋的量子信息处理平台至关重要。基于泡利自旋阻断（PSB）的自旋-电荷转换及其变体被广泛用于双电子单重态-三重态（ST $_0$）量子比特的自旋状态鉴别;然而，单次测量保真度受到低信号对比度或PSB能量失谐下三重态的短寿命的限制，特别是由于在大磁场梯度下与单重态的强混合。最终，有限的单次测量保真度导致量子操作的可见性低。在这里，我们展示了一种替代方法来实现ST $_0$量子位态的自旋到电荷转换，使用双占据量子点（QD）和电子库之间的能量选择性隧穿。我们证明了一个90%的单次测量保真度和S-T $_0$振荡的可见性为81%，在100 mT（~ 500 $MHz\cdot h \cdot(g^{*}\cdot μ_B)^{-1}$）的场梯度，这允许单次读出与完整的电子电荷信号对比度，并在同一时间，长和可调的测量时间，即使在强磁场梯度的松弛效应可以忽略不计。使用一个射频传感器的QD阵列的位置相对，我们将这种方法应用到两个ST $_0$量子位，并显示高可见性读出两个单独的单量子位门操作是可能的，与一个单一的射频单电子晶体管传感器。我们期望我们的双电子自旋态的测量方案可以应用于各种宿主材料，并为基于量子点的量子计算平台上的高精度多量子比特态检测提供一种简化和互补的途径。
2020-07-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Superconducting singlet-triplet qubits
University of Basel（巴塞尔大学）；King Fahd University of Petroleum and Minerals（法赫德国王石油与矿产大学）
研究提出超导单重态 - 三重态（SST）量子比特，依赖约瑟夫森结中平行双量子点，无需自旋 - 轨道相互作用。该量子比特态与超导相位耦合，支持全对全连接，控制线开销小且受噪声线性保护，有望用于未来量子处理器。
2026-07-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Polariton-assisted Singlet Fission in Acene Aggregates
单线态裂变是通过提供增加在选择材料中吸收的每个光子的激子的量子产率的途径来增加有机光致发光中的能量转换效率的重要候选者。我们研究了并苯在强光-物质相互作用（极化激元）体系中激子量子产率的依赖关系，其中材料嵌入光学微腔中。从一个开放的量子系统的方法开始，我们建立了一个动力学模型的猝灭剂的存在下，感兴趣的物种的时间演化，并表明极化激元可以减少或增加激子量子产率相比，无腔的情况下。特别是，我们发现，hexacene，一个典型的穷人单线态裂变的候选人，可以提供更高的产量比腔无pentacene时，辅助极化激元效应。同样，我们表明，并五苯产率可以增加时，极化激元状态的帮助。最后，我们解决了如何在有损耗的微腔中的亮态和暗态之间的各种弛豫过程影响极化激元光化学。我们的研究结果还提供了关于如何选择微腔以增强类似相关化学过程的见解。
2018-01-09 physics.app-ph physics.chem-ph quant-ph
Effects of Different Q-swaps Modes on Percolation Threshold in Small-world Quantum Networks
本文研究小世界量子网络中不同 q-swaps 模式对纠缠渗流阈值的影响，证明 QEP 优于 CEP，并借助量子游走进一步降低阈值。
2024-01-22 physics.soc-ph quant-ph
Telecom-Wavelength-Compatible Quantum Information Transcription Using Nitrogen-Vacancy Centers
Budapest University of Technology and Economics（布达佩斯技术与经济大学）；HUN-REN-BME Condensed Matter Research Group, Budapest University of Technology and Economics（匈牙利研究网络-布达佩斯技术与经济大学凝聚态研究组）；Institute for Solid State Physics and Optics, HUN-REN Wigner Research Centre for Physics（固体现象与光学研究所，匈牙利研究网络维格纳物理研究中心）；Faculty of Physics and CENIDE, University of Duisburg-Essen（杜伊斯堡-埃森大学物理学院与CENIDE）；Stavropoulos Center for Complex Quantum Matter, Department of Physics and Astronomy, University of Notre Dame（圣母大学物理与天文学系斯塔夫罗普洛斯复杂量子物质中心）
研究通过红外单线态过渡实现NV中心量子态转录，建立高保真度的电信波长光学读出路径，实现钻石自旋量子比特与通信基础设施的直接接口。
2026-05-14 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Decoherence of a singlet-triplet superposition state under dipolar interactions of an uncorrelated environment
最近显示，通过STM，在实验上可以刺激海森堡耦合自旋二聚体的单线态和非磁性三线态之间的时钟跃迁（Bae等人，Science Advances 4，eaau4159）。这导致更强的保护时钟转换，而普通的只提供一阶保护磁噪声。然而，大的退相干时间的时钟状态通常是指不退相的自旋系综。在所引用的实验中，仅操纵一个单一的二聚体，而不是整体。出于这个原因，我们模拟如何一个单一的二聚体的行为在环境中的其他自旋耦合到二聚体通过偶极相互作用。我们在完整的希尔伯特空间，包括二聚体和一个合理的大环境中进行酉时间演化。我们将看到，对于弱环境，这种方法证实了类时钟状态的长退相干时间，但对于更强的耦合，这种说法不成立。作为参考，我们比较了二聚体的行为与其他，非时钟一样，叠加态。此外，我们表明，内部动力学浴系统的退相干时间起着重要的作用。在系统弱耦合到浴的状态下，环境自旋之间的较强相互作用在一定程度上恶化了退相干时间，而如果系统和浴是强耦合的，则环境中较强的相互作用改善了退相干时间。
2020-01-30 cond-mat.str-el quant-ph
Approaching ideal visibility in singlet-triplet qubit operations using energy-selective tunneling-based Hamiltonian estimation
该研究利用能量选择隧穿读出技术实现GaAs量子点阵列中双电子自旋量子比特的哈密顿量参数估计，优化读出保真度并结合自适应初始化与贝叶斯推断，提升了相干时间及量子振荡可见性等关键性能，助力高级量子控制协议。
2024-11-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum cryptography with classical communication: parallel remote state preparation for copy-protection, verification, and more
量子力学效应使得构造经典上不可能的密码原语成为可能。例如，量子复制保护允许程序以量子态编码，使得程序可以被评估，但不能被复制。这些加密原语中的许多是两方协议，其中一方Bob具有完全的量子计算能力，另一方Alice只需要向Bob发送随机的BB84状态。在这项工作中，我们将展示如何这样的协议可以一般地转换成爱丽丝是完全经典的，假设鲍勃不能有效地解决LWE问题。特别是，这意味着（经典）Alice和（量子）Bob之间的所有通信都是经典的，但他们仍然可以使用加密原语，如果双方都是经典的，这是不可能的。我们应用这个转换过程来获得量子密码协议与经典的不可克隆加密，复制保护，加密数据上的计算，和可验证的盲委托计算的通信。我们的研究结果的关键技术成分是一个经典的指示并行远程状态准备BB84国家的协议。这是（经典）Alice和（量子多项式时间）Bob之间的多轮协议，允许Alice证明Bob必须准备好$n$均匀随机的BB 84状态（直到他的空间上的基的改变）。此外，爱丽丝知道鲍勃准备了哪些特定的BB84状态，而鲍勃自己却不知道。因此，该协议结束时的情况（几乎）等同于Alice向Bob发送$n$随机BB 84状态的情况。这使得我们能够以通用和模块化的方式通过我们的远程状态准备协议来替换现有协议中准备和发送BB84状态的步骤。
2022-09-06 cs.CR quant-ph
Protecting Quantum Information in Quantum Dot Spin Chains by Driving Exchange Interactions Periodically
最近的工作已经证明了一种新的途径，通过周期性地驱动门定义的量子点阵列中的最近邻交换相互作用，在量子自旋链中实现离散时间晶体物理[arXiv：2006.10913]。在这里，我们提出了一个详细的分析交换驱动的Floquet物理在GaAs量子点的小阵列，包括相图和额外的诊断。我们还表明，涌现的时间晶体行为可以有利于多自旋态的保护和操纵。对于GaAs中的核自旋噪声的典型水平，驱动和相互作用的组合保护自旋单重态超出了在没有交换相互作用的情况下可能达到的程度。我们进一步展示了如何在单重态-三重态量子比特之间构建具有高保真度的时间晶体启发的CZ门。这些结果表明，周期性地驱动交换耦合可以提高量子点自旋系统的性能，用于量子信息应用。
2020-09-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
Entanglement distillation by adiabatic passage in coupled quantum dots
绝热通过两个相关的电子在三个耦合的量子点，提供了一个强大的和控制的方式提取，运输和检测自旋纠缠，以及测量自旋解纠缠的速率。采用可调的点间耦合的计划创建，从一个未纠缠的两个电子状态，空间分离的单重态和三重态的叠加。一个点的人口（电荷）的单一测量崩溃的波函数这些国家，实现纠缠到电荷转换。该方案是鲁棒的，效率接近100%，对于大范围的现实光谱参数。
2004-12-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
