Concatenated dynamical decoupling in a solid-state spin bath
级联动态退耦合（CDD）脉冲序列作为一种减轻量子信息处理中退相干的策略具有很大的应用前景。重要的是要研究这些动态解耦策略在实际系统中的实际性能，这些系统是有前途的量子位候选者。在这个快速通信中，我们计算的哈恩回声序列的级联的回声衰减的固态电子自旋量子位在核自旋浴使用集群扩展技术。我们发现，每一级的串联逆转连续水平的浴内波动的影响。一方面，这使CDD成为一种通用的、现实的解耦策略。另一方面，这使以前用于研究通过CDD恢复介观自旋浴失去的相干性的简单对近似的结果变得过于乐观。
2007-12-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Noise-resilient quantum evolution steered by dynamical decoupling
现实的量子计算受到噪声的影响。量子计算研究的一个重要前沿是实现量子比特的抗噪声量子控制。动态解耦可以保护量子比特的相干性。在这里，我们展示了由动态解耦控制引导的非平凡量子演化，该控制自动抑制噪声效应。我们设计并实现了一个自保护的控制非门的电子自旋的氮空位中心和附近的碳-13核自旋在室温下在金刚石中，通过采用工程动态解耦控制的电子自旋。最终状态的结晶度为0.91和0.88，即使与不完美的初始状态。与此同时，量子比特相干时间至少延长了30倍。该设计方案不要求动态解耦控制与量子位相互作用对易，适用于一般系统。这项工作标志着向现实的量子计算迈进了一步。
2013-10-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Mixed Dynamical Decoupling
我们提出了一种混合动态解耦（MDD）的方案，在那里我们结合了连续动态解耦与鲁棒的相控脉冲序列。具体来说，我们使用两个字段进行解耦，其中第一个连续驱动字段创建对环境噪声具有鲁棒性的修饰状态。然后，第二场实现相位脉冲的鲁棒序列以执行修饰量子位的反转，从而实现对两个场的幅度波动的鲁棒性。我们表明，MDD优于标准的级联连续动态解耦在现实的数值模拟中的NV中心在钻石的动态解耦。最后，我们还演示了如何利用我们的技术来改善传感。
2019-03-02 quant-ph
High Fidelity Adiabatic Quantum Computation via Dynamical Decoupling
介绍了开放系统绝热量子计算的高阶动力学解耦策略。我们的数值结果表明，一个明智的选择高阶动力学解耦方法，结合编码，使计算进行旁边的解耦，可以显着提高绝热量子计算的保真度，尽管退相干。
2012-05-11 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
Robust dynamical decoupling with bounded controls
我们提出了一个一般的程序实现动态解耦，而不需要任意强，脉冲控制行动。这是通过根据系统解耦群中的欧拉路径设计连续解耦传播子来实现的。这样的欧拉解耦方案提供了两个重要的优势，他们的脉冲同行：他们能够执行相同的动态对称化，但更现实的控制资源，在同一时间，他们本质上是宽容的一大类系统的实施错误。
2002-08-09 quant-ph
Optimized Dynamical Decoupling in Ξ-Type n-Level Quantum Systems
本文首先基于动力学解耦机制，设计了一种Bang-Bang（BB）操作群来降低n能级系统中的相位退相干。然后，我们推导了两种动力学解耦方案：周期动力学解耦（PDD）和Uhrig动力学解耦（UDD）。我们选取密度矩阵的非对角元作为参考指标，研究了在这两种动力学解耦方案下，n-型n能级原子的量子相干性的行为.最后，我们选取了一个六能级原子作为被控系统，利用所提出的退耦方案抑制了相位退相干。给出了仿真实验和比较结果。
2014-04-28 quant-ph
Universal dynamical decoupling of a single solid-state spin from a spin bath
控制单个量子系统与其环境的相互作用是量子科学和技术中的一个基本挑战。通过双轴动力学解耦，我们戏剧性地抑制了金刚石中单个自旋与周围自旋池的耦合。通过量子过程层析成像验证了对任意量子态的相干性。由此产生的相干时间增强被发现遵循一般缩放与去耦脉冲的数量。对于高达136个脉冲的去耦作用没有观察到限制，与自旋回波相比，相干时间增强了25倍以上。这些结果揭示了实验量子科学的新制度，并允许克服实施量子信息协议的主要障碍。
2010-10-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Keeping a spin qubit alive in natural silicon: Comparing optimal working points and dynamical decoupling
有两种不同的技术证明有效地延长自旋量子位在其他自旋环境中的相干寿命。一种是动态解耦，即量子比特受到精心定时的控制脉冲序列的影响;另一种是将量子比特调谐到“最佳工作点”（OWP），这是磁场中减少退相干的最佳点。利用量子多体计算方法，研究了远离和靠近OWP的动力学退耦脉冲序列对中心施主量子比特在核自旋浴中退相干的影响。理解这种行为的关键是分析多体量子浴中独立的翻转自旋对通常占主导地位的贡献的抑制程度。我们发现，最近测量的哈恩回波衰减在OWP（最低阶动力学去耦），必须考虑集群的三个相互作用的自旋，因为独立的对甚至不给有限的$T_2$衰减时间。我们发现，在OWP附近工作时，动态去耦序列需要数百个脉冲的一个数量级的增强$T_2$，相反，制度远离OWP，只需要约10个脉冲。
2015-04-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
A Method for Generating All Uniform $π$-Pulse Sequences Used in Deterministic Dynamical Decoupling
自从Viola首次提出使用脉冲序列来保护量子比特不受退相干影响以来，动态退耦合一直被积极研究。从那时起，已经提出了许多计划的动态解耦，以实现高阶抑制，分析和数值。然而，迄今为止，还没有一个系统的框架来理解所有现有的统一$π$脉冲动力学解耦计划。在本报告中，我们使用投影脉冲序列作为基本构建块，并将级联作为组合它们的一种方式。我们推导出一个新的级联投影动态解耦（CPDD），在这个框架中，我们可以系统地构建脉冲序列，以实现任意高的抑制阶。所有以前已知的使用$π$脉冲的均匀动态解耦序列都可以拟合到这个框架中。将一致动力学解耦理解为哈密尔顿算子上的连续投影，也将使我们了解如何发明新的方法来构造更好的脉冲序列。
2015-07-27 quant-ph
Universality of Uhrig dynamical decoupling for suppressing qubit pure dephasing and relaxation
Uhrig为自旋玻色子模型发现的最佳$N$ -脉冲动态解耦[Phys. Rev. Lett，{ \bf 98}，100504（2007）]被证明在抑制$O(T^{N+1})$的纯退相或耦合到通用浴的量子位（或自旋1/2）的纵向驰豫方面具有普遍性持续时间的短时间演变$T$。为了抑制纵向弛豫，理想Uhrig $π$脉冲序列可以推广到由理想Uhrig脉冲序列叠加满足一定对称性要求的有限持续时间脉冲组成的序列.
2008-07-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Enhanced solid-state multi-spin metrology using dynamical decoupling
我们使用多脉冲动力学去耦来增加室温金刚石中大量氮空位（NV）电子自旋的相干寿命（T2），从而使多自旋量子信息处理和计量学的可扩展应用成为可能。我们实现了一个数量级的扩展的NV多自旋T2的金刚石样品具有广泛不同的自旋环境。对于氮杂质浓度<~1 ppm的样品，我们发现T2 > 2 ms，与单NV中心报道的最长相干时间相当，并证明AC磁场的NV多自旋传感增强了10倍。
2012-01-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Unification of Random Dynamical Decoupling and the Quantum Zeno Effect
周期性的确定性的bang-bang动力学解耦和量子芝诺效应是从相同的物理机制中产生的。这两个概念都是基于周期的强烈和频繁的踢挑起细分的希尔伯特空间成独立的子空间。然而，以前的统一结果没有捕捉到的情况下，随机bang-bang动态解耦，这可能是有利的确定性的情况下，但具有固有的非循环结构。在这里，我们建立了随机动力学解耦和量子芝诺效应之间的对应关系，通过调查随机解耦演化的平均值。该协议是量子芝诺动力学的表现，并导致一个单一的浴演变。通过提供一个框架，我们称之为公平性的系统和浴，我们表明，随机动态解耦下的系统动力学收敛到一个单一的解耦误差，其特征在于依赖于收敛速度的芝诺极限。这揭示了随机动力学解耦和量子芝诺效应的统一。
2022-08-04 quant-ph
Transition between continuous and discrete spectra in dynamical-decoupling noise spectroscopy
在这里，我们探索的前景进行单量子位光谱的环境噪声时，由动态去耦脉冲序列产生的频率滤波器的分辨率可以设置得足够高，以揭示离散结构的噪声谱密度。当滤波器不能分辨离散的谱线并且在量子比特的退相干率中仅记录谱的粗粒度近似时，光谱学的标准形式是适用的。当离散结构变得可访问时，量子位探针以质的不同方式演化，并且必须重新设计恢复谱密度的过程。
2019-11-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Robust dynamical decoupling for quantum computing and quantum memory
动态去耦（DD）是一种用于保护量子位不受环境影响的流行技术。然而，除非特别小心，在这种技术中使用的控制脉冲的实验误差可以破坏的量子信息，而不是保存it.Here，我们调查的技术，使DD序列对不同类型的实验误差鲁棒性，同时保持良好的去耦效率在波动的环境。我们给出了固态核自旋量子比特的实验数据，并介绍了一种新的适合于量子计算和量子存储的DD序列。
2011-06-17 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph 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
Near-optimal dynamical decoupling of a qubit
我们提出了一个近似最优的量子动力学解耦方案，该方案使用O（n^2）个脉冲消除了量子比特到n阶的一般退相干，与所有以前的解耦方法相比，脉冲数呈指数下降。耦合到自旋浴的量子位的数值模拟证明了新的脉冲序列的优越性能。
2009-09-01 quant-ph
Decoherence and dynamical decoupling control of nitrogen-vacancy center electron spins in nuclear spin baths
理论研究了高纯金刚石中氮空位中心电子自旋的退相干和动力学解耦控制，其中与$^{13}$ C核自旋的超精细相互作用是主要的退相干机制.退相干被表述为电子自旋与核自旋之间的纠缠，这是由电子自旋状态的核自旋浴演化引起的。核自旋浴演化是由单自旋进动和成对触发器等基本过程驱动的。退相干中不同基元过程的重要性取决于外磁场的强度。
2011-08-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dynamical decoupling of a singlet-triplet qubit afflicted by a charge fluctuator
研究了单重态-三重态自旋量子比特的动态退耦脉冲序列对电荷涨落噪声的去除效率。我们开发了一种数值方法来解决动力学方程的所有三个组成部分的布洛赫矢量下的一般脉冲协议，并与任意旋转轴。量子位元在其工作点上同时经历退相和耗散动力学过程。弱耦合和强耦合波动的限制，揭示了在不同的参数制度的不同动态的解析解。量子比特的衰变时间与控制脉冲的数量的缩放被发现遵循幂律在很宽的范围内的TLF参数和量子比特偏置点。
2012-09-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Performance of Deterministic Dynamical Decoupling Schemes: Concatenated and Periodic Pulse Sequences
动态解耦可以用于保持任意量子态，尽管与环境的不期望的相互作用，使用仅影响系统的控制哈密顿量。我们提出了一个系统独立的分析的基础上领先的顺序解耦误差估计，有效的有界强度环境的动态解耦。作为一个重要的工具，重整化变换的有效系统浴耦合哈密顿量，我们描绘的可靠性域的动态去耦用于量子态保存，在一般设置为一个单一的量子比特。我们具体分析和比较两个确定性的动态解耦方案-周期性和级联-并区分两种限制情况下的快速与缓慢的环境。我们证明了级联解耦优于周期性解耦在很宽的参数范围内。这些结果都获得了“理想”（零宽度）和现实（有限宽度）脉冲。这项工作扩展和概括了我们早期的工作，物理学评论快报。95，180501（2005）。
2007-03-15 quant-ph
Preserving qubit coherence by dynamical decoupling
在量子信息处理中，噪声环境下量子比特的相干性是至关重要的。动态去耦（DD），其在量子位上应用一系列翻转并将量子位-环境耦合平均为零，是与诸如量子门的其他期望功能兼容的有前途的策略。本文综述了动力学解耦理论和实验研究的最新进展。我们给出了由于耦合到噪声环境中的量子比特退相干的半经典和量子描述。基于量子图像，给出了DD的几何解释。回顾了周期性的Carr-Purcell-Meiboom-Gill DD和级联DD，然后详细探讨了最近开发的Uhrig DD，它采用最少数量的脉冲在一个不均匀的间隔序列，以抑制量子位环境耦合到给定的演化时间顺序。最后，对一些新的发展和前景进行了讨论。
2010-07-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Controlling quantum systems by embedded dynamical decoupling schemes
提出了一种基于在随机解耦方案中嵌入确定性解耦方案的动态解耦方法。通过这种方式，可以结合两种方法的优点，并且即使对于长的相互作用时间，也可以显著地增加对量子系统的不期望的扰动的抑制。作为第一个应用程序的量子存储器的稳定性进行了讨论，这是由一个和两个量子位相互作用扰动。
2005-06-05 quant-ph
Distinguishing decoherence from alternative quantum theories by dynamical decoupling
量子力学基础的一个长期挑战是验证替代坍缩理论，尽管它们在数学上与退相干相似。为此，我们提出了一种新的方法的基础上动态解耦。在快速退耦操作的极限下，退耦误差的非零饱和的实验观察可以为替代的量子理论提供证据。作为分析的一部分，我们证明了无界哈密顿总是可以解耦，并提供新的膨胀Lindbladian。
2015-08-03 quant-ph
On Quantum Control via Encoded Dynamical Decoupling
我重新审视的思想基础动态解耦方法的框架内的量子信息处理，并检查其潜在的直接实现的编码，而不是物理自由度。编码解耦计划作为一种工具，工程封闭和开放系统的编码进化的有用性进行了研究的基础上简单的例子。
2001-11-30 quant-ph
Optimal Dynamical Decoupling Sequence for Ohmic Spectrum
我们研究了量子比特耦合到欧姆环境中的最佳动力学解耦序列。通过解析计算退相干函数的导数，发现最佳脉冲位置满足一组易于求解的非线性方程。这些方程综合了高能（UV）截止频率ω c等环境信息，完整地描述了退耦过程。该解解释了以往的实验和理论结果的局部优化动态解耦（LODD）序列在高频占主导地位的环境中，这是通过纯数值计算和实验反馈。如数值比较所示，这些解决方案优于Uhrig动态解耦（UDD）序列的一个或多个数量级的欧姆的情况下。
2010-01-18 quant-ph
Experimentally freezing quantum discord in a dissipative environment using dynamical decoupling
某些类型的量子关联在特定时间点之前不受噪声影响，然后突然衰减，这一有趣现象的发现引起了人们极大的兴趣。我们利用动态退耦序列来延长两个NMR量子比特系统中时不变量子不和谐的持续时间，该系统在独立的退相环境中退相干。我们实验制备了两个量子比特的贝尔对角量子态，它们与各个退相通道相互作用，并证明了动力学解耦对量子和经典关联保持的影响。我们能够在噪声存在的情况下冻结长时间尺度上的量子不和谐，使用动态解耦。我们使用强大的状态无关的动态解耦计划的状态保持，并证明这些计划能够成功地保持量子不和谐。
2016-10-10 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
Dynamical decoupling efficiency versus quantum non-Markovianity
我们研究了非马尔可夫性与纯退相量子比特动态解耦协议有效性之间的关系。我们考虑一个确切的模型，其中失相产生由于玻色子环境的欧姆类的谱密度。这是参数化的欧姆参数通过改变，我们可以模拟马尔可夫和非马尔可夫环境。有趣的是，我们发现，工程的非马尔可夫环境是有害的效率的动态解耦方案，导致更差的一致性保持。我们发现，每个动态去耦脉冲反转的量子信息流，并在此基础上，我们调查动态去耦效率和水库谱密度之间的联系。最后，在油藏工程的精神，我们研究了最佳的系统，油藏参数，以实现最大的静态凝聚力。
2015-12-16 quant-ph
Stabilization of quantum information by combined dynamical decoupling and detected-jump error correction
随机解耦的两种可能的应用进行了讨论。到目前为止，解耦方法只被认为是量子存储器，在这里，它表明，随机解耦也是一个方便的工具，稳定量子算法。此外，提出了一个解耦方案，其中包括一个随机解耦方法兼容的检测跳跃纠错量子码。利用这种组合的纠错策略，可以以有效的方式稳定量子信息以抵抗基于量子位的量子信息处理器的自发衰变和静态缺陷。
2007-12-10 quant-ph
High fidelity quantum gates via dynamical decoupling
实现量子计算机的理论前景需要克服退相干。在这里，我们数值证明了高保真度量子门是可能的量子动力学解耦的框架内。使用递归构造（级联）的动态解耦脉冲序列，相对于未受保护的进化，在广泛的系统-环境耦合强度范围内实现了通用的一组量子门的量子度的数量级改善。
2010-12-15 quant-ph
Enhancing the robustness of dynamical decoupling sequences with correlated random phases
我们表明，在最近开发的随机动态解耦脉冲序列方法中添加相关相位[物理评论快报122，200403（2019）]可以提高其在量子传感中的性能。特别地，通过在动态解耦序列中关联基本脉冲单元的相对相位，我们能够改善对由于$π$脉冲缺陷引起的信号失真和由于有限宽度$π$脉冲引起的寄生响应的抑制。这增强了量子传感器的选择性，例如基于金刚石中的NV中心的那些。
2020-03-30 quant-ph
Environmental noise spectroscopy with qubits subjected to dynamical decoupling
由于经典高斯噪声而受到纯退相的量子比特可以通过利用其在适当选择的动态解耦（DD）序列下的读出来重建噪声的功率谱密度而变成这种噪声的光谱仪。我们回顾了这种基于DD的噪声光谱技术背后的理论，特别注意当环境噪声是非高斯和/或它具有真正的量子特性时出现的问题。虽然我们专注于该方法的理论基础，但我们将讨论的概念与具体实验联系起来，并概述了与基于固态的量子位相关的环境噪声模型，包括基于量子点的自旋量子位，超导量子位和金刚石中的NV中心。
2017-05-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dynamical decoupling of superconducting qubits
我们表明，通过一个固定的横向耦合相互作用的两个超导量子比特可以通过适当设计的微波场激发施加到每个量子比特去耦。这种技术对于消除量子处理器中虚假相互作用的影响很有用。我们还模拟了量子位耦合到量子位的约瑟夫森结的绝缘层中存在的二能级系统（TLS）的情况。最后，我们在色散测量的背景下讨论了量子比特TLS问题，其中量子比特耦合到谐振器。
2012-03-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Accuracy of dynamical-decoupling-based spectroscopy of Gaussian noise
基于动态解耦的噪声谱的基本假设是，由多个脉冲的序列驱动的量子比特（或多个量子比特）的相干衰减速率由跨越由序列定义的频率梳的环境噪声谱很好地近似。在这里，我们调查的精确条件下，这种常用的光谱方法是定量正确的。为此，我们专注于两个有代表性的例子的谱密度：长尾洛伦兹，有限范围的高斯-都预计将遇到使用量子位的纳米级核共振成像。我们发现，与洛伦兹谱相比，洛伦兹谱对标准光谱公式的修正可以很容易地忽略不计，而有限范围的谱更难准确重建。对于高斯线形的环境谱密度，直接应用标准的动态解耦光谱学导致错误的归因于长尾行为的重建光谱。幸运的是，像这样的伪影可以通过对标准重建方法的简单扩展来完全避免。
2018-03-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dynamical decoupling design for identifying weakly coupled nuclear spins in a bath
识别单电子自旋周围的弱耦合核自旋是利用耦合电子-核自旋系统实现量子信息处理或利用金刚石缺陷自旋进行单自旋核磁共振探测等传感的关键步骤。利用周期性脉冲序列对中心电子自旋的动态解耦控制[例如，Carre-Purcell-Meiboom-Gill（CPMG）序列]已成功地用于识别单个核自旋和解析核自旋团簇的结构。在这里，我们设计了一种新型的脉冲序列，通过用一组非均匀间隔的$π$ -脉冲替换CPMG序列的重复单元（单个$π$-脉冲）。利用金刚石中的氮空位中心系统，我们表明，设计的脉冲序列提高了核自旋噪声谱的分辨率，并提取了更多的关于周围核自旋的信息。本文提出的动态解耦设计原理在许多系统中是有用的（例如，固体中的缺陷自旋量子位、俘获离子和超导量子位）用于高分辨率噪声光谱。
2014-02-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Highly sensitive macro-scale diamond magnetometer operated by dynamical decoupling sequence with coplanar waveguide resonator
利用金刚石中的氮空位（NV）中心进行量子磁测量的最终灵敏度受到NV中心数量和相干时间的限制。为了实现高灵敏度的磁力计，需要在大的检测体积上进行高且均匀的功率密度的微波辐照。在这里，我们展示了一个微波谐振器，以提高微波场的功率密度和光学系统的检测体积为1.4 e-3 mm $^3$。强微波场使我们能够实现48 ns的拉比振荡，这是足够快的相位弛豫时间的NV中心。该系统与去耦脉冲序列XY 16相结合，将自旋相干时间（T2）延长至自旋回波方法的27倍。因此，我们获得了10.8 pT/Hz $^{1/2}$的交流磁场灵敏度使用动态去耦脉冲序列。
2018-05-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Random decoupling schemes for quantum dynamical control and error suppression
我们提出了一个一般的控制理论框架，用于构造和分析随机解耦方案，适用于任意有限维复合系统的量子动力学控制。其基本思想是根据群上的随机路径而不是确定性路径来设计控制传播算子。我们的随机解耦协议的性能特征，并确定控制方案，它们可以显着削弱时间尺度的要求相比，循环对应。可靠的量子计算的影响进行了讨论。
2005-11-12 quant-ph
Experimental realization of robust dynamical decoupling with bounded controls in a solid-state spin system
我们的实验证明了一个强大的动态解耦协议与有界控制使用长软脉冲，消除了传统的实现具有挑战性的要求强控制脉冲。该协议通过设计解耦传播子以经历耦合器组的欧拉循环来完成[Phys.Rev.Lett. 90，037901（2003）]。我们证明，这种欧拉解耦方案增加了两个数量级的相干时间在我们的实验中，无论是失相或普遍的噪声环境。
2016-09-21 quant-ph
Continuous Dynamical Decoupling with Bounded Controls
我们从几何的角度发展了一个有界控制的连续解耦理论。有界控制连续解耦可以实现与bang-bang控制相同的解耦效果，同时使用实际的控制资源，它对系统的实施误差是鲁棒的。我们表明，在这个框架内的解耦条件是等效的平均误差向量的轨迹是由控制哈密顿。一旦已知相应SU（n）的结构函数并从几何角度表示，就可以直观地设计解耦脉冲。文中给出了几个例子来说明其基本思想。从物理实现的角度来看，我们认为，去耦的效率是由去耦组的顺序，但完成一个去耦周期所需的最小时间决定的。
2005-07-28 quant-ph
Dynamical Decoupling and Homogenization of continuous variable systems
对于有限维的量子系统，如量子比特，一个行之有效的策略，以保护这种系统的退相干是动态解耦。然而，许多有前途的量子器件，如振荡器，是无限维的，如果动态解耦可以应用的问题仍然是开放的。在这里，我们首先表明，并不是每个无限维系统可以通过动态解耦从退相干保护。然后，我们发展了动态解耦的连续变量系统，这是由二次哈密顿描述。我们确定了一个条件和一组操作，使我们能够将一组相互作用的谐振子映射到一组以平均频率旋转的非相互作用的谐振子上，我们称之为均匀化的过程。此外，我们表明，每一个二次系统的环境相互作用可以抑制两个简单的操作只作用于系统。使用一个随机的动力学解耦或均匀化方案，我们开发的界限，表征我们有多快的工作，以实现所需的解耦动力学。这使我们能够确定如何以及均匀化可以实现和退相干可以抑制在连续变量系统。
2017-03-08 quant-ph
General solution to inhomogeneous dephasing and smooth pulse dynamical decoupling
为了实现广泛的量子信息技术所需的高保真量子控制，减少噪声和系统不均匀性的影响是一项重要的任务。众所周知，通过使用基于诸如哈恩自旋回波或CPMG之类的方波或三角函数波形的精心设计的脉冲序列，可以使系统与噪声解耦或动态地对非均匀移相不敏感。然而，这种理想的脉冲通常具有挑战性，以高保真度实验实现。在这里，我们发现了一个新的几何框架可视化所有可能的驱动领域，这使得人们能够产生无限数量的平滑，实验可行的脉冲，执行动态解耦或动态校正门任意高阶。我们证明，该方案可以显着提高保真度的单量子位操作中存在的噪声和脉冲上升时间和幅度的实际限制时，考虑到。
2018-02-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Suppressing the geometric dephasing of Berry phase by using modified dynamical decoupling sequences
传统的动态解耦方法虽然具有抵抗低频噪声引起的动态失相的能力，但不适用于抑制参数空间中几何环扰动引起的残余几何失相。这阻碍了基于量子操纵的几何量子门精度的进一步提升。在本文中，我们设计了两种改进的动力学解耦方案来抑制残留的几何失相。进一步的数值模拟验证了我们格式的有效性。
2017-03-16 quant-ph
Control of Decoherence: Dynamical Decoupling versus Quantum Zeno Effect - a case study for trapped ions
研究了囚禁离子模型中两个低能级超精细态的动力学过程由于与一个激发态的热相互作用而发生退相干，通过动力学解耦和量子Zeno效应（Zeno控制）对退相干的控制.动态解耦是一个周期性地驱动激发态的过程，而Zeno控制则是频繁地测量它，当控制频率足够高时，退相干被抑制。否则，两种控制都可能加速退相干。
2002-10-17 quant-ph
QND Measurement of Large-Spin Ensembles by Dynamical Decoupling
非共振光学探测的集体变量量子非破坏（QND）测量具有在原子系综中产生纠缠和压缩的能力。到目前为止，这种技术已被应用于真实或有效的自旋半系统。我们从理论上表明，拉曼相干性的建立防止了这种技术的幼稚应用到更大的自旋原子，但动态解耦可以用来恢复理想的QND行为。我们实验证明动态去耦使用双极化探测技术。解耦的QND测量实现了比自旋投影噪声好5.7（6）dB的灵敏度。
2010-05-17 quant-ph
Efficiency of dynamical decoupling sequences in presence of pulse errors
对于一个通用的动态解耦序列采用单轴控制，我们研究了它的效率存在的小误差的方向上的脉冲。在相应的理想动态解耦序列产生良好结果的情况下，发现误差的影响按比例缩放为$ξ^2$，具有可忽略的一阶效应，其中$ξ$是随机误差的分散。这种分析预测在一个模型中进行了数值测试，在该模型中，环境由一个量子比特耦合到混沌运动中的量子踢旋转器来建模。在这个模型中，周期性脉冲施加到环境中的量子比特，它是数值显示，乌里克动态解耦不一定比bang-bang控制。
2011-03-31 quant-ph
Dynamical-decoupling-protected nonadiabatic holonomic quantum computation
实现高保真度量子门的主要障碍是由于对量子系统的不精确操纵而产生的控制误差和由于量子系统与环境相互作用而引起的退相干。非绝热完整量子计算允许全几何量子门的高速实现，使得量子计算对控制误差具有鲁棒性。无论是集体退相干还是独立退相干，动态退耦合都为保护量子门免受环境诱导退相干的影响提供了一种有效的方法。本文提出了一个具有动力学解耦保护的非绝热完整量子计算方案。由于非绝热完整量子计算和动力学解耦的结合，我们的协议不仅具有对控制误差的内在鲁棒性，而且还保护量子门免受环境诱导的退相干。
2021-01-14 quant-ph
Dynamical decoupling of a geometric qubit
量子比特或量子比特通过与不可控的环境纠缠而自然地退相干。因此，需要动态解耦以通过周期性地反转量子位基底来将量子位从环境中解开，但这会导致旋转误差累积。传统的量子比特在SU（2）二能级系统中旋转，而在V形SU（3）三能级系统的简并子空间中定义的几何量子比特通过第三辅助能级进行几何旋转以获得几何相位。我们在这里证明，简单地通过引入失谐，动态解耦的几何量子位的自旋三重态电子在金刚石中的氮空位中心，可以自发地抑制误差积累。几何动力学解耦扩展的相干时间的几何量子位高达1.9 ms，限制的弛豫时间，在室温下与128个解耦门。我们的技术开辟了一条完整量子存储器的路线，可用于需要顺序操作的各种量子应用
2020-02-24 quant-ph
Stability and convergence of dynamical decoupling with finite amplitude control
动态解耦是减少量子力学系统中误差的一种关键方法，我们在一系列论文中研究了它，特别是处理无界哈密顿量所产生的问题。标准的bangbang模型的动态解耦，我们也在这些文件中使用，需要解耦操作与无限的振幅，这是严格地说，从物理的角度来看是不现实的。在本文中，我们着眼于解耦操作的有限振幅，讨论在什么假设下动态解耦工程与这样的有限振幅操作，并显示如何bangbang描述出现的限制，从而证明它作为一个合理的近似。
2022-11-05 math-ph math.MP 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
Universal Quantum Computation Using Continuous Dynamical Decoupling
我们表明，第一次，连续的动态解耦可以保持两个量子比特状态的相干性，因为它在SWAP量子操作过程中的演变。因此，由于海森堡交换相互作用可以单独用于实现通用量子计算，它与连续动力学解耦的组合也可以使计算对一般环境扰动具有鲁棒性。此外，由于交换相互作用哈密顿量在旋转下是不变的，因此用于保护稳定量子记忆状态的相同控制场布置也可以保持驱动量子位的相干性。所需的控制字段的简单性大大提高了实验实现的前景。
2010-05-10 quant-ph
Higher-order protection of quantum gates: Hamiltonian engineering coordinated with dynamical decoupling
针对动力学解耦操作干扰系统演化导致量子门保护难于量子态的问题，提出协同高阶动力学解耦序列进行门哈密顿量工程的通用方法，首次在IBM云端量子处理器实现一二阶保护演示，验证了其在NISQ计算机上的有效性。
2025-02-22 quant-ph
Dynamical Decoupling of Unbounded Hamiltonians
我们调查的可能性，以抑制有限维系统和无限维环境之间的相互作用，通过一个快速序列的酉踢有限维系统。这种方法，称为动态解耦，是已知的有界相互作用的工作，但物理环境，如玻色子热浴通常与无界的相互作用建模，因此在这里，我们发起了一个系统的研究动态解耦的无界运营商。我们发展了一个充分的解耦准则的任意哈密顿和必要的解耦准则的半有界哈密顿。我们给出的例子无界哈密顿解耦工程和极限演化以及收敛速度可以明确计算。我们表明，解耦并不总是工作无界的相互作用，并提供物理和数学动机的例子。
2017-04-20 math-ph math.MP quant-ph
Optimized Dynamical Decoupling for Time Dependent Hamiltonians
优化的动态解耦（DD）的有效性扩展到解析的时间相关的哈密顿。只要时间上的扩展是可能的，初始哈密顿量的时间依赖性就不会影响优化动态解耦的效率（UDD，Uhrig DD）。这种扩展提供了分析基础（i）适用于UDD有效的哈密顿量在时间相关的参考系，例如在快速模式的相互作用图片和（ii）其应用程序在分层DD计划与$π$脉冲围绕两个垂直轴的自旋空间。为了抑制一般的退相干，即，纵向弛豫和失相。
2010-03-16 quant-ph
Scaling of Dynamical Decoupling for Spin Qubits
研究了在单重态-三重态自旋量子比特中，利用Carr-Purcell-Meiboom-Gill（CPMG）和级联动力学退耦（CDD）脉冲序列，π脉冲数n_π对相干时间T2的标度关系.对于偶数个CPMG脉冲，我们发现了幂律T2 =（n_π）^（γ_e），其中γ_e = 0.72 \pm 0.01，基本上与用于提取T2的包络函数无关。从这个令人惊讶的鲁棒值，环境噪声谱的幂律模型S（ω）~ ω^（-β）产生β = γ_e/（1 - γ_e）= 2.6 \pm 0.1。对于CPMG，当n_π为32时，模型的T2（n_π）值β = 2.6，且CDD阶数为3 ~ 6，与实验值吻合较好。
2012-03-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
