Designing high-fidelity multi-qubit gates for semiconductor quantum dots through deep reinforcement learning
Intel Labs（英特尔实验室）；Intel Corporation（英特尔公司）
在本文中，我们提出了一个机器学习框架，以设计基于硅中量子点的量子处理器的高保真多量子比特门，量子比特编码在单电子的自旋中。在这种硬件架构中，控制景观是巨大而复杂的，因此我们使用深度强化学习方法来设计最佳控制脉冲，以实现高保真多量子比特门。在我们的学习模型中，模拟器模拟量子点的物理系统并执行系统的时间演化，深度神经网络作为函数逼近器来学习控制策略。我们在系统的全状态空间中演化哈密顿量，并实施现实的约束，以确保实验的可行性。
2020-06-15 cs.LG cs.SY eess.SY
Generation of entangled channels for perfect teleportation channels using multi-electron quantum dots
本文提出了一种产生$N$量子比特纠缠态的方案，该纠缠态可以实现量子态的完美传送。通过打开量子位之间的交换相互作用（$J$），可以周期性地获得期望的状态。多电子量子点可以是用于以高保真度生成这样的$N$量子比特状态的可能实现。在$N \to \infty$的极限下，存在唯一的时间$t=\frac{1}{J}\cos^{-1}(-1/8)$，在这个时间里，哈密顿动力学给出了$N$量子比特态，可以辅助完美的隐形传态.我们还讨论了核自旋环境对一般$N$量子比特纠缠通道隐形传态保真度的影响。
2008-07-06 quant-ph
Entangling successive single-photons from quantum dots
提出了一种从半导体量子点中产生的连续单光子中产生和鉴别高保真Bell态的方法。发现使用非对称分束器是必要的和足够的，并且在任何阶段都不需要非线性光学过程如SPDC。这对于检验量子力学的基础是相当重要的。
2012-09-14 quant-ph
Improved fidelity of triggered entangled photons from single quantum dots
我们演示了嵌入GaAs/AlAs平面微腔中的单个InAs量子点的双激子级联的偏振纠缠光子对的按需发射。样品设计的改进使润湿层蓝移，以减少测量中背景光的贡献。结果表明，探测到的光子对中有70%以上是纠缠的。高精度的（|HxxHx>+|我们确定的VxxVx>）/2^0.5态足以满足许多纠缠测试。改进的纠缠质量代表了实现与量子信息中的应用兼容的实用量子点源的重要一步。
2006-02-26 cond-mat.other quant-ph
Resonator-assisted entangling gate for singlet-triplet spin qubits in nanowire double quantum dots
我们提出了一种谐振子辅助的纠缠门，用于高保真度的自旋量子比特。每个自旋量子比特对应于纳米线双量子点中的两个电子，单线态和三重态之一作为逻辑量子比特态。该门受虚电荷偶极跃迁的影响。我们在我们的模型中包括噪声，以显示在当前的实验条件下的方案的可行性。
2010-05-17 quant-ph
Controlled phase gate in exchange coupled quantum dots affected by quasistatic charge noise
针对半导体量子比特中电荷噪声影响两比特门保真度的问题，研究了准静态失谐噪声对双量子点自旋比特受控相位门的作用，推导了弱噪声下相关解析表达式并验证了序列保真度指数衰减规律仍成立。
2023-12-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
High-fidelity dispersive spin sensing in a tuneable unit cell of silicon MOS quantum dots
该研究在工业级 300 mm 平面硅 MOS 量子点单元胞中实现紧凑 SEB 色散自旋传感，结合独立栅控与隐马尔可夫模型，获得最高 99.92% 读出保真度。
2025-05-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Adiabatic Transfer of Electrons in Coupled Quantum Dots
本文利用自旋玻色子模型，研究了耗散对耦合半导体量子点中单量子比特和双量子比特转动的影响。对于弱耗散，我们解决了一个主方程，直接微扰理论相比，并推导出一个表达式的“保真度损失”在一个简单的操作过程中，电子移动两个耦合点之间。结合量子绝热性和库仑阻塞，我们讨论了在电子“泵”电流中可视化相干量子振荡的可能性。在最近讨论了中间电荷态的作用的两量子比特自旋交换操作中，我们应用我们的形式主义来计算由于两个点之间的电荷隧穿而引起的保真度损失。
2002-07-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Geometric two-qubit gates in silicon-based double quantum dots
本文针对硅双量子点自旋量子比特受电荷噪声影响的问题，提出在局域磁场梯度远大于交换相互作用的区域，通过解析与数值方法实现纠缠和非纠缠几何两比特门，保真度超过99%并优于动力学操作。
2024-09-01 quant-ph
Spin-based all-optical quantum computation with quantum dots: understanding and suppressing decoherence
提出了一种利用半导体量子点实现量子计算的全光方案。量子存储器由存储在每个点中的多余电子的自旋表示。双量子比特门是通过开启不同量子点之间的trion-trion相互作用来实现的。利用泡利不相容原理，通过条件激光激发实现状态选择性。通过量子跳跃技术进行读出。我们分析了真实量子点中存在的主要缺陷：激子衰减、空穴混合和声子退相干对我们方案性能的影响。我们引入一个绝热门的程序，允许一个规避这些影响，并定量评估其保真度。
2003-04-04 quant-ph
Implementing a Quantum Algorithm with Exchange-Coupled Quantum Dots: a Feasibility study
我们提出的Monte Carlo波函数模拟量子计算采用交换耦合量子点阵列。采用实验和理论上可用的参数相结合，我们发现，大于98%的栅极结晶度可以获得与目前的实验和技术能力。应用于编码的3量子位（9个物理量子位）Deutsch-Josza计算表明，算法保真度更多的是实现门的总时间的问题，而不是这些门的物理复杂性。
2003-12-30 quant-ph
Spin entanglement using coherent light and cavity-QED
讨论了一种在高Q微腔中，通过探测与两个量子点发生色散相互作用并经历了自旋选择性三电子跃迁的法拉第旋转的强相干光，在两个相距较远的单电子掺杂量子点之间产生概率纠缠的方案.为了评估T. D. Ladd等人[New J.Phys.8，184（2006）]中描述的两个远距离量子点，需要理解由量子点自旋与材料的核自旋的超精细相互作用以及由不相同的量子点所施加的限制。通过在近似框架内解析计算贝尔态产生的保真度，证明了这种方法的可行性。的保真度进行了评估，为广泛的参数和不同的脉冲长度，产生信号和退相干之间的权衡，以及一组最佳的参数。研究了克服非全同量子点对保真度影响的策略，并讨论了核自旋所施加的时间尺度，表明利用远距离量子点可以有效地产生纠缠。在这种情况下，由于轻空穴过渡的影响变得重要，必须包括在内。该计划进行了讨论，以及为两侧腔，其中必须小心与反射光携带自旋信息。近似方法的有效性进行了检查一个更详细的半经典模拟，其中包括trion形成。
2008-04-08 quant-ph
Universal quantum computation with electron spins in quantum dots based on superpositions of spacetime paths and Coulomb blockade
利用静电门来控制电子的位置，提出了一种基于量子点的可控非门。量子比特态被选择为量子点中多余导体电子的自旋态;我们方案的主要成分是电子时空路径的叠加和库仑阻塞效应。所有操作仅在单个量子点上进行，并且基于基本相互作用。该方案无需借助自旋-自旋项或其他假设的相互作用，只需一个专用电路和必要数量的量子点即可实现。量子计算的门保真度。
2004-10-20 quant-ph
Robust adiabatic approach to optical spin entangling in coupled quantum dots
激子跃迁为耦合纳米结构中的超快光学自旋操纵提供了一条可能的途径。本文详细研究了耦合量子点中光控电子自旋量子比特的三种主要激子介导的退相干通道：激子态的辐射衰减、激子-声子相互作用和激光修饰态之间的朗道-齐纳跃迁。我们考虑一个计划，以产生一个纠缠控制相位门上的一对耦合自旋，在其最简单的动态形式，使系统受到快速退相干率与激子创建期间的门操作。相比之下，我们表明，采用非共振激光激发的绝热方法，使我们能够同时抑制所有的退相干源，显着增加的保真度的操作，只有一个相对较小的门控时间成本。我们发现，精确到10^2分之一的受控相位门可以用绝热方法实现，而传统的动态方法似乎不支持适用于可扩展量子计算的保真度。我们的预测可以在不久的将来得到实验验证。
2008-08-28 quant-ph
On-demand generation of entangled photons pairs in the telecom O-band from nanowire quantum dots
本文利用位点可控纳米线量子点实现电信O波段按需高保真纠缠光子对源，测得85.8%保真度与12.5%首镜效率。
2025-02-19 quant-ph
Spin digitizer for high-fidelity readout of a cavity-coupled silicon triple quantum dot
基于自旋的量子信息处理的一个重要要求是可靠和快速地读出电子自旋状态，允许反馈和纠错。然而，常见的读出技术通常需要额外的栅极结构，阻碍器件缩放或对感测量子点的调谐配置施加严格的约束。在这里，我们在三重量子点内操作一个在线电荷传感器，其中一个量子点耦合到微波腔，并用于读出其他两个量子点的电荷状态。由于电荷传感器的接近，我们观察到在$t_{\rm int}$ = 1 $μ$ s的积分时间处具有>450的功率信噪比的近数字传感器响应。尽管小的单重态-三重态分裂$\approx$ 40 $μ$ eV，我们进一步利用传感器测量单重态-三重态量子位的自旋弛豫时间，实现了平均单次自旋读出保真度> 99%。我们的方法能够实现高保真度的自旋读出，将最小的设备开销与半导体量子器件中的灵活量子位操作相结合。
2021-04-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Exact zeros of fidelity in finite-size systems as a signature for probing quantum phase transitions
本文提出利用有限尺寸系统中保真度的精确零点来探测量子相变，通过引入扭曲边界条件克服安德森正交灾难的影响，并在多个模型中验证了该方法的可行性。
2024-08-31 cond-mat.stat-mech quant-ph
Wavelength-tunable high-fidelity entangled photon sources enabled by dual Stark effects
本研究利用交流与量子限制斯塔克效应，实现砷化镓量子点纠缠光子源波长可调且保真度超0.955，并展示多个波长匹配源，助力量子互联网。
2024-04-22 quant-ph
High-fidelity geometric quantum gates exceeding 99.9% in germanium quantum dots
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；CAS Center for Excellence in Quantum Information and Quantum Physics, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学量子信息科学与技术卓越中心）；Institute of Microelectronics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院微电子研究所）；Beijing Superstring Academy of Memory Technology（北京超弦存储技术研究院）；School of Physical Science and Technology, Guangxi University（广西大学物理科学与技术学院）；QuTech and Kavli Institute of Nanoscience, Delft University of Technology（代尔夫特理工大学奎克与卡弗里纳米科学研究所）
本研究在锗量子点中实现单空穴自旋量子比特，通过引入几何量子计算，使门保真度超过99.9%，并在宽拉比频率和失谐条件下保持高保真，展示了抗噪声的鲁棒操控方法。
2026-09-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Entanglement-based quantum key distribution with a blinking-free quantum dot operated at a temperature up to 20 K
基于纠缠的量子密钥分发有望增强对窃听的鲁棒性和与未来量子网络的兼容性。除其他来源外，半导体量子点可以产生具有近乎统一纠缠保真度的偏振纠缠光子对，即使在最大亮度下，多光子发射概率也接近于零。这些性质已经在共振双光子激发（TPE）和工作温度在4和8 K之间的条件下得到证实。然而，在TPE条件下经常报告源闪烁，限制了最大可实现的光子速率。此外，使用紧凑型低温冷却器可达到的操作温度可以促进量子点的广泛部署，例如在基于卫星的量子通信中。在这里，我们展示了无闪烁发射的高度纠缠光子对从GaAs量子点嵌入在一个p-i-n二极管。高保真纠缠在至少20 K的温度下持续存在，我们使用该温度在两个建筑物之间实现了基于光纤的量子密钥分发，平均密钥速率为55 bits/s，量子比特错误率为8.4%。我们相信，通过将电气控制与已经证明的光子和应变工程相结合，量子点将继续接近现实世界应用的理想纠缠光子源。
2021-08-31 quant-ph
Variational quantum compiling for three-qubit gates design in quantum dots
针对可扩展量子计算中量子逻辑门设计需求，本工作利用变分量子编译算法，基于纯物理相互作用项的时间无关哈密顿量设计出对多种噪声鲁棒的高保真三量子比特门，且方法适用于多类量子系统，助力构建更优量子计算架构。
2024-12-09 quant-ph
High-Fidelity Single-Qubit Gates for Two-Electron Spin Qubits in GaAs
GaAs双量子点中单重态-三重态量子位的单量子位操作尚未达到容错量子信息处理所需的精度。考虑到实验上的重要限制和使用测量的噪声谱，我们数值上最小化的退相干（包括高频1/f类噪声）的影响，并从理论上表明，量子门的量子效率高于99.9%是可以实现的。我们还提出了一个自洽的调谐协议，它应该允许直接在实验中消除个别系统的门误差。
2021-01-22 quant-ph
Fully tunable longitudinal spin-photon interactions in Si and Ge quantum dots
硅和锗量子点中的自旋量子位是量子计算的有前途的平台，但是在微米距离上纠缠自旋量子位仍然是一个关键的挑战。目前的原型架构最大限度地提高了量子比特和微波谐振器之间的横向相互作用，其中自旋状态被近共振光子翻转。然而，这些相互作用会导致量子位的反作用，产生不可避免的残余量子位-量子位耦合，并显着影响栅极保真度。引人注目的是，当自旋光子相互作用是纵向的，光子耦合到量子位的相位时，剩余耦合消失了。我们表明，大的纵向相互作用自然出现在国家的最先进的空穴自旋量子比特。这些相互作用是完全可调的，并且可以通过外部振荡电场进行参数调制。我们提出了现实的协议来测量这些相互作用，并实现快速和高保真的两量子比特纠缠门。这些协议也能在高温下工作，为实现大规模量子处理器铺平了道路。
2022-03-31 cond-mat.mes-hall quant-ph
Polarization entangled photons from quantum dots embedded in nanowires
我们首次测量了嵌入InP纳米线中的单个InAsP量子点的双激子到基态级联的光子偏振纠缠。我们观察到对参考最大纠缠态的保真度为0.76（2），同时观察到并发度为0.57（6）。
2014-06-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Radio-frequency charge detection on graphene electron-hole double quantum dots
RWTH Aachen University（亚琛工业大学）；JARA-FIT（JARA-信息技术联合研究中心）；Peter Grünberg Institute (PGI-9)（彼得·格林贝格研究所（PGI-9））；Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心）；Institute for Theoretical Physics, TU Wien（维也纳技术大学理论物理研究所）；Humboldt Universität zu Berlin（柏林洪堡大学）；CST – Compound Semiconductor Technology, RWTH Aachen University（亚琛工业大学化合物半导体技术部门）；National Institute for Materials Science（日本国立材料研究所）
本研究在双层石墨烯中实现了高带宽射频电荷检测，用于单粒子电子-空穴双量子点的高保真度自旋和谷度状态读出。
2025-12-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum repeaters based on individual electron spins and nuclear-spin-ensemble memories in quantum dots
受最近量子点核自旋控制和操纵的发展的启发，我们提出了一个量子中继器方案，该方案结合了单个量子点电子自旋和核自旋系综，分别作为自旋光子接口和量子存储器。我们考虑使用低应变量子点嵌入高协同光学微腔。量子点核自旋系综允许纠缠态的长期存储，并且使用腔辅助门来执行预示的纠缠交换。我们强调了实现我们的量子中继器方案所需的量子点技术的进展，该方案承诺在长距离上建立高保真纠缠，其分布速率超过光子的直接传输。
2021-10-26 quant-ph
Zeno Quantum Gates in Semiconductor Quantum Dots
提出了一种利用半导体量子点的量子芝诺效应实现两量子比特条件相位门的方案。该系统由两个带电点和一个辅助点组成，可以在共振激光脉冲下进行拉比振荡。量子芝诺效应是由辅助点和带电点之间的声子辅助激子弛豫引起的，这相当于连续测量。我们解析求解主方程，并使用一组现实的参数来模拟系统的动力学。与标准方案相比，较大的声子弛豫速率增加了操作的保真度。
2008-10-24 cond-mat.other quant-ph
Optimal local recovery cannot alter critical orthogonality exponents in quantum spin environments
Yanshan University（燕山大学）
本文证明量子自旋环境中正基态的局部振幅比界及有限区域擦除下的保真度反向比较，并通过对临界伊辛链的精确计算，证明最优局部恢复无法改变临界正交指数 $1/8$。
2026-10-01 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el quant-ph
Quantum Teleportation with Imperfect Quantum Dots
高效的全光子量子隐形传态需要快速且确定性的高度不可分辨且纠缠的光子源。基于固态的量子发射器-特别是半导体量子点-是一个有希望的候选人。然而，尽管在纳米纤维方面取得了显着的进展，量子隐形传态的概念验证演示强调了发射器的不完美仍然是应用的主要障碍。在这里，而不是专注于源优化策略，我们处理的不完善之处，并研究不同的隐形传态协议的目标是确定一个最大的隐形传态保真度。利用一个具有低于标准值的纠缠和光子不变性的量子点，我们证明了平均隐形传态保真度可以从低于经典极限提高到0.842（14）。我们的研究结果得到了定量解释实验结果的理论模型的支持，放松了对理想纠缠光子源的非常严格的要求，并强调不完美的量子点仍然可以在基于远程传输的量子通信架构中有发言权。
2020-06-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
A Silicon Surface Code Architecture Resilient Against Leakage Errors
硅量子点中的自旋量子位由于其高量子位密度和与现有半导体技术的兼容性而成为大规模量子计算机最有前途的构建模块之一。高保真单量子比特门已经超过了像表面码这样的纠错码的阈值，而双量子比特门已经达到了98%的保真度，并且正在迅速改进。然而，还有其他类型的错误-如电荷泄漏和传播-可能发生在量子点阵列中，并且不能被量子纠错码纠正，使得它们即使在概率很小的情况下也具有潜在的破坏性。我们提出了一种硅量子点自旋量子比特的表面码结构，通过引入多电子介体点，该结构对泄漏错误具有鲁棒性。量子位点中的电荷泄漏通过电荷弛豫过程转移到介体点，然后使用连接到介体的电荷库来去除。然后，针对我们的硬件进行优化的稳定器检查周期可以消除残留物理误差之间的相关性。通过模拟，我们得到的电荷泄漏错误的表面码阈值，并表明，在我们的架构中，由于电荷泄漏错误的损害减少到一个类似的水平，通常的去极化栅极噪声。在我们的架构中，自旋泄漏错误仅限于辅助量子位，并且可以在量子纠错期间通过辅助量子位的重新初始化来移除，这也确保了我们的架构对自旋泄漏的鲁棒性。我们使用一个细长的介体点在整个量子点阵列中为电荷库、测量设备和控制栅极创建空间，从而提供设计中的可扩展性。
2019-12-02 quant-ph
Quantum teleportation using highly coherent emission from telecom C-band quantum dots
在量子网络中连接不同节点的一种实用方法是通过标准的电信光纤网络发送光子。这需要在1550 nm左右的电信波段中的亚泊松光子源，其中光子相干时间必须足以实现量子网络核心的许多基于干涉的技术。在这里，我们表明，液滴外延InAs/InP量子点在电信C波段发射可以提供光子的相干时间超过1纳秒，即使在非共振激发下，超过一个因素两个更长的值比短波长量子点在类似条件下报告。我们证明，这些相干时间，使接近最佳的干扰与C波段激光量子比特，与vibration仅限于量子点多光子发射。利用纠缠光子，我们进一步展示了这种量子比特在六种不同的基中的隐形传态，平均保真度达到88.3 $\pm$ 4%。除了在长距离量子通信中的直接应用之外，这些量子点中的高度相干性对于未来基于自旋的电信量子网络应用是有希望的。
2019-01-08 quant-ph
Singlet-triplet-state readout in silicon-metal-oxide-semiconductor double quantum dots
本研究针对硅基双量子点单重态-三重态读出中阈值法受弛豫和信噪比限制的问题，实现了增强型锁存读出，并引入机器学习将模拟单迹读出保真度提升至99.67%，为大规模量子计算的高保真读出提供了新方案。
2023-09-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Hybrid acousto-optical spin control in quantum dots
Institute of Theoretical Physics, Wrocław University of Science and Technology（弗罗茨瓦夫理工大学理论物理研究所）
本研究提出了一种混合声光自旋控制方法，通过光学和声学耦合实现高保真度的自旋旋转，适用于片上量子混合系统。
2025-12-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Oscillating photonic Bell state from a semiconductor quantum dot for quantum key distribution
本文利用光子纳米线波导中的 InAsP 量子点产生振荡 Bell 态，在保持高峰保真度的同时将光子对提取效率提升 65 倍，并证明其可直接用于 QKD 安全成钥。
2023-07-12 quant-ph
Universal quantum gates for hybrid systems assisted by quantum dots inside double-sided optical microcavities
本文提出了在双面光学微腔中利用量子点辅助，在飞行光子量子比特和静止电子自旋量子比特之间构造通用量子门，即受控非门、三量子比特Toffoli门和Fredkin门的确定性方案.我们的门的控制量子比特被编码在运动的单光子的偏振上，目标量子比特被编码在光学微腔中的量子点中的受限电子自旋上。我们在混合系统上设计的这些通用量子门方案具有一些优点。首先，原则上所有的门都以100%的成功概率完成。其次，我们的方案不需要额外的量子比特。第三，门的控制量子位很容易操纵，目标量子位非常适合存储和处理。第四，为了获得高保真度，门不要求非耦合腔的透射与耦合腔的反射可平衡。第五，三个通用门的器件工作在弱耦合和强耦合两种情况下，在实验上是可行的。
2013-02-08 quant-ph
Quantum Dots as Solid-State Sources of Entangled Photon Pairs
Beijing Institute of Technology（北京理工大学）；Singapore University of Technology and Design（新加坡科技设计大学）；Agency for Science Technology and Research (A*STAR)（科学技术研究局）；Eastern Institute of Technology（东方理工学院）；University of Southern Denmark（南丹麦大学）；Nanyang Technological University（南洋理工大学）
本文综述了量子点作为固态源产生纠缠光子对的最新进展，探讨了其在量子通信、计算和传感中的应用前景。
2026-02-05 physics.optics quant-ph
Entangled photon pairs from quantum dots embedded in a self-aligned cavity
我们介绍了一个可扩展的光子平台，使纠缠光子对从半导体量子点的有效产生。我们的系统，这是基于自对准的量子点-微腔结构，消除了光刻和纳米加工的复杂步骤的需要。我们的实验表明，收集效率为0.17结合Purcell增强高达1.7对发射过程。我们利用我们的设备的潜力来产生在时间仓中纠缠的光子对，达到最大纠缠态的保真度为0.84（5）。所实现的对收集效率是4倍大于国家的最先进的设备，理论上支持对提取效率接近0.5是一个有前途的候选人的时间仓，偏振和超纠缠光子对的明亮的光源的实施在一个简单的方式。
2020-10-18 quant-ph
Efficient high-fidelity quantum computation using matter qubits and linear optics
我们提出了一个实用的，可扩展的，和有效的方案，量子计算使用空间分离的物质量子比特和单光子干涉效应。量子比特系统可以是金刚石中的NV中心，具有过量电子的Pauli阻塞量子点或具有光学跃迁的捕获离子，它们各自被放置在腔中，随后使用双预示单光子检测方案纠缠。由此产生的纠缠的保真度是非常强大的对最重要的错误，如探测器的损失，自发发射，和腔参数的失配。我们演示了如何使用这种纠缠操作来有效地生成许多量子位的簇态，这些簇态与单量子位操作和读出一起，可用于实现通用量子计算。现有的实验参数表明，高保真集群可以产生一个温和的恒定开销。
2005-02-03 quant-ph
Universal Optimization and Tighter Fidelity Bounds for Approximate Quantum Error Correction
Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）；European Organization for Nuclear Research (CERN)（欧洲核子研究组织（CERN））
研究近似量子纠错中优化问题，利用恢复与环境解耦对偶性及噪声克劳斯算子衰减权重，建立降维框架，实现计算加速，为AQEC码高精度优化提供可能。
2026-09-03 quant-ph
Radio frequency reflectometry in silicon-based quantum dots
射频反射技术为门控量子点的电荷检测和自旋读出提供了一种快速、灵敏的方法。在这项工作中，我们专注于在累积模式的栅极定义的量子点，其中大的寄生电容构成了一个挑战的RF读出的实现。我们描述和测试两种方法来减轻寄生电容的影响，一个由片上修改和第二个由片外的变化。我们证明，这些方法能够在Si/SiGe量子点中实现高性能的电荷读出，在1 $μ$ s的测量时间内实现99.9%的保真度。
2021-01-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum Interference of Identical Photons from Remote GaAs Quantum Dots
光子量子技术为量子通信、量子模拟和量子信息处理提供了一条可行的途径。最近的进展是实现了玻色子采样，使用20个单光子和量子密钥分发超过数百公里。缩放复杂性需要包含多个光子源、光子计数器和大量不可区分的单光子的架构。半导体量子点是明亮且快速的相干单光子源。对于应用，一个显著的障碍是在由独立量子点产生的干涉单光子时的差的量子相干性。在这里，我们证明了双光子干涉与近单位可见度（$93.0\pm0.8$）\%使用光子从两个完全独立的GaAs量子点。实验保留了所有的发射到零声子线-只有弱声子边带被拒绝-和时间后选择没有采用。利用量子干涉，我们证明了不同来源的光子之间的光子受控非电路和具有保真度的纠缠（$85.0\pm 1.0$）.双光子干涉的可见度足够高，使得纠缠保真度远高于经典阈值。光子的高相互相干性源于高质量的材料、二极管结构和相对大的量子点尺寸。我们的研究结果建立了一个平台，GaAs量子点，用于以可扩展的方式创建相干单光子。
2023-02-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Generation of Spin Entanglement in Nonequilibrium Quantum Dots
我们提出了在两个库仑排斥弱耦合到联合电子库的量子点系统中产生空间分离的自旋纠缠的方案。一个增强的概率形成的自旋纠缠被发现在非平衡的情况下，每个点上有一个额外的电子，无论是在瞬态后的栅极电压的快速变化，或在稳定状态与施加的偏置电压。在这两种情况下，都产生了自旋单重态保真度超过1/2的所谓维尔纳态，这表明纠缠。
2007-07-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Collective preparation of large quantum registers with high fidelity
本研究针对大量子比特数下并行单独重置导致全局保真度骤降的正交灾难问题，采用改进的CQIE协议整体处理高连通超导量子比特网络，制备出5612量子比特、全局保真度约0.9956的大量子寄存器。
2024-06-24 cond-mat.stat-mech quant-ph
Noise-resistant quantum memory enabled by Hamiltonian engineering
量子点中的核自旋是快速和可扩展的量子存储器的有希望的候选者。利用中心电子与周围原子核之间的超精细相互作用，可以将量子信息转移到原子核的集体态并长期存储。然而，部分极化核浴中的核自旋涨落会使量子存储保真度恶化。在这里，我们介绍了一种抗噪声协议，通过哈密顿工程实现快速和高保真的量子存储器。通过解析和数值计算，我们证明了在相对较低的核极化下，由于核自旋噪声的强抑制，电子和核自旋之间的高保真量子态转移是可以实现的.对于具有$10^4$核自旋的现实量子点，在低至30%的偏振下，超过80%的保真度是可能的。我们的方法降低了对高核极化的需求，使得在量子点中实验实现量子存储更加可行。
2023-01-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Accelerated adiabatic passage of a single electron spin qubit in quantum dots
本文在栅极定义半导体量子点中实验实现无跃迁量子驱动绝热捷径，将单电子自旋量子比特的绝热态转移加速逾两倍，并通过展宽反绝热驱动补偿退相位误差，实现97.8%保真度。
2024-01-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Highly indistinguishable and strongly entangled photons from symmetric GaAs quantum dots
可扩展的非经典光源的发展是释放量子光子学\cite{Kimble:Nat2008}技术潜力的基础。在正在研究的系统中，半导体量子点目前正在成为不可区分的单光子的近最佳来源。然而，它们作为纠缠光子对源的性能相比之下仍然是适度的。在传统的Stranski-Krastanow InGaAs量子点上的实验已经报道了非最佳的纠缠水平和发射光子的不可分辨性。对于纠缠隐形传态和量子中继器等应用，这两个标准必须同时满足。在这项工作中，我们表明，这是可能的，集中在一个系统，迄今为止，已收到有限的关注：GaAs量子点通过液滴蚀刻生长。利用双光子共振激发方案，我们证明了这些量子点可以发射出高纯度（g ^（2）（0）= 0.002 +/-0.002）、高不稳定性（0.93 +/-0.07）和高纠缠保真度（0.94 +/-0.01）的触发偏振纠缠光子。这种前所未有的纠缠度，与InGaAs相反，理论上可以达到接近1的值，允许在没有时间或光谱滤波的帮助下违反贝尔不等式（2.64 +/-0.01）。我们的研究结果表明，如果量子点纠缠资源将用于未来的量子技术，GaAs可能是选择的系统。
2016-10-21 quant-ph
Hyperfine-interaction limits polarization entanglement of photons from semiconductor quantum dots
本文研究了超精细相互作用对半导体量子点中光子偏振纠缠的限制，推导了纠缠保真度的上限限，并指出自旋噪声是限制纠缠的主导过程，提出了缓解其影响的途径。
2023-04-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Postponing the orthogonality catastrophe: efficient state preparation for electronic structure simulations on quantum devices
尽管在电子系统的量子模拟的资源估计方面做了大量的工作，但到目前为止，在充分的基态支持下制备态的挑战在很大程度上被忽视了。在这项工作中，我们研究了这个问题在几个系统的利益，包括有机分子，过渡金属络合物，均匀电子气，哈伯德模型，量子杂质模型所产生的嵌入形式主义，如动力学平均场论。我们的方法使用了一个国家的最先进的高保真度的基态近似的经典技术。我们发现，易于准备的单斯莱特决定因素，如Hartree-Fock状态往往有令人惊讶的强大支持的基态的许多应用的兴趣。对于最困难的系统，单决定性参考状态可能是不够的，但低复杂度的参考状态可能就足够了。为此，我们介绍了一种在量子计算机上制备多决定态的方法。
2018-09-14 cond-mat.str-el physics.atm-clus quant-ph
Fast gate-based readout of silicon quantum dots using Josephson parametric amplification
硅量子器件中的自旋是大规模量子计算的一个有希望的候选者。自旋量子位的基于门的感测提供了具有高保真度的紧凑且可扩展的读出，然而需要进一步改进灵敏度以满足在纠错协议中实现快速反馈所需的保真度阈值和测量时间尺度。在这里，我们结合了射频栅极为基础的传感在622 MHz的约瑟夫森参量放大器（JPA），在500-800 MHz的频带，以减少所需的积分时间读取硅双量子点的状态形成在纳米线晶体管。基于我们实现的信噪比（SNR），我们估计，单重-三重单激发读出的平均保真度为99.7%，可以在1 $μ$ s内执行，远低于容错读出的要求，比没有JPA快30倍。此外，JPA允许在较低的RF功率下工作，同时保持相同的SNR。我们确定的噪声温度为200 mK的贡献，从JPA（25%），低温放大器（25%）和谐振器（50%），示出的路线，以进一步提高读出速度。
2019-07-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Optically controlled phase gate for two spin qubits in coupled quantum dots
我们提出了一个可行的方案，在相邻的自组装量子点中的两个传导电子自旋量子比特之间实现光控相位门。点之间的相互作用是介导的隧穿的价空穴状态，这是激活，只有通过施加正确的偏振和频率的激光脉冲。结合空穴隧穿和泡利阻塞效应，我们得到了两个量子点的条件动力学，这是我们门操作的本质。我们的研究结果与最近一代垂直堆叠自组装InAs量子点明确相关，并表明通过避免意外动力学的设计，理论上可以在10 ps范围内实现门，保真度超过90%。因此，我们的提议为量子点中的超快量子逻辑的演示提供了一条可行的途径。
2015-05-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum adiabaticity in many-body systems and almost-orthogonality in complementary subspace
该研究探究了量子多体系统中绝热保真度与初始态-瞬时基态重叠近乎相等的原因，指出其源于小演化参数和大系统尺寸两个固有极限的相互作用，并通过两个受驱多体模型验证了这一发现。
2025-09-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Fast long-range state transfer in quantum dot arrays via shortcuts to adiabaticity
通过量子点阵列快速有效地制备、操纵和转移量子态是固态物理中量子信息处理和量子计算的一项重要任务。传统的绝热传输协议，如绝热通道相干传输（CTAP）及其变体，传输速度慢，容易发生退相干，这在一定程度上会降低保真度。为了实现对退相干的鲁棒性，我们提出了一种加速多量子点系统中绝热电荷转移的协议，共享“绝热捷径”（STA）的概念。我们首先应用STA技术，包括反绝热驱动和逆向工程，以加快三重量子点的边缘点之间的直接（长距离）转移。然后，我们将我们的分析扩展到多点系统。我们展示了如何通过实施修改后的脉冲，快速绝热的外部点之间的电荷传输，最终可以实现不填充中间点。我们还讨论了在存在退相的情况下，传输保真度对操作时间的依赖性。通过最小化退相干和弛豫过程，所提出的用于加速QD阵列中的外部点之间的绝热电荷转移的协议为量子信息处理提供了鲁棒的机制。
2018-10-10 cond-mat.mes-hall 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
Symmetric quantum dots as efficient sources of highly entangled photons
理想的纠缠光子对源结合了原子的完美对称性和基于半导体量子点的光源的方便的电触发。我们创造了一个自然对称的量子点级联，它可以根据需要发射高度纠缠的光子对。我们的源由在三角形对称的（111）A表面上自组装的无应变GaAs点组成。发射出的光子强烈地违反了贝尔不等式，并且在没有后选择的情况下显示出对贝尔态的保真度高达86（+-2）%。这一结果是迈向具有高效源的可扩展量子通信应用的重要一步。
2013-02-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
