Conveyor-mode single-electron shuttling in Si/SiGe for a scalable quantum computing architecture
由限制在Si/SiGe量子点中的单电子定义的小自旋量子位寄存器成功地运行，并且连接这些寄存器将允许可扩展的量子计算。在寄存器之间穿梭携带电子的量子位是高保真相干链路的自然选择，前提是控制信号的开销保持适度。我们的原理证明证明了在静电定义的420 nm长的Si/SiGe量子通道中通过传播波势的单个电子的穿梭。这种走廊模式穿梭方法只需要四个正弦控制信号，而与其长度无关。我们讨论的信号参数的调谐，检测的平滑度的电子运动，使映射的潜在的障碍，并观察到一个高的单电子穿梭保真度的$99.42\pm0.02\,\%$，包括方向的逆转。我们的穿梭设备可以很容易地嵌入到Si/SiGe量子位芯片的工业制造中，并为解决完全可扩展的半导体量子计算架构的信号扇出问题铺平了道路。
2021-08-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Analysis and Geometric Optimization of Single Electron Transistors for Read-Out in Solid-State Quantum Computing
单电子晶体管（SET）作为纳米级静电计提供了无与伦比的机会，能够测量亚电子电荷变化。SET已经被提出用于固态量子计算中的读出模式，其中量子信息处理结果取决于单个电子在附近量子点上的位置。在本文中，我们研究了各种几何形状的SET，以最大限度地提高设备的量子点之间的电荷转移的灵敏度。通过使用有限元建模，我们模拟的材料和几何形状的Al/Al 2 O3 SET测量量子点的状态下的Si衬底。这项研究的动机是寻求建立一个可扩展的量子计算机，尽管所使用的方法主要是电路理论。因此，我们为任何在经典/量子界面上操作的电子设备提供了有用的技术。
2005-01-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
Semiconductor Circuits for Quantum Computing with Electronic Wave Packets
本文提出利用半导体电路中飞行电子波包实现量子计算，通过时间仓架构和单量子化模式电子干涉大幅降低硬件需求，为紧凑可扩展的容错量子计算奠定基础。
2024-10-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Frequency and temporal effects in linear optical quantum computing
通常，线性光学量子计算（LOQC）模型假设所有输入光子是完全不可区分的。在实践中，将不可避免地存在与光子和实验设置相关的非理想性，这将在光子之间引入一定程度的可互换性。我们考虑一个非确定性的光学受控非门，一个基本的LOQC门，并检查其操作的时间和光谱的可扩展性的效果。我们还考虑了利用非理想光子计数器，它具有有限的带宽和时间响应的效果。
2005-03-31 quant-ph
Ultrafast Pulse Shaping Approaches to Quantum Computing
量子计算利用物质的量子力学性质，使其同时存在于多种可能的状态中。这种新方法有望彻底改变目前的计算形式。作为量子计算的一种途径，我们讨论了超快激光脉冲整形，特别是基于声光调制器的傅里叶变换脉冲整形器，它具有调制可调谐高功率超快激光脉冲的能力。我们表明，光脉冲整形是量子计算的一个有吸引力的路线，因为整形脉冲可以通过光学硬件传输，相同的基础设施可用于计算和光学信息传输。我们还解决了光诱导过程的相干时间延长的问题。
2003-12-24 quant-ph
Functional Quantum Computing: An Optical Approach
最近提出了一种新的量子计算模型，它类似于经典的量子演算，利用量子过程对其他量子过程进行操作。一个这样的量子元算子将N个么正变换作为输入，相干地置换它们的排序，并且输出可以应用于量子态的新的复合算子。在这里，我们提出了一种光学设备，实现这种类型的相干算子置换。该设备只需要一个物理实现的每个运营商进行置换。
2016-06-16 quant-ph
Cluster state quantum computing in optical fibers
提出了一种在光纤中实现量子计算的团簇态模型的方案，使其具有前馈特性。该方案使用量子比特的时间仓编码。根据先前提出的在光纤中应用任意单量子比特门的方法，提出了用于实现用于簇产生的融合门类型I和II的两种不同方式：完全基于时间仓的编码方案和基于时间仓和偏振的编码方案的组合。此外，在任何所需的基础上的测量方法的目的，这两个编码的集群状态计算的处理进行了解释。
2006-05-12 quant-ph
Fault-tolerant linear optical quantum computing with small-amplitude coherent states
使用两个光学相干态作为量子比特基态的量子计算已经被建议作为具有较低物理资源开销的单光子光学量子计算的有趣替代方案。由于需要产生具有大相干振幅的脆弱对角态，这些提议被质疑为在短期内执行量子计算的实用方法。在这里，我们表明，通过使用容错纠错方案，人们只需要使用相对较小的相干态振幅（$α> 1.2$），以实现通用的量子计算。我们研究了小相干态振幅和光子损失对容错性的影响，使用蒙特卡罗模拟的纠错方案，并显示用于第一级编码的资源量是数量级低于最知名的单光子方案。我们用蒙特卡罗模拟研究了这一规律，并在模拟中考虑了光子损失的影响。
2007-07-03 quant-ph
One-Way Quantum Computing in the Optical Frequency Comb
单向量子计算允许任何量子算法仅使用测量就可以轻松实现。困难的部分是创建通用资源，一个集群状态，在此基础上进行度量。我们提出了一种全新的方法：一种可扩展的方法，使用一个单一的，多模光参量振荡器（OPO）。该方法是非常有效的，并产生一个连续变量的集群状态，通用的量子计算，量子信息编码在正交的光学频率梳的OPO。
2008-05-27 quant-ph
No-go theorem for passive single-rail linear optical quantum computing
光子量子系统是量子计算机最有前途的体系结构之一。众所周知，对于双轨光子，有效的非线性和接近确定性的非平凡两量子比特门可以通过测量过程和引入辅助光子来实现。虽然原则上这为可扩展的线性光学量子计算开辟了一条合法的道路，但技术要求仍然非常具有挑战性，因此正在积极研究其他光学编码。另一种选择是使用单轨编码光子，其中可以确定性地产生纠缠态。在这里，我们证明，即使是这样的系统，通用的光学量子计算只使用无源光学元件，如分束器和移相器是不可能的。这个不通过定理证明了即使使用额外的辅助模式和任意数量的光子，光子聚束也不能被被动地抑制。我们的结果为光量子计算机的设计提供了有益的指导。
2013-02-13 quant-ph
From Linear Optical Quantum Computing to Heisenberg-Limited Interferometry
线性光学量子计算的工作原理是基于光电探测，即投影测量。光电探测的使用可以在单光子水平上提供光子之间的有效非线性相互作用，否则这在技术上是有问题的。我们报告了这样一种技术的应用，准备量子相关性作为一个重要的资源海森堡有限的光学干涉，相位测量的灵敏度可以提高超出通常的散粒噪声限制。此外，利用这种非线性，现在可以在单光子水平上进行光量子非破坏测量。
2004-04-07 quant-ph
Nonlinear quantum optical computing via measurement
我们展示了Raussendorf和Briegel提出的测量诱导量子计算模型[Phys. Rev. 86，5188（2001）]可以适用于非线性光学相互作用。这种光学实现需要克尔非线性、单光子源、单光子探测器和快速前馈。尽管诸如KLM [Nature 409，46（2001）]建议的非确定性光学量子信息建议不需要克尔非线性，但是它们确实需要复杂的可重构光学网络。本文中的建议具有具有固定设备参数的单个静态光学布局的优点，其中算法由最终测量过程定义。
2004-09-28 quant-ph
Quasiphasematched concurrent nonlinearities in periodically poled KTiOPO_4 for quantum computing over the optical frequency comb
本文报道了利用1560 nm泵浦光在周期极化多光栅KTiOPO_4晶体中产生的三种符合非线性相互作用，即ZZZ（“0型”）、ZYY（I型）和YYZ/YZY（II型）的780 nm二次谐波的成功设计和实验实现。由此产生的非线性介质是在单个光学参量振荡器的光学频率梳上制造可扩展量子计算机的关键部件。
2009-12-16 quant-ph
Fault Tolerance in Parity-State Linear Optical Quantum Computing
我们使用的分析和数值技术相结合，计算的噪声阈值和资源需求的线性光学量子计算计划的基础上宇称态编码。奇偶态编码被用于最低级别的代码级联，以便有效地纠正由两量子比特线性光门的固有不确定性引起的错误。当与远程纠错（使用Steane或Golay码）在更高级别的级联相结合时，发现奇偶校验状态方案与以前的方案相比，以稍微降低的噪声阈值为代价，实现了大约三个数量级的资源节约。
2009-11-03 quant-ph
Quantum Computing with Neutral Atoms in an Optical Lattice
我们提出了一个利用囚禁在光晶格中的中性原子作为量子比特进行量子信息处理的方案。单量子位的相干控制和相干控制可以用标准的激光冷却和光谱技术来实现。我们考虑基于光诱导偶极-偶极相互作用的纠缠双量子位逻辑门，计算各种协议的品质因数。晶格几何固有的大规模并行性使其成为可扩展的容错量子计算的有趣系统。
2000-03-06 quant-ph
Improving noise threshold for optical quantum computing with the EPR photon source
研究表明，利用EPR型光子源可以显著提高光量子计算的噪声阈值。在该实现中，要求检测器效率$η_{d}$大于50%，并且源效率$η_{s}$可以是任意小的正数。该阈值与使用单光子源的实现相比是有利的，其中需要组合效率$η_{d}η_{s}>2/3$。我们讨论了实现所需EPR光子源的几种物理装置，包括单原子腔的光子发射器。
2009-12-08 quant-ph
Nonlinear optics of photonic hyper-crystals: optical limiting and hyper-computing
光子超晶体结合了双曲型超材料和光子晶体最有趣的特性。由于双曲型超材料中非寻常光子的色散规律不具有通常的衍射极限，光子超晶体在深亚波长尺度上表现出光局域化，导致非线性光子-光子相互作用的显著增强。因此，与传统的光子晶体类似，非线性光子超晶体在光限幅和光计算等方面具有广阔的应用前景。光子超晶体的非线性光学可以用这样的方式来表示，即空间坐标之一将在描述光在超晶体中传播的2+1维光学时空中扮演有效时间的角色。将传统的光学计算映射到光子超晶体的非线性光学上，形成超计算方案，可以大大加快计算时间。
2019-05-24 physics.optics quant-ph
Review article: Linear optical quantum computing
具有光子计数的线性光学是实用量子计算的突出候选者。Knill、Laflamme和Milburn的协议[Nature 409，46（2001）]明确地证明了利用单光子、线性光学元件和投影测量的高效可扩展量子计算是可能的。随后，对该协议的一些改进已经开始弥合理论可扩展性和实际实现之间的差距。我们回顾了原始理论及其改进，并给出了一些实验性的两量子比特门的例子。我们讨论了使用现实的组件，他们在计算中引起的错误，以及如何纠正这些错误。
2006-03-14 quant-ph
Scalable photonic quantum computing assisted by quantum-dot spin in double-sided optical microcavity
研究了利用腔量子电动力学的结果，在双面光学微腔中由量子点自旋引起的巨光学圆双折射实现可扩展光子量子计算的可能性.通过两个单光子输入-输出过程，在两个光子量子比特上构造了一个确定性的受控非门，并在光学谐振微腔中的电子介质自旋上读出。这一思想可以应用于光子量子比特上的多量子比特门，并给出了三光子Toffoli门的量子线路。当侧漏对腔体的损失率较低时，可以实现高的结晶度和高的效率。值得指出的是，我们的设备工作在强和弱耦合制度。
2013-07-18 quant-ph
Error-rejecting quantum computing with solid-state spins assisted by low-Q optical microcavities
基于圆偏振光子与量子点之间的界面，提出了一种将量子点（QD）嵌入单面光学微腔中进行差错抑制的有效量子计算方案.量子纠缠门（EG）的几乎统一的保真度可以实现一个可检测的错误，导致一个循环EG程序，这进一步提高了我们的建议的效率以及不完美的输入-输出过程中所涉及的错误的鲁棒性。与此同时，我们讨论了我们提出的关于两个固态自旋的EG的性能，并采用当前获得的实验参数，表明它在当前的实验技术下是可行的。它为固态量子计算和量子网络提供了一个很有前途的构建模块。
2017-01-01 quant-ph
Weighing matrices and optical quantum computing
单向模型中的量子计算需要准备某些称为簇状态的资源状态。我们描述了光学量子计算中连续变量团簇态的构造与某些矩阵族的存在性之间的关系。相关的矩阵被称为加权矩阵，带有一些额外的约束。我们证明了一些结果，这些矩阵的结构，以及它们相关的图形。
2008-12-12 math.CO quant-ph
Analysis of optical loss thresholds in the fusion-based quantum computing architecture
本文分析并比较FBQC中不同线性光学BSM融合电路，数值估计各组件损耗阈值，证明在总边际效率高于0.973时现有集成光子损耗水平可支持容错量子计算。
2024-04-02 quant-ph
Continuous-variable quantum computing in the quantum optical frequency comb
本文介绍了连续变量（CV）的理论和实验进展，即，基于量子模代替基于量子位-大规模、容错量子计算和量子模拟。介绍了多体纠缠CV团簇态的物理和数学，并描绘了它们与实验概念的联系。还提出了实现容错的途径。作者希望通过这篇综述能吸引更多的人加入到这一领域，并促进这一领域向集成量子光子学这一有前途的技术的延伸。
2019-07-23 quant-ph
Optical Activities as Computing Resources for Space-time Symmetries
众所周知，光学活动可以进行旋转。结果表明，旋转，如果调制的衰减，可以执行维格纳的小群，决定内部的时空对称性的基本粒子的对称性操作。
2009-02-23 hep-th math-ph math.MP
An Algebraic Approach to Linear-Optical Schemes for Deterministic Quantum Computing
线性光学无源（LOP）器件和光子计数器足以实现单光子的通用量子计算，并且已经提出了特定的方案。本文讨论LOP变换的代数结构与量子计算之间的联系。我们首先展示了如何将N个光学模式的Fock空间分解为有限维子空间，这些子空间适合于编码量子比特串并且在LOP变换下不变（这些子空间与U（N）的不可约酉表示空间有关）。接下来，我们将展示如何以算法方式设计LOP电路，它确定性地实现任何量子线路。我们也提出了一些简单的例子，如电路实现CNOT门和贝尔状态发生器/分析器。
2005-06-17 quant-ph
Loss Tolerant Linear Optical Quantum Memory By Measurement Based Quantum Computing
我们给出了一个线性光量子存储器的容损方案，该存储器本身是容损的。我们使用的编码最近在[物理学评论快报。97，120501，（2006）]，并给出了有效实现这一点的方法。整个方法存在于量子计算的“单向”模型中。我们的研究结果表明，有可能建立一个容损量子存储器，这样，如果要求是保持数据存储在任意长的时间，那么这是可能的，只有多项式增加资源和递增的单个光子寿命。
2007-05-14 quant-ph
Generating and verifying graph states for fault-tolerant topological measurement-based quantum computing in 2D optical lattices
我们提出了两种方案，用于实现图状态的容错拓扑测量为基础的量子计算在二维光晶格。我们发现，双层集群和表面码状态可以创建由全球单行和受控Z操作。该计划受益于原子寻址的2D光晶格上的可访问性和存在的一个有效的验证协议，使我们能够确保实验的可行性测量的保真度的系统对理想的图形状态。模拟结果表明，潜在的物理实现容错测量为基础的量子计算对失相和幺正相位误差在光晶格。
2013-04-10 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
The physics of optical computing
本文系统阐释光学计算的速度与能效优势来源，列举11项可利用的光学特性，指出光速快并非核心优势，提出需结合多项特性、规避陷阱才能超越先进电子处理器。
2023-07-31 cs.ET cs.NE physics.app-ph
Deterministic linear-optical computing with symmetry-based qubits
Stonehill College（斯通希尔学院）；Boston University（波士顿大学）；University of California San Diego（加州大学圣地亚哥分校）
利用非标准对称性qubit，通过Grover四端口实现紧凑低资源的确定性线性光学控制NOT门，无需后选择或辅助测量，可编程实现多种量子门。
2026-04-08 quant-ph
Universal classical optical computing inspired by quantum information process
近几十年来，量子计算引起了人们的广泛关注，因为人们认为它比传统计算方法更快地解决某些问题。从理论上讲，这种进步可以通过通用门集合中的量子算符网络来实现，其中一个著名的例子是由CNOT门和单量子比特门形成的。然而，实现一种执行实用量子计算的设备是棘手的。这是因为它需要一个可扩展的量子位系统，具有较长的相干时间和良好的控制，这对于大多数当前的平台来说都是苛刻的。在这里，我们证明了基于一个相对稳定的系统--经典光学系统的信息处理可以被认为是通用量子计算的类比。通过经典光束的偏振态对信息进行编码，提出了对应于通用门组的光学计算元件，并从理论上说明了它们的组合对一般信息处理的作用。以双量子比特处理器为例，实验验证了该方案的有效性。考虑到光学系统在可靠和低能耗计算方面的潜力，我们的研究结果为高质量和高效率的高级信息处理开辟了一条新的途径。
2022-02-22 physics.optics quant-ph
Quantum computing with magnetic atoms in optical lattices of reduced periodicity
我们研究了拉曼光晶格与基于晶格限制的磁相互作用中性原子的量子计算架构相结合的可行性。固定拉曼场晶格的一个特别的优点来自于减少的原子间分离，导致增加的原子间相互作用和改善的多量子位门性能。具体来说，我们分析了一个$J=3/2$塞曼系统放置在$% σ_{+}-σ_{-}$拉曼领域表现出$λ/4$周期性。我们发现，由此产生的CNOT门操作时间是在毫秒的顺序。我们还研究了特定于所提出的架构的运动和磁场诱导的退相干。
2006-06-24 physics.atom-ph quant-ph
A Spin-Optical Quantum Computing Architecture
我们提出一种结合量子发射器与线性光学纠缠门的模块化混合架构，实现容错量子计算，支持任意量子纠错码，尤其保持低密度奇偶校验码的可扩展性，并展现出与全光子架构相当的损耗容忍度。
2024-07-17 quant-ph
Linear Optical Quantum Computing in a Single Spatial Mode
我们提出了一个在单一空间模式下使用时间仓编码量子比特的线性光学量子计算方案。我们展示了单量子比特操作和预示控制相位（CPhase）门的方法，为Knill-Laflamme-Milburn方案的通用量子计算提供了一组足够的操作。我们的方案适用于现有的光子器件，并且理想地允许任意数量的量子比特以相同的空间模式编码，展示了时频模式显着增加固定空间资源的量子信息容量的潜力。作为我们方案的测试，我们展示了第一个完全单空间模式实现的两量子位量子门，并显示其操作的平均保真度为0.84+-0.07。
2014-11-21 quant-ph
Optical phase encoding in pulsed approach to reservoir computing
本文提出在飞秒激光脉冲的光学相位上编码数据，并采用零差探测读取振幅与相位组合，以光子方式实现储备池计算，且在 NARMA 任务和激光动力学预测中完成数值与实验验证。
2024-01-25 physics.optics quant-ph
Recent progress on the manipulation of single atoms in optical tweezers for quantum computing
本文综述了我们在利用光镊囚禁的单个铷原子编码量子信息方面的最新进展。我们在这个系统上演示了单个量子比特的旋转，并测量了量子比特的相干性。我们将量子比特移动数十微米的距离，并表明相干性是保留的。我们还在两个镊子之间转移了一个量子位原子，并且没有显示出相干性的损失。最后，我们描述了我们在利用光子发射和双光子干涉实现两原子条件纠缠方面所取得的进展。
2007-08-24 quant-ph
A full-stack analog optical quantum computing platform with one hundred inputs
RIKEN Center for Quantum Computing（理化学研究所量子计算中心）；Department of Applied Physics, School of Engineering, The University of Tokyo（东京大学工学部应用物理系）；OptQC Corp.（OptQC公司）；NTT Device Technology Labs, NTT Corporation（日本电报电话公司设备技术实验室）；Fixstars Amplify Corporation（Fixstars Amplify公司）
本文提出一个基于连续变量全栈架构的高-speed可编程高斯量子计算平台，具备100个输入，通过多输入多步传送和量子态可编程路由展示了系统性能，为大规模光神经网络发展提供测试平台。
2026-05-07 quant-ph
Experimental linear optical computing of the matrix permanent
热光线性光学计算（Thermal Light Linear Optical Computing，简称光热计算）是近年来研究的热点问题之一，因为热光线性光学计算问题涉及到Hermitian半正定矩阵（Positive Semi-definite Matrix，简称HPSM）的积和式，而HPSM在计算复杂性理论中具有重要意义。尽管有几个理论分析的计算结构的HPSM在连接到MEMS，实验演示和计算复杂性分析，通过线性光学系统还没有进行。我们目前，在这里，实验估计的HPSM的永久性的。从线性光学实验和理论分析中，我们发现对于乘性误差的计算效率依赖于积和式的值，计算时间的下界是指数级的.进一步地，我们的结果被推广并应用到酉矩阵的积和式的计算中，这可以用多端口量子干涉仪来实现，该干涉仪在输入端口处涉及单光子。我们发现，与单光子，永久性的估计，是平均效率低于最有效的经典算法已知的日期，即使在理想的条件下。
2019-04-14 quant-ph
Optomechanical resource for fault-tolerant quantum computing
Yale Quantum Institute, Yale University（耶鲁量子研究所，耶鲁大学）；Department of Applied Physics, Yale University（耶鲁大学应用物理系）
本文提出利用光学机械学实现容错量子计算的可靠资源生成，通过声学模式作为量子记忆，实现单粒子态与小纠缠态的按需读取和转移。
2025-07-08 quant-ph
Using Electrons on Liquid Helium for Quantum Computing
我们描述了一个量子计算机的基础上支持的氦膜和本地化的小电极下的氦表面的横向电子。每个量子位由被捕获在表面处的像势阱中的电子的基态和第一激发态的组合构成。描述了用于准备量子位的初始状态、与量子位的操作以及建议的读出的机制。该系统原则上能够在退相干时间内进行100，000次操作。
2001-11-05 quant-ph
Linear optical quantum computing with a hybrid squeezed cat code
Graduate School of Information Science and Technology, Hokkaido University（北海道大学信息科学与技术研究生院）；School of Engineering, The University of Tokyo（东京大学工学部）
针对压缩猫态码纠错需强非线性的问题，提出结合压缩猫态码与偏振量子比特的混合码，给出线性光学实现的生成方法和通用门集，经数值模拟证明其性能优于混合猫态码和压缩猫态码，为光学量子信息处理提供新资源。
2025-08-28 quant-ph
Trapped Ion Quantum Computing using Optical Tweezers and Electric Fields
我们提出了一种新的可扩展的架构，囚禁离子量子计算，结合光镊提供量子位态依赖的本地电位与振荡电场。由于电场允许仅由离子晶体的质心运动介导的远程量子位-量子位相互作用，因此其固有地可扩展到大离子晶体。此外，我们提出的方案不依赖于任何基态冷却或Lamb-Dicke近似。我们研究了离子晶体的不完全冷却的影响，以及不必要的量子位运动纠缠的作用，并讨论了在实验室中实现状态依赖的镊子的前景。
2021-06-14 physics.atom-ph quant-ph
Optical quantum computing with photons of arbitrarily low fidelity and purity
线性光学量子计算（LOQC）是实现大规模量子计算机的主要候选方案。这里，量子信息被编码到光的量子态中，并且计算经由线性光学网络进行。众所周知，在这种方案中，对光子的时空结构有严格的要求--它们必须是完全不可分辨的，并且具有非常高的纯度。我们表明，在玻色子采样模型LOQC这些条件可能会显着放宽。我们提出的证据表明，通过增加系统的大小，我们可以实现一个计算困难的算法，即使我们的光子具有任意低的保真度和纯度。这些宽松的条件使得玻色子采样LOQC在当今技术的范围内。
2012-09-24 quant-ph
Towards Quantum Computing with Molecular Electronics
在这项研究中，我们探索了分子和分子电子学在量子计算中的应用。我们利用分子中的单电子散射构造了单量子比特门，利用金属引线上的电子-电子散射构造了双量子比特相位控制门。此外，我们提出了一类电路的实现，并显示了初步的应用程序的框架，说明单量子位门使用分子氢的分子电子结构作为基线模型。
2022-05-17 physics.chem-ph physics.comp-ph quant-ph
Universal Quantum Electron Microscopy: A Small-Scale Quantum Computing Application with Provable Advantage
Akita Prefectural University（秋田公立大学）
本文提出一种简单的量子电子显微镜设计，利用量子计算查询敏感束相对象，通过降低量子查询复杂度减少样本损伤，从而提升数据提取效率。
2023-11-20 quant-ph
One-way quantum computing in optical lattices with many atom addressing
单向量子计算（1WQC）的基本条件之一是能够对孤立的量子比特进行连续测量，这些量子比特包括1WQC的高度纠缠资源，即簇态。这在利用限制在光晶格中的超冷原子实现1WQC中是一个重大障碍，因为测量激光器的宽度通常远大于原子（量子比特）间距。我们证明，确定性1WQC仍然是可能的，与多项式增加的操作的数量，只要光束的中心可以定位具有高精度。通过扩展原子簇的数量，该方案还能够补偿对任意数量的邻近量子比特的意外测量。
2007-07-25 quant-ph
Continuous-Variable Quantum Computing in Optical Time-Frequency Modes using Quantum Memories
我们提出了一种利用量子存储器进行时频编码连续变量团簇态量子计算的方案。特别是，我们提出了一种方法来产生，操纵和测量二维集群状态在一个单一的空间模式，利用拉曼量子存储器的固有的时间-频率选择性。时间-频率编码使得该方案非常紧凑，需要多个存储器，该存储器仅是计算状态被编码的不同频率的数量的线性函数，与其持续时间无关。因此，我们表明，量子存储器可以是一个强大的组成部分，可扩展的光子量子信息处理架构。
2014-11-21 quant-ph
Emulating quantum computing with optical matrix multiplication
本研究提出利用量子力学原理表述光子矩阵乘法，结合结构光与空间光调制器演示了 Deutsch-Jozsa 算法与 Hadamard 门，推进了结构光在量子信息处理中的应用。
2024-10-10 physics.optics quant-ph
Towards a source of multi-photon entangled states for linear optical quantum computing
我们提出了一个方案，利用腔QED增强共振荧光量子点的最新进展，产生纠缠和不可分辨的光子流。然后，我们证明，我们可以光学操纵状态的陷阱孔自旋，以实现完整的相干控制的量子位。结合共振激发跃迁的选择性腔增强，我们使用这种能力来执行我们的建议的原理证明，通过显示单个光子的时间仓取决于被困自旋的测量状态。
2018-04-30 quant-ph
Effects of ground state hyperfine shifts in quantum computing with optically hole burnt materials
本文研究了在离子掺杂晶体量子计算中，基态超精细量子比特态的恒定但随机的位移效应。利用复双曲正割脉冲可以可靠地将离子转移到电子激发态，并利用微扰方法分析了基态超精细位移的影响。该分析表明，由于超精细移位的误差在门操作期间被动态地抑制，这一事实我们归因于AC斯塔克移位。此外，我们提出了一个控制相位门，这是弹性的超精细移位的影响的实现。退相干和衰减效应包括在模拟中，以表明演示的量子门是可行的系统参数的相关范围内。
2006-09-22 quant-ph
Resource costs for fault-tolerant linear optical quantum computing
线性光学量子计算（LOQC）看起来非常简单：信息完全由光承载，并由分束器、移相器和探测器等组件进行处理。然而，这种简单性导致了限制，例如缺乏确定性纠缠操作，这是通过使用大量的硬件开销来补偿的。在这里，我们提出了一个具体的协议的基础上的表面码量化的资源成本，为全面LOQC。我们的协议可以进一步优化的警告，我们报告说，所需的物理组件的数量至少比可比的基于物质的系统大五个数量级。此外，如果每个分量的光子损失率比千分之一更差，或者每个分量的噪声率比$10^{-5}$更差，则资源需求增长更高。我们确定在网络中的交换机的性能作为单一的最有影响力的因素影响资源扩展。
2015-04-22 quant-ph
High-fidelity linear optical quantum computing with polarization encoding
我们表明，KLM方案[Knill，Laflamme和Milburn，Nature { \bf 409}，46]可以使用偏振编码来实现，从而将所需的路径模式的数量减少一半。这种新的实现方式的主要优点之一是，它自然地结合了丢失检测机制，该机制使得当考虑非理想检测器时，门引入未检测到的错误的概率仅取决于检测器暗计数率而独立于其效率。由于目前可获得非常低的暗计数率检测器，因此可以使用偏振编码来实现高保真度门（以门成功为条件的$10^{-6}$阶误差概率）。探测器效率决定了门的总体成功概率，但不影响其保真度。这可以应用于量子计算中具有非常高保真度的光团簇态的有效构造。
2005-09-23 quant-ph
The Category of Linear Optical Quantum Computing
本文回顾了光子电路产生的计算模型，包括光子在单个时间仓中穿过的边缘和理想化无损分束器和移相器给出的顶点。电路模型被抽象为多模光子玻色Fock空间上酉矩阵的对称monoidal范畴的表示。一个图形语言，旨在帮助理解和发展的光子算法，封装的类别属性，这种表示。作为形式主义的演示，玻色子采样方案和协议的Knill，Laflamme和Milburn的单轨光子计算机上开发的，并基于宇称的qudit模型进行了研究。
2022-11-24 quant-ph
Optical computing with soliton trains in Bose-Einstein condensates
光学计算设备可以基于在单组分和多组分玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）中孤子串的受控生成来实现。我们的概念利用的现象，孤子列车在BEC的频率可以通过改变原子云内的相互作用。我们使用这个属性在短时间内存储这些频率的数字，直到观察。孤子串的性质可以通过BEC中占据类似状态的其他成分或相位工程以预期的方式改变。我们阐明在这个意义上这样一个额外的自由度可以被视为一种工具，控制操纵的数据。最后，通过观察密度分布图中的签名，读出任何操作的结果。
2014-11-18 cond-mat.quant-gas quant-ph
