Nonlinear Spectroscopy of Controllable Many-Body Quantum Systems
我们建立了一种新的方法来探测空间分辨的相互作用的多体系统的多时间关联函数，与可扩展的实验开销。具体而言，设计用于具有单位点可寻址性的捕获离子链中的多维光谱的非线性测量协议使我们能够，例如，区分相干和非相干传输过程，量化潜在的非谐性，并确定无退相干子空间。
2014-10-06 physics.atom-ph quant-ph
Subspace Controllability in Variational Quantum Circuits: Maximising Expressivity and Increasing Search Efficiency with Dynamical Lie Algebras
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt（德国航空航天中心）；Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg（海德堡大学天文中心）
该研究通过MNIST-1D多分类任务验证，子空间可控的变分量子电路在超参数搜索中更易达到最低损失，可限制搜索范围以降低计算成本。
2026-09-22 quant-ph
Dual-cavity controllable quantum battery
提出一种双腔可控量子电池，通过操纵原子数量在不降低储能的情况下提升充电功率，实现从$N^2$到$N^3$倍的可调充电，支持快速与慢速充电。
2024-07-19 quant-ph
Controllable Entanglement Distribution Network Based on Silicon Quantum Photonics
纠缠分发网络通过共享纠缠资源将远程用户连接起来，这是实现量子互联网的必要条件。提出了一种基于硅量子光子芯片的可控纠缠分发网络（c-EDN）。利用硅波导中的自发四波混频（SFWM）产生量子光源阵列，并在带热相移器的片上马赫-曾德尔干涉仪中通过时间反转的Hong-Ou-Mandel干涉将纠缠资源分配给不同的用户。设计并制作了一个芯片样品，支持一个3位数和24个用户的c-EDN。实验证明，通过相移器控制量子干涉，可以将纠缠分布的网络拓扑重构为三种网络状态。此外，作为c-EDN的一个应用，实现了一个可重构的基于纠缠的QKD网络。可重构的网络拓扑结构使得c-EDN适用于需要复杂网络控制和管理的未来量子网络。此外，硅量子光子芯片具有产生和操纵大量纠缠资源的能力，在大规模c-EDN方面具有巨大的潜力。
2022-07-22 quant-ph
Controllable Operations of Edge States in Cross-One-dimensional Topological Chains
本文提出利用交叉一维拓扑链四节点结的局域相互作用调控边缘态，实现鲁棒量子态转移与SWAP门，并发现反对称边缘态在波导关联衰变下具有亚辐射长相干特性。
2023-09-25 quant-ph
Manipulating the flow of thermal noise in quantum devices
最近，人们对使用复杂量子系统来创建有效的非互易动力学产生了极大的兴趣。有人提出了实现光子和声子的人工磁场的建议;实验进展迅速，使这些建议成为现实。许多工作集中在使用这样的系统来控制信号流，以创建用于光信号的隔离器或定向放大器。在本文中，我们在这项工作的基础上，但在不同的方向移动。我们发展了量子系统中热噪声可控流的理论，并讨论了一种可能的实现。我们从理论上证明了量子级联系统中热噪声的单向流动是可能的。将光机平台视为级联系统，我们可以最终控制热噪声流的方向。通过适当地设计机械谐振器，其充当人工水库，热噪声的流动可以被约束到期望的方向，从而产生热整流器。所提出的量子热噪声整流器可以潜在地用于开发诸如用于纳米电子器件和超导电路的热调制器、热路由器和热放大器之类的器件。
2018-02-07 quant-ph
Scalable fault-tolerant quantum computation in DFS blocks
研究了如何通过级联不同的消相干子空间来实现可扩展的通用容错量子计算。基于可调的$XXZ$相互作用，提出了一种可扩展的量子计算机体系结构，该体系结构仅需对单一类型的参数进行操作，即可实现容错的通用量子计算.通过使用无相互作用子空间的概念，我们消除了调整逻辑量子比特之间的耦合的需要，这进一步降低了实现量子计算的技术难度。
2004-07-29 quant-ph
Manipulating Excitation Dynamics in Structured Waveguide Quantum Electrodynamics
Molecular Science and Technology Program, Taiwan International Graduate Program, Academia Sinica（台湾国际研究生学院分子科学与技术项目，中央研究院）；Department of Physics, National Central University（国立中央大学物理系）；Institute of Atomic and Molecular Sciences, Academia Sinica（中央研究院原子与分子科学研究所）；Department of Physics, National Taiwan University（国立台湾大学物理系）；Physics Division, National Center for Theoretical Sciences（国家理论科学中心物理组）
本文提出结构化波导量子电动力学框架，通过局部调控发射器耦合方向性，控制原子-纳米光子界面的激发传输，揭示了四种典型动态行为，并展示了其在可控子辐射传输和手性量子信息路由中的应用。
2026-01-27 quant-ph
Subspace Confinement: How good is your qubit?
标准量子计算的基本操作元素是量子比特，这是一个可以精确控制、初始化和测量的隔离的两级系统。然而，大多数用于量子计算的物理架构都是从包含更复杂的希尔伯特空间结构的系统中构建的。因此，定义量子位需要识别适当的可控二维子系统。这就提出了一个明显的问题，即这样定义的量子比特在多大程度上被限制在这个子空间中，以及我们是否可以通过实验量化潜在的泄漏到量子比特子空间之外的状态。在本文中，我们证明了子空间泄漏可以定量地使用最小的理论假设，通过检查拉比振荡实验的傅立叶频谱。
2007-10-03 quant-ph
Subspace Leakage Error Randomized Benchmarking of Mølmer-Sørensen Gates
University of Oxford（牛津大学）
本文提出一种适配两量子比特Mølmer-Sørensen门的随机基准测试新方法，利用可控门相位生成Clifford操作，无需单比特操作即可量化门误差并区分子空间泄漏，在捕获离子量子计算机上实现$2.6\ imes10^{-4}$的门误差。
2025-10-10 physics.atom-ph quant-ph
Controllable Non-Hermitianity in Continuous-Variable Qubits
Fujian Key Laboratory of Quantum Information and Quantum Optics, Fuzhou University（福建量子信息与量子光学重点实验室，福州大学）；Department of Physics, Fuzhou University（福州大学物理系）；Center for Quantum Computing, RIKEN（理研量子计算中心）
本文揭示猫态量子比特中纯退相干诱导的非对称泄漏可用非厄米哈密顿量描述，并利用该平台实现宇称-时间相变调控和例外点诱导的纠缠相变，将退相干转化为可控非厄米物理研究工具。
2025-11-06 quant-ph
Constructing Qudits from Infinite Dimensional Oscillators by Coupling to Qubits
一个无限维的系统，如量子谐振子，为计算提供了一个潜在的无界希尔伯特空间，但是访问和操纵整个状态空间需要物理上不现实的能量。当这样的量子谐振子耦合到一个量子比特时，例如通过Jaynes-Cummings相互作用，众所周知，整个希尔伯特空间可以被分离成可独立访问的恒定能量的子空间，但是子空间的数量仍然是无限的。然而，一个封闭的四维希尔伯特空间可以从量子比特振荡器系统的最低能量状态解析地构造出来。我们扩展了这个想法，并展示了如何一个$d$维希尔伯特空间可以解析构造，这是封闭的下一个有限的一组酉操作，仅从操纵标准的Jaynes-Cummings哈密顿条款。此外，我们证明了一阶边带脉冲和载波脉冲构成了量子比特振荡器量子比特上量子操作的一个泛集。这项工作表明，量子比特和玻色子系统的组合可以作为量子信息处理的硬件高效的量子资源。
2021-09-10 physics.atom-ph physics.chem-ph quant-ph
Controllable and Continuous Quantum Phase Transitions in Intrinsic Magnetic Topological Insulator
该研究通过Ge掺杂MnBi2Te4抑制n型缺陷，利用ARPES、输运测量和第一性原理计算揭示并实现了磁性诱导的可控连续拓扑相变。
2025-03-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other quant-ph
Controllable non-Hermitian topology in a dynamically protected cat qubit
Fujian Key Laboratory of Quantum Information and Quantum Optics, Fuzhou University（福建量子信息与量子光学重点实验室，福州大学）；Department of Physics, Fuzhou University（福州大学物理系）；School of Physics and Mechanical and Electrical Engineering, Longyan University（龙岩大学物理与机电工程学院）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）
研究通过双光子驱动和工程双光子损耗稳定猫量子比特，揭示了非厄米特谱拓扑中的高阶李维异常点，并展示相位控制其稳定性与拓扑不变量。
2026-04-22 quant-ph
Exact and Tunable Quantum Krylov Subspaces via Unitary Decomposition
University of North Dakota（北达科他大学）
通过幺正分解实现精确且可调的量子Krylov子空间，提升量子模拟的鲁棒性和准确性。
2026-03-06 cond-mat.str-el physics.chem-ph quant-ph
Generic detection-based error-mitigation using quantum autoencoders
需要最少资源的有效的错误缓解技术是量子信息处理的关键。我们提出了一个通用的协议，以减轻量子错误使用基于检测的量子自动编码器。在我们的协议中，量子数据被压缩到一个潜在的子空间中，同时留下错误，后者然后通过测量和后选择来去除。与以前开发的方法相比，我们的协议一方面不需要额外的量子位，另一方面具有接近最佳的去噪能力，在合理的要求下，可以删除潜在子空间之外检测到的所有错误，而子空间内部的错误无法通过任何方式删除。因此，我们的基于检测的量子自动编码器对于近期量子设备特别有用，其中可控量子比特有限，而降噪很重要。
2021-04-23 quant-ph
Harnessing subspace controllability: Dynamical generation of Dicke states in Heisenberg-coupled qubit arrays with a single local control
Technical University of Darmstadt（达姆施塔特工业大学）；Forschungszentrum Jülich GmbH（于利希研究中心）；University of Cologne（科隆大学）；Università di Bologna（博洛尼亚大学）
本文研究在相邻量子比特间具有始终开启的各向同性Heisenberg耦合的线性阵列中，利用单个局部Z控制动态生成Dicke态，通过dCRAB优化算法实现快速制备，并给出制备时间与量子比特数的标度关系。
2026-07-24 quant-ph
Thermal local quantum uncertainty in a two-qubit-superconducting system under decoherence
以LQU为度量研究双比特超导系统的热演化，发现操控哈密顿量参数可提高热LQU但特定温度下会突变，并分析退相干影响，为超导比特设计量子计算机和电池提供依据。
2023-10-26 quant-ph
Filter-assisted quantum subspace diagonalization via wavefunction sparsity engineering
RIKEN Center for Computational Science (R-CCS)（理化学研究所计算科学中心）；RIKEN Center for Quantum Computing (RQC)（理化学研究所量子计算中心）；RIKEN Pioneering Research Institute (PRI)（理化学研究所先导研究本部）；RIKEN Center for Emergent Matter Science (CEMS)（理化学研究所新物质科学中心）
提出滤波辅助SQD协议，通过量子滤波器增强波函数稀疏性，显著降低基态能量估计误差和采样开销。
2026-05-27 physics.comp-ph quant-ph
Ground State Spin Logic
设计和优化成本函数和能源景观是许多科学和工程领域遇到的问题。这些景观和成本函数可以嵌入和退火在实验可控的自旋哈密顿。使用基于群论和对称性的方法，我们研究了布尔逻辑门到这种自旋系统的基态子空间的嵌入。我们描述的对角哈密顿和对称操作，保持基态子空间编码的真值表的布尔公式的参数化家庭。加法器电路的基态嵌入被用来说明门是如何利用对称性组合和简化的。我们的工作是相关的实验演示的基态嵌入发现在经典优化以及绝热量子优化。
2012-05-08 math-ph math.MP quant-ph
Rydberg Noisy-Dressing and applications in making soliton-molecules and droplet quasi-crystals
超冷原子和原子阱领域的最新进展使人们想起了新的可控长程相互作用。这些相互作用有望扩展可实现的量子算法的范围，并为新型量子物质提供新的控制机制。本文通过对激光线宽的控制，研究了里德伯修饰原子间的特殊相互作用。新的相互作用的特点是一个混合的空间分布包含高原和高斯峰。结合对这些相互作用元素的符号和强度的动态个体控制，Rydberg噪声敷料（RnD）方案为量子技术提供了一个有价值的相互作用工具箱。作为例子，讨论了RnD在制作稳定的三维巨孤子分子和形成准周期液滴晶体中的应用。
2020-07-02 physics.atm-clus quant-ph
Phase-free ZX diagrams are CSS codes (...or how to graphically grok the surface code)
在本文中，我们证明了无相位ZX图，一个图形符号表示和操纵量子比特上的某类线性映射，和Calderbank-Shor-Steane（CSS）码，一个大家庭的量子纠错码构造的经典代码，包括例如Steane码，表面码，和颜色码之间的直接对应关系。CSS码的稳定器具有一个特别好的结构，它由一对正交的$\mathbb F_2$ -线性子空间产生，或者在最大CSS码的情况下，由单个子空间及其正交补产生。另一方面，无相位ZX图总是可以有效地约简为由$\mathbb F_2$ -线性子空间的基元给出的规范形。在这里，我们将证明这两种用$\mathbb F_2$ -线性子空间$S$描述量子态的方法实际上是相同的。也就是说，由$S$生成的最大CSS码固定了其ZX标准形也由$S$给出的量子态。这种洞察力使我们能够立即将最大CSS代码的稳定器转换为描述其相关状态的ZX图。我们表明，我们可以将这种翻译扩展到任何（可能非最大）CSS代码的稳定器和逻辑运算符“弯曲电线”。为了证明这种翻译的实用性，我们给出了一个简单的图片的表面码和一个完整的图形推导的行动的物理晶格手术操作的空间上的逻辑量子比特，完成ZX介绍的晶格手术开始由德伯德拉普和霍斯曼。
2022-04-29 quant-ph
Quantum state preparation and one qubit logic from third-order nonlinear interactions
本文研究了基于三阶非线性相互作用的类路径时间模量子比特的制备和操纵。具体来说，我们考虑通过差频产生的频率转换过程。为了制备量子比特，我们的目标是将高斯输入态用于非线性波导。输入状态和特定TM之间的耦合被最大化，从而获得具有接近1的结晶度的量子比特。TM在介质中线性演化;因此，可以定义围绕$xy$平面中包含的任何轴的旋转，允许在两个步骤中跨越整个布洛赫球。特别是，我们提出了一种方法来获得任何泡利量子门通过改变几何或用户访问的参数在给定的实验配置。我们的研究允许实验可行的建议能够可控的任意量子位变换。
2021-03-06 quant-ph
Preparation and manipulation of a fault-tolerant superconducting qubit
我们描述了一个射频超导量子干涉装置中的连续量子变量编码的量子比特。由于系统中可达状态的数量是无限的，我们可以保护其二维子空间免受与环境相互作用和操作过程中引入的小误差的影响。我们展示了如何准备容错状态和操纵系统。所讨论的操作足以在编码状态上执行量子计算、伴随式提取和量子纠错。我们还评论的物理来源的错误和可能的缺陷，而操纵系统。
2007-08-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Tailorable couplings of a cantilever with a superconducting charge qubit: Quantum state engineering
我们提出了一个理论方案来实现悬臂梁和超导电荷量子比特之间的可剪裁耦合。通过调节量子比特的可控参数，可以实现悬臂梁和量子比特之间的线性和非线性耦合。在此基础上，通过对量子比特的操纵和探测，我们将悬臂梁制备成一些有趣的量子态，如叠加相干态和压缩态。我们还研究了环境对悬臂梁量子态的影响。结果表明，环境诱导的退相干可以驱动悬臂梁从叠加相干态进入稳定相干态。在一定的临界温度下，环境可以诱导悬臂梁的稳态位置压缩。这些结果将为悬臂梁非经典效应的产生提供新的思路。
2010-08-10 quant-ph
Bioinspired molecular qubits and nanoparticle ensembles that could be initialized, manipulated and readout under mild conditions
量子计算和量子信息处理是具有克服传统计算系统的物理限制的潜力的新兴技术。然而，目前基于光子、原子和分子的量子系统都面临着诸如相干时间短、需要超低温和/或高真空以及缺乏可扩展性等挑战。我们报告了一种新型的分子量子比特和纳米粒子系综的基础上J-聚集和分子生色团的单体状态之间的热可控转换，使用吡咯并吡咯菁与聚合物链，如聚己内酯作为一个例子。这种超分子量子系统，类似于光合作用中的捕光复合物的某些特征，为在温和条件下操纵量子信息提供了新的机会，这不需要复杂的超冷和/或高真空，通常涉及现有的超导量子比特或里德伯原子用于量子计算和信息处理。
2021-07-14 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Quantum Computing in a Macroscopic Dark Period
无退相干子空间允许制备用于量子计算的相干和纠缠量子比特。退相干可以大大减少，但耗散是产生稳定量子位并通过一位和两位门操作操纵它们的方案的一个组成部分。这是如何工作的，可以通过将该系统与表现出宏观暗期的三能级原子进行比较来理解。此外，动力学的解释给出了一个计划的基础上，在强耦合制度的光学腔中的原子，我们展示了如何自发发射的原子可以高度抑制。
2001-11-02 quant-ph
