Hybrid Quantum Processors: molecular ensembles as quantum memory for solid state circuits
我们研究了一种混合量子线路，其中冷极性分子的合奏作为长寿命的量子存储器和固态量子处理器的光学接口。利用微波喇曼过程将集体自旋态（系综量子比特）实现的量子存储器耦合到高Q带线腔中。我们表明，方便的陷阱表面的距离为几个$μ$ m，腔和系综量子比特之间的强耦合可以实现。我们讨论了基本的量子信息协议，包括从腔光子总线到分子量子存储器的交换，以及确定性的双量子比特门。最后，我们研究了分子系综量子比特的相干特性。
2006-04-19 cond-mat.supr-con quant-ph
Hybrid quantum systems with artificial atoms in solid state
本文综述固态人工原子混合量子系统，分析单平台量子比特在噪声、退相干、规模化和相干信息传输方面的局限，提出混合平台要求并结合已有方案展望其发展。
2024-04-08 quant-ph
Hybrid spin-phonon architecture for scalable solid-state quantum nodes
该研究提出了一种混合自旋-声子架构，通过光子和声子通道实现多自旋相互作用，实现了高保真度的两量子位受控-Z门和高保真度的Dicke态生成，为固态量子系统中的可扩展量子纠缠研究提供了新路径。
2025-07-26 quant-ph
Emulating Solid-State Physics with a Hybrid System of Ultracold Ions and Atoms
我们提出并从理论上研究了一个由晶体囚禁离子耦合到超冷费米子云组成的混合系统。离子形成周期性晶格并在原子中诱导出能带结构。该系统结合了超冷原子系统的可扩展性和可调谐性的优点，以及捕获离子系统提供的高保真度操作和检测。它还具有与自然固态系统的密切类比，因为原子的自由度耦合到离子晶格的声子，从而模拟固态系统。从微观多体哈密顿量出发，导出了包含原子能带结构的低能哈密顿量，并给出了原子-声子耦合的表达式。我们讨论了可能的实验实现，如Peierls样过渡到一个周期加倍二聚状态。
2013-08-30 cond-mat.quant-gas quant-ph
Optical spin-wave storage in a solid-state hybridized electron-nuclear spin ensemble
固态杂质自旋与光学控制目前正在研究量子网络和中继器。其中，稀土离子掺杂晶体作为光的量子存储器是有希望的，具有潜在的长存储时间，高多模容量和高带宽。然而，对于自旋，通常在有利于电子自旋的带宽和有利于核自旋的存储时间之间存在权衡。在这里，我们提出了使用高度杂化的电子-核超精细态的光存储实验在$^{171}$ Yb $^{3+}$：Y $_2$ SiO $_5$，其中的杂化可以提供长的存储时间和高带宽。我们达到了1.2 ms的存储时间和10 MHz的光存储带宽，其目前仅受光控制脉冲的拉比频率的限制。在这个原理证明演示中，内存效率大约为3%。该实验构成了第一个使用任何具有电子自旋的稀土离子的自旋态的光存储。这些结果为具有高带宽、长存储时间和高多模容量的稀土基量子存储器铺平了道路，这是量子中继器的关键资源。
2020-04-24 quant-ph
Hybrid quantum-classical method for simulating high-temperature dynamics of nuclear spins in solids
固体高温自旋动力学的第一性原理计算是核磁共振（NMR）研究中的一个长期难题，它的最终解决将极大地推进NMR作为材料性质诊断工具的应用。在这项工作中，我们提出了一个新的混合量子-经典方法来计算自旋$1/2$晶格的NMR自由感应衰减（FID）。该方法是基于一个有限的自旋集群$1/2$耦合到一个相互作用的经典自旋的环境，通过相关保持计划的模拟。这样的模拟显示，导致准确的FID预测的一维，二维和三维晶格与各种各样的相互作用。这些预测的准确性可以通过改变模拟中使用的量子簇的大小来有效地估计。
2018-07-03 cond-mat.stat-mech quant-ph
Tripartite hybrid quantum systems: Skyrmion-mediated quantum interactions between single NV centers and superconducting qubits
提出一种由磁性skyrmion、NV中心和超导量子比特组成的三方混合量子系统，利用skyrmion的量子化旋转模式作为中介，实现了单量子水平上NV中心与超导量子比特间的强耦合、相干信息传递和非互易响应。
2025-05-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Unconventional quantum sound-matter interactions in spin-optomechanical-crystal hybrid systems
我们预测了一组不寻常的量子声学现象产生的声音-物质相互作用在一个完全可调的固态平台，其中一个阵列的固态自旋钻石耦合到量子化的声波在一维（1D）光机械晶体。我们发现，通过空间变化的激光驱动，在光机械相互作用中引入位置相关的相位，机械能带结构可以在原位调谐，从而导致非常规的量子声物质相互作用。我们表明，准手征声物质相互作用可以发生，从双向到准单向的可调范围内，当自旋与频带共振。当固体自旋的频率位于声波带隙内时，我们证明了一种奇异的极化激元束缚态的出现，它可以介导长程可调的奇邻和复杂的自旋-自旋相互作用。这一工作拓展了量子声子学的研究领域，在量子模拟和量子信息处理中具有广泛的应用前景。
2021-04-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
Hybrid integration of solid-state quantum emitters on a silicon photonic chip
可扩展的量子光子系统需要耦合到集成光子器件的有效单光子源。固态量子发射器可以高效率地产生单光子，而硅光子电路可以在集成器件结构中操纵它们。因此，结合这两种材料平台可以显着增加集成量子光子器件的复杂性。在这里，我们展示了固态量子发射器到硅光子器件的混合集成。我们开发了一种拾放技术，可以定位外延生长的InAs/InP量子点发射在电信波长的硅光子芯片上确定性与纳米级精度。我们采用绝热锥形的方法将量子点的辐射高效率地传输到波导中。我们还采用了一个芯片上的硅光子分束器进行Hanbury-Brown和Twiss测量。我们的方法可以将预先表征的III-V量子光子器件集成到大规模光子结构中，以实现由许多发射器和光子组成的复杂器件。
2017-08-12 physics.app-ph quant-ph
Quantum Teleportation in a Solid State System
我们提出了一个能够演示量子隐形传态的实用固态系统。该装置利用了耦合量子点中激子光学控制的最新进展，以产生最大纠缠的Bell和Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）态。然后只需要两个么正变换：一个量子控制非门和一个阿达玛门。明确给出了产生最大纠缠态所需的激光脉冲以及相应的么正变换。
1999-06-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Tailoring coherent microwave emission from a solid-state hybrid system for room-temperature microwave quantum electronics
本文提出一种由光激发并五苯自旋系综与介电谐振器耦合的固态混合系统，首次实现室温X波段相干微波激射，并通过外部驱动和耗散控制实现约9.4 GHz发射调谐，为量子信息处理与通信提供新途径。
2023-12-25 physics.app-ph quant-ph
Design of defect spins in piezoelectric aluminum nitride for solid-state hybrid quantum technologies
宽带隙半导体中的自旋缺陷是在固态环境中实现量子比特或量子比特的有前途的系统。到目前为止，缺陷量子位只在具有强共价键的材料中实现。在这里，我们介绍了一个应变驱动的计划，合理地设计功能离子晶体中的缺陷自旋，这可能是潜在的量子比特。特别是，使用最先进的从头计算的混合密度泛函和多体微扰理论的基础上的组合，我们预测，带负电荷的氮空位中心的压电氮化铝表现出自旋三重态基态在现实的单轴和双轴应变条件下，这样的状态可以利用量子比特的实现。这里采用的应变驱动策略可以很容易地扩展到其他宽带隙半导体中的各种点缺陷，为控制离子系统中缺陷的自旋特性铺平了道路。
2016-02-02 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Hybridized defects in solid-state materials as artificial molecules
二维材料可以以接近原子尺度的结构精度制作，从而实现量子设计缺陷。这些缺陷通常被描述为人造原子，并且正在出现可光学寻址的自旋量子比特。然而，在晶格存在的情况下，这种人造原子彼此之间的相互作用和耦合是显着未被探索的。在这里，我们提出了人工分子在固体中的形成，在量子光电材料的控制中引入了新的自由度。具体而言，在单层六方氮化硼作为我们的模型系统中，我们观察到配置和距离相关的解离曲线和杂化带隙内的缺陷轨道成键和反键轨道，分裂能量范围从$\sim$ 10毫电子伏到近1电子伏特。我们计算了$cis$和$trans$面外缺陷对CH $_\textrm{B}$ -CH $_\textrm{B}$与面内缺陷对C $_\textrm{B}$ -C $_\textrm{B}$的相互作用，发现面内缺陷对比面外缺陷对的相互作用更强.我们通过改变C $_\textrm{B}$和C $_\textrm{B}$ V $_\textrm{N}$的V $_\textrm{N}$之间的距离来证明这种化学自由度的应用，并观察从可见光到近红外光谱带的预测峰值吸收波长的变化。我们设想利用缺陷复合物的这种化学自由度来精确地控制和调整缺陷性质，从而为量子信息科学设计鲁棒的量子存储器和量子发射器。
2020-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
A hybrid quantum photonic interface for $^{171}$Yb solid-state qubits
YVO $_4$中的$^{171}$ Yb $^{3+}$具有良好的光寻址能力、优异的自旋特性和二次核自旋量子寄存器，是构建量子网络的一个有希望的候选者。然而，相关联的长光学寿命需要耦合到光学谐振器，以更快地发射单光子并便于控制单$^{171}$ Yb离子。以前，单个$^{171}$ Yb离子通过将它们耦合到经由长聚焦离子束铣削制造的单片光子晶体腔来寻址。在这里，我们设计并制作了一个基于离子耦合到GaAs光子晶体腔的渐逝场的混合平台。我们在实验上检测和演示了单个$^{171}$ Yb离子的相干光控制。对于最强耦合的离子，我们发现寿命减少了64倍。结果表明，一个有前途的路线走向量子网络与$^{171}$ Yb：YVO $_4$使用高度可扩展的平台。
2022-12-05 physics.atom-ph quant-ph
High-fidelity single-qubit gates in a strongly driven quantum dot hybrid qubit with $1/f$ charge noise
半导体双量子点混合量子比特是实现高保真量子计算的理想材料。然而，它们的性能受到电荷噪声和声子诱导的退相的限制，电荷噪声在固态器件中无处不在。在这里，我们探索改进混合量子比特的量子操作的方法，使用强微波驱动来实现比退相干过程快得多的门操作。使用数值模拟和理论方法的基础上的累积展开，我们分析了量子比特动力学的存在下，$1/f$电荷噪声，形成了占主导地位的退相干机制，在许多固态设备。我们发现，虽然强驱动效应和电荷噪声都降低了量子门的保真度，简单的脉冲整形技术有效地抑制了强驱动效应。此外，当失谐参数和隧穿耦合同时驱动时，出现了宽的AC最佳点。考虑到声子介导的噪声，我们发现，应该有可能实现$X_π$门的结晶度高于$99.9\%$。
2019-06-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Hybrid microwave-optical scanning probe for addressing solid-state spins in nanophotonic cavities
基于固态原子缺陷的自旋-光子界面在量子信息处理中有着广泛的应用。为了最大化光-物质耦合强度，通常在纳米器件内部放置缺陷。将光和微波辐射有效地耦合到这些结构中是一项实验挑战，特别是在样品访问受限的低温或高真空环境中。在这项工作中，我们展示了一个基于光纤的扫描探针，同时耦合到一个平面光子电路的光，并提供高功率微波驱动电子自旋跃迁。光学部分实现了46%的单向耦合效率，而微波部分提供了强度高达9高斯的交流磁场。整个探头可以在$^3$ He低温恒温器内的大量设备上进行扫描，而无需自由空间光学访问。我们证明了这种技术与硅纳米光子电路耦合到单个Er $^{3+}$离子。
2020-12-11 physics.optics quant-ph
Observation of non-Hermitian topology with non-unitary dynamics of solid-state spins
非厄米拓扑相位表现出一些没有厄米对应物的奇异特征，包括趋肤效应和传统体边界对应的崩溃。在这里，我们实现了非厄米的Su-Schrieffer-Heeger（SSH）哈密顿量，这是一个原型模型，用于研究非厄米拓扑相位，与固态量子模拟器组成的电子自旋和$^{13}$ C核自旋的氮空位（NV）中心的钻石。通过伸缩方法，我们实现了电子自旋的非幺正动力学，并在动量空间中映射出了电子自旋的纹理，由此可以直接得到相应的拓扑不变量.我们的结果为进一步利用固态自旋或其他量子模拟平台开发和理解非厄米拓扑相的有趣性质铺平了道路。
2020-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum error correction in a solid-state hybrid spin register
混合量子系统试图将其组成部分的力量结合起来，以掌握量子技术的基本冲突要求：快速准确的系统控制以及与环境（包括测量仪器）的完美屏蔽，以实现长量子相干性。混合量子系统的优秀例子是异质自旋系统，其中电子自旋用于读出和控制，而核自旋用作长寿命量子比特。在这里，我们表明，联合初始化，投影读出和快速本地和非本地门操作不再冲突的要求，在这些系统中，即使在环境条件下。我们展示了高保真初始化的一个完整的自旋寄存器（99%）和单发读出多个单独的核自旋通过使用辅助电子自旋的氮空位缺陷的金刚石。实现了一种新的非局域门通用我们的混合电子-核量子寄存器允许制备三个核自旋的纠缠态，具有超过85%的量子效率。量子纠错是可扩展量子计算的一个重要工具。首次将基于最优控制的误差避免与误差校正相结合，实现了一种三量子比特的相位翻转误差校正算法。利用最优控制，上述所有算法都实现了接近容错量子操作的并行性，从而为大规模集成铺平了道路。我们的技术可用于改善依赖于金刚石自旋、硅中的磷或其他自旋系统（如量子点、碳化硅或固体中的稀土离子）的量子网络的缩放。
2013-09-27 quant-ph
Protected Solid-State Qubits
大规模容错量子计算机的实现需要集成数百万个物理量子比特，物理量子比特的错误率显著低于1%。这一突出的工程挑战可能受益于新兴的量子位，这些量子位受到保护，免受量子位环境中的主要噪声源的影响。除了不同的降噪技术之外，保护方法通常在全局或局部无消相干子空间中或在驱动系统的动态甜蜜点中编码量子比特。我们通过回顾基于半导体、超导体和混合器件的受保护固态量子比特的最新技术来研究这种保护量子比特。
2021-12-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Entangling distant solid-state spins via thermal phonons
在量子比特之间实现量子纠缠门是实现可扩展量子计算的关键。在这里，我们提出了一个强大的计划，通过一个机械振荡器在其热平衡状态实现纠缠门的远程固态自旋。通过适当的哈密顿工程和保护子空间的使用，我们表明，所提出的方案是能够显着减少的热效应的机械振荡器上的自旋。特别是，我们证明了即使对于相对较高的热占用，也可以实现高的纠缠门保真度。因此，我们的计划可以放松的机械振荡器的基态冷却的要求，并可能会发现在混合固态架构的可扩展的量子信息处理的应用。
2018-01-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
Disorder-induced valley-orbit hybrid states in Si quantum dots
硅中的量子点是实现固态量子信息处理的有希望的候选者。理解硅的多导带谷对这些器件性能的影响是很重要的。在这里，我们介绍了一个新的，系统的有效质量理论的谷轨道耦合在无序硅系统。该理论揭示了谷轨道杂化效应，这对于在谷自由度中存储量子信息是有害的，包括谷态之间的非零偶极矩阵元素和改变的谷间隧穿。
2013-05-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Hybrid Interference Induced Flat Band Localization in Bipartite Optomechanical Lattices
平带局域化是固体物理中的一个重要现象，在探索多体系统奇异基态性质中具有重要意义。在这里，我们展示了一个平带的外观在一般的二分光机械晶格，它可以有一个或两个维度的框架。在物理上，它是由光机械晶格中光子和声子模之间的混合干涉引起的，这与正常晶格中特殊的几何结构（例如，Lieb lattice）。此外，这种新颖的平带是可控的，并具有特殊的局域态密度（LDOS）模式，这使得它在实验中是可检测的。这项工作提供了另一种方法来控制平带的本地化与光机相互作用，这可能会大大推进领域的腔光机和固态物理。
2018-01-15 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Supercurrent Time Division Multiplexing with Solid-State Integrated Hybrid Superconducting Electronics
本文提出压控混合超导解复用器，利用集成 Josephson FET 在 50 mK 下实现非耗散超电流时分复用，并验证 1 分 8 与高频 1 分 2 器件性能。
2025-09-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
A hybrid quantum network linking telecom-wavelength atomic and solid-state nodes
Pritzker School of Molecular Engineering, University of Chicago（芝加哥大学普里茨克分子工程学院）；Institute for Quantum Optics and Quantum Information, Austrian Academy of Sciences（奥地利科学院量子光学与量子信息研究所）；Institute for Experimental Physics, University of Innsbruck（因斯布鲁克大学实验物理研究所）；Materials Science Division, Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室材料科学部）；Q-NEXT, Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室Q-NEXT）
该研究提出了一种基于电信波段的混合量子网络，通过中性原子单光子源和固态稀土量子存储器实现高效远距离量子通信和存储。
2026-03-06 quant-ph
Experimental demonstration of two-photon magnetic resonances in a single-spin-system of a solid
虽然到目前为止，量子系统的操纵已经有了很大的发展，但实现一个用于量子信息处理和网络的单源多用途系统仍然具有挑战性。虚态，即所谓的“缀饰态”，是量子物理系统进行量子杂化的潜在宿主。我们提出了一个实验演示的双光子磁共振使用一个单一的自旋在一个单一的氮空位中心的金刚石产生的修饰态。双光子磁共振在微波和射频场的作用下发生，具有不同的作用范围。实验结果揭示了固体中单缺陷自旋的双光子磁跃迁行为，从而利用超导和自旋电子学器件提出了具有不同工作范围的新的潜在量子和半经典混合系统。
2019-06-09 quant-ph
Generation of Four-Component Schrödinger Cat States via Floquet Engineering in a Hybrid Ferromagnet-Superconductor System
针对固态平台难以制备四分量薛定谔猫态的问题，提出混合铁磁体-超导体系统中的 Floquet 工程方案，并证明在退相干下仍可高保真生成该态。
2025-08-30 quant-ph
Dispersive readout of cavity-coupled solid-state sensor with near-unity readout fidelity
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Honda Research Institute USA, Inc.（本田美国研究所）；U.S. Army DEVCOM Army Research Laboratory（美国陆军DEVCOM陆军研究实验室）
本文提出一种色散腔量子电动力学读出技术，克服氮空位中心系综传感器的自旋饱和与功率展宽限制，实现接近单位逆读出保真度和飞特斯拉级灵敏度，并展示随自旋数N的1/N灵敏度标度。
2026-05-24 quant-ph
Hybrid Quantum-Classical Unit Commitment
提出了一种量子-经典混合算法来求解电力系统中的机组组合问题。UC问题被分解为一个二次子问题，一个二次无约束二进制优化（QUBO）子问题，和一个无约束二次子问题。经典的优化求解器求解第一和第三个子问题，而QUBO子问题由称为量子近似优化算法（QAOA）的量子算法求解。三个子问题，然后协调迭代使用三块交替方向法的乘子算法。利用IBM Q系统上的Qiskit作为仿真环境，仿真结果验证了所提算法解决UC问题的有效性。
2022-01-07 quant-ph
Hybrid Qubit gates in circuit QED: A scheme for quantum bit encoding and information processing
耦合到共面传输线上的固态超导器件为量子光学现象的探测和量子计算的实现提供了一种精巧的体系结构，是近年来理论和实验研究的热点。在适当的条件下，传输线辐射模式可以与只有两个能级的超导设备强耦合-因此称为人造原子或量子位。利用这个系统，我们提出了一个混合的双量子比特门编码涉及量子电磁场量子比特态制备在共面传输线电容耦合到一个单电荷量子比特。由于耗散效应在固态量子比特中比在场量子比特中更剧烈，因此它可以用于信息的存储，其对欧姆浴作用的效率表明这种编码可以很容易地用当今技术实现。我们将研究扩展到通过外加经典磁脉冲的作用在多个固态量子比特和场量子比特之间产生纠缠。
2011-10-06 cond-mat.other quant-ph
Quantum Circuit Equivalence Checking: A Tractable Bridge From Unitary to Hybrid Circuits
本文提出通过延迟测量和分离投影技术，解决混合量子电路等价性检查问题，提升处理能力并发现 Qiskit 编译器的意外行为。
2025-11-27 cs.PL quant-ph
Hybrid Quantum Computation
我们提出了一个基于幺正演化的量子计算模型和基于测量的量子计算模型的混合模型。在混合模型中，量子线路的一部分通过幺正演化来模拟，其余部分通过对星图态的测量来模拟，从而结合了两种标准量子计算模型的优点。在混合模型中，一个复杂的幺正门被分解为一系列的单量子比特操作，受控Z门，以及围绕z轴的多量子比特旋转。每个单量子位和受控Z门都是通过各自的幺正演化来实现的，每个多量子位旋转都是通过对所需星图状态的单次测量来执行的。在我们的模型中，经典的信息处理只需要一个信息流向量和传播矩阵。我们提供的混合模型中的多个控制门的实现。它们对于实现Grover的搜索算法是非常有用的，并作为一个说明性的例子进行了研究。
2010-09-25 quant-ph
A hybrid classical-quantum approach to highly constrained Unit Commitment problems
针对NP难的机组组合问题，提出一种混合量子-经典算法，将问题分解为QUBO和二次优化，用QAOA选机组、经典方法定出力，含旋转备用约束并采用暖启动，单层QAOA解与经典解误差在5.1%内且保持多项式时间。
2024-12-15 quant-ph
Hybrid Quantum Repeater Chains with Atom-based Quantum Processing Units and Quantum Memory Multiplexers
Okinawa Institute of Science and Technology（冲绳科学技术大学院大学）；LQUOM, Inc.（LQUOM公司）
本文提出一种混合量子中继器设计，结合原子量子处理单元、光子源和量子存储器，实现高效远距离纠缠分发和高密钥率。
2026-10-30 quant-ph
Scalable Ion Trap Quantum Computing without Moving Ions
研究了一种混合量子计算方案，其中混合量子比特由作为信息存储器的离子阱量子比特和作为量子处理器的固态电荷量子比特组成，通过超导腔连接。在本文中，我们扩展了我们以前的工作[1]，并研究了混合系统的退相干，耦合和可扩展性。本文计算了在激光辐射下，由于固体系统中电荷涨落和超导腔的耗散引起的离子-电荷耦合系统的退相干。设计了一种利用电荷量子比特的快速状态翻转来减少电荷噪声引起的退相干的门方案。我们还研究了一种超导开关，它被插入在腔和电荷量子比特之间，并提供量子比特之间的可调谐耦合。混合计划的可扩展性进行了讨论，在实现该计划的几个潜在的实验障碍。
2004-12-23 quant-ph
Effective Floquet Hamiltonian theory of multiple-quantum NMR in anisotropic solids involving quadrupolar spins: Challenges and Perspectives
四极核（核自旋I>1/2）对振荡射频（RF）脉冲/场的响应除了取决于脉冲的持续时间和振荡频率之外，还微妙地取决于四极耦合常数与脉冲幅度的比率。因此，在现有的理论框架内，密度算子形式主义的激发过程的分析描述仍然不太透明。作为一种替代方案，在本研究中探索的“有效Floquet哈密顿量的概念”的效用，以解释在多电平系统的激励过程的细微差别。以自旋I=3/2为例，在微扰理论的框架内，提出了一个统一的理论框架，用于描述静态各向同性和各向异性固体中多量子（MQ）跃迁的激发.四极相互作用的各向异性性质所带来的挑战，有效的哈密顿框架内解决。各种相互作用帧上的扰动校正的收敛可能发挥的作用进行了讨论，以及一个“混合方法”的建议，用于描述在各向异性固体的激发过程。采用合适的模型系统，所提出的混合方法的有效性得到证实，通过严格的数值模拟和解析方法之间的比较。
2017-06-28 quant-ph
Microwave multimode memory with an Er$^{3+}$:Y$_2$SiO$_5$ spin ensemble
在混合量子体系结构中连接光子和固态量子比特为大规模分布式量子计算提供了一条有前途的途径。在这方面，混合量子系统结合电路QED与离子掺杂到固体是一个有吸引力的平台。在那里，离子充当相干存储元件和微波到光学量子比特的可逆转换元件。在许多可能的自旋掺杂固体中，铒离子提供了将微波光子相干转换成用于长距离通信的$1.54\,μ$ m处的电信C波段的独特机会。在我们的工作中，我们进行了时间分辨的电子自旋共振研究的Er $^{3+}$：Y $_2$ SiO $_5$自旋系综在毫开尔文温度和演示多模存储和检索多达16个相干微波脉冲。在相干时间为$T_2=5.6\,μ$ s时，存储器效率被测量为10 $^{-4}$。
2015-01-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Protocol for Hybrid Entanglement Between a Trapped Atom and a Semiconductor Quantum Dot
我们提出了一个原子和固态系统之间的量子光学接口。我们证明了单个囚禁原子中的量子态与半导体量子点中的量子态可以通过它们与经典激光场的共同相互作用而纠缠。由此产生的散射光子的干涉和检测可以预示着不同的原子和固态量子比特的纠缠。我们开发了一个协议，可以成功，尽管在两个基于物质的量子位的辐射特性的显着不匹配。我们详细研究了一个特殊的情况下，这种接口适用于一个单一的捕获\Yb离子和腔耦合InGaAs半导体量子点。纠缠保真度和成功率被发现是强大的广泛的实验非理想效应，如色散失配，原子反冲，和多光子散射。我们的结论是，在现实的实验条件下，应该有可能产生这些互补量子比特系统的高度纠缠态。
2009-07-02 quant-ph
A New Hybrid Quantum-Classical Algorithm for Solving the Unit Commitment Problem
针对电力系统机组组合问题，提出一种结合变分量子算法与经典Bender启发式方法的量子-经典混合三阶段算法，通过生成候选向量并利用SLSQP求解最优功率，在多规模系统测试及IonQ的Forte系统上验证了其有效性与收敛性。
2025-04-30 math.OC quant-ph
Perspective on witnessing entanglement in hybrid quantum systems
混合量子系统旨在结合不同物理系统的优点，并产生新的量子器件。特别是，超导电路和固态晶体中自旋的混合组合是探索许多量子电动力学问题的通用平台。最近，金刚石中的氮空位中心自旋通过超导总线的远程耦合被证明。然而，一个严格的实验测试的量子性质的这种混合系统，特别是纠缠仍然失踪。我们回顾了产生和检测纠缠的理论思想，并提出了我们自己的方案来实现这一点。
2021-09-16 quant-ph
Cooper quartets in interacting hybrid superconducting systems
本研究针对固态混合超导系统，通过在耦合普通超导引线的双点系统中引入吸引性点间相互作用，设计出最大关联的库珀四重态基态，为探索新型强关联物质态提供了可行途径。
2024-10-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Hybrid quantum devices and quantum engineering
我们讨论了建立混合量子器件的前景，涉及原子和分子物理学，量子光学和固态元素的元素，试图在兼容的实验装置中结合各自系统的优势。特别是，我们总结了我们最近在量子混合器件方面的工作，并简要讨论了量子网络的最新想法。这些包括分子量子存储器与电路QED的接口，以及使用与电子自旋代表的量子位以及单个原子或原子系综强耦合的纳米机械元件。
2009-11-19 quant-ph
Hybrid integration methods for on-chip quantum photonics
集成量子光子学的目标是将用于产生、操纵和检测非经典光的组件组合在一个相位稳定且高效的平台中。固态量子发射器最近已经达到作为单光子源的杰出性能。与此同时，光子集成电路已经发展到可以在芯片上控制数千个元件，并且具有高效率和相稳定性。因此，研究人员现在开始将这些领先的量子发射器和光子集成电路平台结合起来，以实现每种技术的最佳性能。在这篇文章中，我们回顾了基于这种混合系统的集成量子光子学的最新进展。虽然混合集成解决了单个平台的许多局限性，但它也带来了因连接不同材料而产生的新挑战。我们回顾了固态量子发射器和光子集成电路中的各种问题，桥接这两个系统的混合集成技术，以及基于芯片的光子和发射器操纵方法。最后，我们讨论了集成量子发射器的片上量子光子学的剩余挑战和未来前景。
2019-11-28 physics.app-ph physics.optics quant-ph
A scalable quantum-neural hybrid variational algorithm for ground state estimation
Seoul National University（首尔大学）；NextQuantum, Seoul National University（NextQuantum，首尔大学）；Automation and Systems Research Institute, Seoul National University（自动化与系统研究所，首尔大学）；Dept. of Computer Science and Engineering, Seoul National University（计算机科学与工程系，首尔大学）；Dept. of Electrical and Computer Engineering, Seoul National University（电气与计算机工程系，首尔大学）；Institute of Computer Technology, Seoul National University（计算机技术研究所，首尔大学）
本文提出了一种可扩展的量子-神经混合变分算法，通过强制单位ary神经变换解决了原始VQNHE的归一化问题和损失函数发散问题，显著减少了测量次数并提高了算法的准确性和稳定性。
2026-03-05 quant-ph
Hybrid Mechanical Systems
我们讨论的混合系统中，一个机械振荡器耦合到另一个（微观）量子系统，如被困原子或离子，固态自旋量子比特，或超导设备。我们总结和比较不同的耦合方案，并描述第一个实验实现。混合机械系统使新的方法，以量子控制的机械对象，精密传感和量子信息处理。
2015-01-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas physics.optics
