Probabilistic implementation of universal Hadamard and Unitary gates
我们表明，Hadamard和酉门可以实现由一个单一的进化与测量从一组$A = {{| {Ψ_i} > ,| {\bar Ψ_i} >}}({i = 1,2})$选择的任何未知状态，当且仅当$| {Ψ_1} > ,| {Ψ_2} > ,| {\bar Ψ_1} > ,| {\bar Ψ_2} >$是线性独立的。我们还可以获得最佳的转换效率。
2004-09-02 quant-ph
A Simple Proof that Toffoli and Hadamard are Quantum Universal
最近，Shi证明了Toffoli和Hadamard是量子计算的普适性。这也许是人们在概念上所能期望的最简单的通用门集合;它表明人们只需要添加阿达玛门就可以使一组“经典”的门量子通用。本文利用Kitaev的泛门集给出了这一事实的几行证明，并讨论了结果的意义。
2003-01-09 quant-ph
Deterministic Hadamard gate for microwave "cat-state" qubits in cQED
我们提出了一个确定性的阿达玛门的实现逻辑光子量子比特编码的谐振子的相干态的叠加。所提出的方案建立在最近在电路QED [Z.]的强色散区域中引入的一组条件运算的基础上。Leghtas等人，Phys. Rev. A. { \bf 87}（2013）]。我们进一步提出了一个架构，用于耦合两个这样的逻辑量子比特，并提供了一个通用的确定性量子门。基于从目前的最先进的参数值，我们给出了估计可实现的门占基本门的缺陷和有限的相干时间，由于光子损失。
2014-01-27 quant-ph
Implementation of a Walsh-Hadamard gate in a superconducting qutrit
我们已经实现了一个沃尔什-阿达玛门，它执行一个量子傅里叶变换，在超导qutrit。qutrit被编码在最低的三个能级的电容并联磁通装置，在最佳磁通对称点操作。我们使用一个有效的分解的沃尔什-阿达玛门成两个酉，分别产生的非对角和对角哈密顿。门的实现利用同时驱动的三对能级之间的quutrit，其中一个是用双光子过程实现的所有三个跃迁。该门具有35 ns的持续时间和99.2%的一组代表性状态的平均保真度，包括准备和层析成像误差，其特征在于具有量子态层析成像。交流斯塔克和布洛赫Siegert位移的补偿是必要的，以达到高的栅极结晶度。
2020-11-16 quant-ph
Continuously decoupling a Hadamard quantum gate from independent classes of errors
我们考虑保护阿达玛操作从独立的失相，位翻转，和耗散。这些环境引起的错误是由三个不相关的水库热化玻色子，我们表明，保护是通过连续的动态解耦。我们发现，去耦的阿达玛演化环境的影响，我们需要一个更高频率的控制场，如果玻色子谱密度是超欧姆比，如果它是欧姆的。我们还研究了位翻转和耗散的门保真度的相关性时，它是从失相保护，显示如何强大的部分保护是对这些其他扰动。最后，我们计算出一个有效的字段安排能够同时保护门操作这三个错误类。
2007-07-06 quant-ph
The Hadamard gate cannot be replaced by a resource state in universal quantum computation
研究涉及固定资源态的量子计算模型，证明仅靠非相干酉操作、经典控制、测量及任意资源态无法以非零概率精确实现相干酉操作（如Hadamard门），并扩展至近似情况与有限门实现更多门的no-go结果。
2025-08-15 quant-ph
Theoretical realization of a two qubit quantum controlled-not logic gate and a single qubit Hadamard logic gate in the anti-Jaynes-Cummings model
本研究在反-Jaynes-Cummings模型中理论实现了Hadamard门和量子受控非门，通过精确选择相互作用时间，在非正交基态子空间中获得单位成功概率，为量子计算提供了新方案。
2021-03-04 quant-ph
Experimental realization of a topologically protected Hadamard gate via braiding Fibonacci anyons
拓扑量子计算（TQC）是实现容错量子计算机最引人注目的体系结构之一。在TQC中，逻辑空间和量子门是拓扑保护的，即，鲁棒性强，不受局部干扰。然而，拓扑保护需要相当复杂的晶格模型和难以操纵的动力学;即使是可以实现普适TQC的最简单的系统-斐波那契任意子系统-也缺乏物理实现，更不用说编织非阿贝尔任意子了。在这里，我们提出了一个可以实现Fibonacci任意子系统的磁盘模型，并利用Fibonacci任意子构造了拓扑保护的逻辑空间。通过编织Fibonacci任意子，我们可以在逻辑空间上实现泛量子门。我们的建议是平台独立的。作为演示，我们实现了一个逻辑量子比特上的拓扑Hadamard门通过一系列的$15$编织操作的三个Fibonacci任意子只有$2$核自旋量子位。通过随机基准测试，门保真度达到97.18%。我们进一步通过实验证明，逻辑空间和Hadamard门的拓扑保护：局部扰动由于热涨落的结果，在全球的阶段。我们的工作证明了TQC的原理，为容错量子计算铺平了道路。
2022-10-21 quant-ph
Error-corrected Hadamard gate simulated at the circuit level
本文首次在电路级噪声下模拟表面码的逻辑Hadamard门，通过补丁变形的两种畴壁方案实现逻辑X和Z弦交换，优化物理电路并证明其逻辑失败概率与量子存储实验相当，还将SWAP纠错轮编译为仅四层双量子比特门。
2024-06-27 quant-ph
A Sound and Complete Equational Theory for 3-Qubit Toffoli-Hadamard Circuits
本文为3量子比特Toffoli-Hadamard电路建立了可靠且完备的等式理论，通过先研究生成E8格自同构有限群的Toffoli-K电路，再借助Li等人的工作扩展得到完整等式体系。
2024-08-12 quant-ph
Hadamard type operations for qubits
我们得到了最一般的量子比特系综，它是可以设计一个通用的阿达玛门。当这些状态在布洛赫球上几何表示时，给出了一个新的轨迹。我们进一步考虑一些阿达玛“类型”的操作，并找到合奏的国家，这种转变举行。还研究了量子比特与其正交补的不相等叠加。
2005-05-10 quant-ph
A slightly smaller surface code S gate
通过省略一个Hadamard门，我们将表面码S门的体积减少了25%。
2017-07-31 quant-ph
A Quantum Approximate Optimization Method For Finding Hadamard Matrices
本文提出一种基于QAOA的门量子计算方法，通过避免辅助量子比特将寻找M阶Hadamard矩阵的量子比特需求降至O(M)，并在模拟器和真实量子计算机上验证了有效性。
2024-10-13 quant-ph
Both Toffoli and Controlled-NOT need little help to do universal quantum computation
一组经典的通用门需要什么额外的门来进行通用量子计算？我们通过证明任何单量子比特实门都足够来回答这个问题，除了那些保留计算基础的。Gottesman和Knill[quant-ph/9807006]的结果表明，任何只涉及受控非门和Hadamard门的量子线路都可以用经典电路有效地模拟。相反，我们证明了受控非加上任何不保持计算基并且不是Hadamard（或类似物）的单量子比特实门对于量子计算是通用的。以前，只有一个“通用”门，即旋转一个与π不相称的角度，已知在这两个问题中是足够的，如果只添加一个单量子位门。
2002-05-26 quant-ph
Hadamard NMR spectroscopy for two-dimensional quantum information processing and parallel search algorithms
阿达玛光谱学早期曾被用于加速多维核磁共振实验。在这项工作中，我们加快了二维量子计算计划，通过使用阿达玛光谱在间接的维度，导致在一个计划，这是更快的，只需要在直接维度的傅立叶变换。两个和三个量子位的量子门的实现与一个额外的观察者量子位。我们还使用一维阿达玛光谱二进制信息存储的空间编码和实施的并行搜索算法。
2006-09-08 quant-ph
Geometric vs. Dynamical Gates in Quantum Computing Implementations Using Zeeman and Heisenberg Hamiltonians
量子计算在几何相位方面，即Berry或Aharonov-Anandan相位，在一定程度上是容错的。我们研究其实现的基础上塞曼耦合旋转场和各向同性海森堡相互作用，描述NMR，也可以实现在量子点和冷原子。利用量子比特基态的一种新的物理表示，我们构造了基于Berry相位和Aharonov-Anandan相位的$π/8$和Hadamard门。对于旋转场中的两个相互作用的量子比特，我们发现，当两个量子比特的旋磁比相等时，基于Berry相位或基于Aharonov-Anandan相位的两个量子比特门总是不可能构造的。在实现量子门的通用集合时，可以组合几何$π/8$和Hadamard门以及动态$\sqrt{\rm SWAP}$门。
2008-09-12 quant-ph
Multiparty Quantum Telecommunication Using Quantum Fourier Transforms
考虑这个问题：Alice希望将相同的密钥发送给$n-1$用户（Bob、Carol、. . .，内森），同时防止窃听者夏娃在不被发现的情况下获取信息。这个问题在经典密码学中没有解决方案，但在量子通信中有一些代码可以解决这个问题。在\cite{zengetall}，Guo-Jun Zeng，Kuan-Hung Chen，Zhe-Hua Chang，Yu-Shan Yang，Yao-Hsin Chou和Cabello在\cite{cabello}的论文中，分别用Hadamard门和Pauli门给出了三人两方通信的量子通信码，并将其推广到任意参与者数的情况，指出了参与者测量的位置。我们注意到，具有精确测量位置的Hadamard门与两个量子比特的傅里叶变换相同，因此使用$n$纠缠量子比特的一般傅里叶变换来代替Hadamard门。对于任意的$n$ qudits，结果更自然。
2017-05-07 quant-ph
Classical simulation of qubit by a new hardware design and its applications
在本文中，我们开发了一个新的经典模拟量子比特（qubit）的使用模拟组件，以便能够模拟量子特性，如叠加态。作为这种新方法的一部分，我们还实现了许多逻辑门（Pauli-X，Hadamard和条件相移门）。阿达玛和条件相移门使用Proteus设计套件的模拟也提出和讨论在这项工作中。
2020-05-23 quant-ph
Single qubit, two qubit gates and no signalling principle
在本工作中，我们研究了是否可以从无信号原理出发构造任意量子态的单比特和双比特量子门。我们考虑了泡利门，阿达玛门，C-Not门的问题。
2009-01-31 quant-ph
Experimental demonstration of a controlled-NOT wave-packet gate
我们报告的实验演示的受控非（CNOT）量子逻辑门之间的运动和内部状态的量子比特的一个单一的离子，而不是以前证明的门，条件动力学依赖于离子的波包的程度。这种CNOT门的优点是不受非谐振耦合引起的斯塔克位移的影响，并且不需要辅助内部电平。我们通过测量后门离子状态的人口逻辑基础和叠加输入状态的门逻辑的特征，我们证明了门的相干性通过干涉测量。
2002-08-28 quant-ph
Hadamard-Pi: Equational Quantum Programming
Hadamard-Pi通过引入Hadamard门的量子编程语言，提供了对量子计算行为的等式理论刻画，并通过有限呈现和合成算法证明了其完备性。
2025-11-25 cs.PL quant-ph
Asymmetry of CNOT gate operation in superconducting transmon quantum processors using cross-resonance entangling
受控非（CNOT）门通常包含在量子处理器的标准门集中，并提供了纠缠量子比特的重要方式。对于使用交叉共振纠缠技术的固定频率量子位，使用较高频率量子位来控制较低频率量子位能够比使用较低频率量子位作为控制短得多的纠缠时间。因此，当实现需要由较低频率量子位进行逻辑控制的CNOT门时，编译器可以通过使用等效电路来实现该功能，例如将Hadamard门放置在由较高频率量子位控制的CNOT门之前和之后的两个量子位上。然而，由于实现方式取决于哪个量子位是控制，因此自然会出现关于实现方式的相对性能的问题。我们已经在IBM Q网络上使用量子处理器探索了这一点。使用的基本电路包括创建贝尔状态的操作，然后是逆操作，以便在没有错误的情况下将量子位返回到其初始状态（Hadamard + CNOT + barrier + CNOT + Hadamard）。电路深度是不同的使用倍数的这个基本电路。观察到的不对称的最终状态的错误，随着电路的深度增加。不对称的强度和方向是唯一的，但对于每对测试的耦合量子位来说是可重复的。这一观察结果表明，CNOT实现中的不对称性应该针对感兴趣的量子位进行表征，并纳入电路转译中，以获得特定计算的最佳精度。
2020-09-02 quant-ph
Demonstration of a universal one-way quantum quadratic phase gate
我们证明了一个二次相位门的单向量子计算在连续变量制度。这个正则门，连同相空间位移和傅里叶旋转，完成了一套通用的门实现任何单模高斯变换，如任意压缩。与基于测量的挤压器的先前实现相反，电流门完全由零差检测器的本地振荡器相位控制。基于这种可控性，我们给出了连续变量上单向量子计算原理的实验演示。此外，我们可以观察到子散粒噪声正交方差的输出状态，确认非经典状态通过集群计算创建。
2009-06-17 quant-ph
Demonstration of a fully tuneable entangling gate for continuous-variable one-way quantum computation
我们引入了一个完全可调的纠缠门用于连续变量单向量子计算。我们提出了一个证明的原理演示通过传播两个独立的光输入通过一个三模线性集群状态和应用在各种制度的门。通过验证输出态的纠缠强度，证实了该门的真正量子性质。我们的协议可以很容易地纳入有效的多模相互作用操作的大规模单向量子计算的背景下，我们的调整过程是集群状态成形的概括。
2014-10-02 quant-ph
Experimental Demonstration of a Quantum Circuit using Linear Optics Gates
量子计算的光学方法的主要优点之一是光纤可以用来连接逻辑和存储设备以形成有用的电路，类似于传统计算机的电线。在这里，我们描述了一个简单的量子线路的实验演示，在这种电路中，两个概率异或（XOR）逻辑门结合起来计算三个输入量子比特的奇偶校验。
2005-04-05 quant-ph
Decoherence induced by squeezing control errors in optical and ion trap holonomic quantum computations II
考虑Hadamard门在光学和离子阱完整量子计算机上的特殊实现，研究了随机压缩控制误差引起的退相干。当控制噪声采用Ornstein-Uhlenbeck随机过程时，我们解析地得到了Hadamard门的终态纯度和保真度。我们证明了纯度和保真度振荡取决于初始叠加态的选择。导出了门保真度与末态纯度之间的线性关系式。
2006-03-31 quant-ph
Experimental Demonstration of Non-local Controlled-Unitary Quantum Gates Using a Five-qubit Quantum Computer
在分布式量子计算机中，非局域量子门的局域实现是必不可少的。在这里，我们展示了非本地实现的控制酉量子门提出的Escherert等人。（Phys Rev A 62：052317，2000）使用五量子比特IBM量子计算机。我们通过量子态和工艺层析技术验证了实现的保真度和准确性。
2019-05-15 quant-ph
Demonstration of a Quantum Controlled-NOT Gate in the Telecom Band
我们提出了第一个量子控制非（CNOT）门实现使用光纤为基础的不可分辨光子对源在1.55 $μ$ m电信波段。使用这种自由空间CNOT门，所有四个贝尔态的产生和充分的特点，通过执行量子态层析成像，证明门的明确的纠缠能力和高保真度。该CNOT门的工作频带使得它特别适用于量子通信和线性光学量子计算接口处的量子信息处理任务。
2008-02-11 quant-ph
Elementary gates for cartoon computation
基本的一位门（X，Y，Z，Hadamard，相位，π/8）以及控制cnot和Toffoli门的几何代数类量子计算的语言重新制定。因此，所有的量子算法都可以用纯粹的几何术语重新表述，而不需要任何张量积。
2007-07-19 quant-ph
Demonstration of a neutral atom controlled-NOT quantum gate
我们提出了第一个示范的CNOT门使用中性原子。我们实现的CNOT使用的Rydberg封锁之间的相互作用的中性原子之间的光阱分离>8 μ \rm m。我们使用两种不同的门协议测量了F=0.73和0.72的CNOT量子数，并通过测量宇称振荡表明，该门可以用来产生在纠缠阈值处具有保真度的两原子态。我们预计，里德堡相互作用的长程性质将是有吸引力的未来扩展这项工作的多量子位系统。
2009-11-24 quant-ph
Decoherence induced by squeezing control errors in optical and ion trap holonomic quantum computations
考虑到哈达玛门在光学和离子阱完整量子计算机上的特殊实现，我们研究了随机压缩控制误差引起的退相干。当控制噪声用Ornstein-Uhlenbeck随机过程建模时，我们得到了Hadamard门的保真度，并计算了最终态的纯度。我们证明，在矛盾的情况下的系统控制误差的随机导致退相干的最终状态。在小误差范围内，我们导出了门保真度与末态纯度之间的简单关系式。
2006-02-07 quant-ph
Demonstration of a quantum nondemolition sum gate
和门是基于连续量子变量的普适量子计算的典型双模门。它代表了量子位C-NOT门的自然模拟。此外，连续变量门描述了两个光场的正交分量之间的量子非破坏（QND）相互作用。我们用R.菲利普，P.马雷克和U. L. Andersen [ \pra { \bf 71}，042308（2005）]，仅基于离线压缩状态、零差测量和前馈。结果得到验证，同时满足QND测量的标准，在两个共轭求积。
2008-08-05 quant-ph
Experimental demonstration of a non-destructive controlled-NOT quantum gate for two independent photon-qubits
用于两个量子比特（qubit）的通用逻辑门形成了量子信息处理的基本成分。然而，作为量子比特的最佳候选者之一的光子缺乏量子逻辑运算所需的强非线性耦合。在这里，我们将展示如何克服这一缺点，通过报告一个非破坏性的受控非（CNOT）门的原理验证实验演示两个独立的光子，仅使用线性光学元件结合单光子源和条件动力学。此外，我们还利用CNOT门在一个量子隐形传态实验中实现了对所有四种Bell态的区分。
2005-02-02 quant-ph
Experimental demonstration of teleportation-based programmable quantum gate
我们实验证明了一个可编程的量子门，它可以在一个由两个量子位程序寄存器的量子态完全指定的任意基上对数据量子位进行符号翻转操作。我们的线性光学实现的灵感来自于基于传送的量子计算方案，并依赖于多光子干涉和符合检测。我们通过对几个不同程序的数据量子位进行全量子过程层析成像，证实了门的可编程性及其高保真性能。
2009-05-25 quant-ph
Phase noise in collective binary phase shift keying with Hadamard words
我们分析了相位波动在基于线性光学和光子计数的二进制相干态符号序列的集体检测的光通信方案中的影响。当相位噪声是不存在的，该计划提供了定性改善的非线性缩放的光谱效率与平均光子数在低功率制度相比，个人检测。我们表明，这个功能，提供了一个示范的superaddivity的可访问的信息在经典的通信在量子信道，被保存，如果随机相位印在传输符号波动的参考固定在序列长度。
2016-01-22 quant-ph
On Universal and Fault-Tolerant Quantum Computing
提出了一种新的量子计算通用容错基（门集）。这样的集合对于在现实的噪声环境中进行量子计算是必要的。新的基由两个单量子位门（Hadamard和${σ_z}^{1/4}$）和一个双量子位门（Controlled-NOT）组成。由于由受控非门和阿达玛门组成的集合不是普适的，新基通过仅包括一个额外的基本（在这个意义上，它不包括是$π$的无理倍数的角度）单量子位门来实现普适性，因此，它可能是人们可以构造的最简单的普适基。我们还提供了另一种证明的普遍性的唯一的其他已知类的普遍性和容错的基础上提出的肖尔和Kitaev。
1999-06-16 quant-ph
Quantum logical gates operating on stored light
提出了单量子位门的实现，例如，相位、NOT、\sqrt{NOT}和Hadamard，对偏振光子进行操作并基于光存储。量子比特转换不是处理光子本身，而是对由于光子存储在三脚架配置的原子介质中而引起的原子激发进行。
2011-02-16 quant-ph
Improved Synthesis of Toffoli-Hadamard Circuits
本文研究了 Toffoli-Hadamard 门集的精确电路综合问题，通过引入两种改进方法，将综合电路的复杂度从 $O(2^n \log(n)k)$ 显著降低至 $O(n^2 \log(n)k)$，并将结果扩展至二进分数正交矩阵。
2023-05-18 cs.ET quant-ph
Hamiltonian quantum computing with superconducting qubits
我们考虑如何使用超导transmon量子比特的2D阵列来实现在[arXiv：1509.01278]中引入的哈密顿量子计算方案。我们展示了该计划如何需要强吸引力的交叉克尔和弱触发器或跳跃相互作用的工程，我们详细说明了如何实现这一点。我们的建议是使用一种新的电路，通过类偶极元件获得transmons之间的吸引交叉克尔耦合。我们讨论和数值分析的前向运动和执行的计算和耦合强度及其变化的依赖。我们扩展[arXiv：1509.01278]，明确展示如何构建直接Toffoli门，从而通过Hadamard和Toffoli门或通过受控Hadamard，Hadamard和CNOT建立计算普适性。
2019-06-07 quant-ph
Demonstration of an optical quantum controlled-NOT gate without path interference
我们首次在实验上实现了无光路干涉的光量子控制非门，其中两个相互作用的光路干涉仪（Phys.Rev.A { \bf 66}，024308（2001），Phys.Rev.A { \bf 65}，012314（2002））已经被具有合适的偏振相关透射率和反射率的三个部分偏振分束器所代替。使用最近提出的方法（Phys. Rev. Lett. { \bf 94}，160504（2005）），通过该方法可以从两个经典真值表的32个测量结果估计量子过程保真度和纠缠能力，显著少于全量子层析成像所需的256个测量结果。
2005-06-30 quant-ph
An Improved Quantum Private Set Intersection Protocol Based on Hadamard Gates
针对 Liu-Yin 量子保密集合交集协议存在内部信息泄露的问题，提出基于 Hadamard 门和额外编码量子比特的改进协议，并证明其正确且能抵抗内外部攻击。
2023-10-01 cs.CR cs.ET quant-ph
Demonstration of a simple entangling optical gate and its use in Bell-state analysis
我们展示了一种新的架构的光学纠缠门，这是显着比以前的实现简单，使用部分偏振分束器，使只有一个单一的光学模式匹配条件是必需的。我们演示了操作的控制Z门在连续波和脉冲制度的操作，充分表征它在每种情况下使用量子过程层析成像。我们还展示了一个完全解决的，非确定性的光学贝尔状态分析仪的基础上，这个受控的Z门。这种新的架构非常适合于光学门的引导光学实现。
2005-09-29 quant-ph
Proof-of-principle experimental demonstration of quantum gate verification
为了采用量子器件，首先需要评估器件中的量子门的性能。由于量子门的维数随着量子比特的数量呈指数增长，因此评估量子门的性能是一项具有挑战性的任务。最近，一种称为量子门验证（QGV）的方案被提出，它可以以接近最优的效率验证量子门。在本文中，我们实现了一个原理验证的光学实验来证明这种QGV方案。我们表明，对于一个单量子位量子门，只需要$\sim300$样本来确认的量子门的保真度至少是$97\%$与$99\%$置信水平使用QGV方法，而至少$\sim3000$样本需要使用标准的量子过程层析成像方法来实现相同的结果。本文所验证的QGV方法具有广泛应用于各种量子信息应用中量子器件的评估的潜力。
2022-02-11 quant-ph
Experimental Demonstration of Efficient High-dimensional Quantum Gates with Orbital Angular Momentum
量子门是实现量子计算机必不可少的器件，已经在各种类型的二能级系统中实现。然而，尽管在某些量子计算和量子信息方面，高维量子系统比二能级系统有着显著的优势，但对于高维量子门的理论和实验研究却很少。在这里，我们实验证明了四维X门和它的独特的高阶平均转换效率为93\%。所有这些门都是基于单光子的轨道角动量自由度。此外，利用偏振自由度实现了一组受控的量子门。我们的工作是实现任意高维量子线路目标的重要一步，为实现高维量子通信和计算铺平了道路。
2021-11-22 quant-ph
Demonstration of Robust Quantum Gate Tomography via Randomized Benchmarking
典型的量子门层析成像协议与自一致性问题作斗争：在没有初始状态和最终测量的知识的情况下不能重建门操作，但是在没有良好表征的门的情况下不能获得这样的知识。最近提出的技术，被称为随机基准断层扫描（RBT），回避这个自我一致性问题，设计实验是不敏感的准备和测量的缺陷。我们在超导量子比特系统中实现了这一提议，使用了一些实验改进，包括在单个“原子”脉冲和自定义控制硬件中实现Clifford组的每个元素，以实现大开销协议。我们展示了几个单量子位量子门的稳健重构，包括Clifford群外的幺正。我们证明，RBT产生的物理门重建是一致的随机基准获得的qualities。
2015-05-25 quant-ph
Experimental demonstration of a high-fidelity virtual two-qubit gate
本研究实验演示虚拟双量子比特门，通过电路中间测量实现投影门、确定性采样减少评估次数并结合量子误差缓解，将虚拟CZ门平均保真度提至0.9938±0.0002，为少比特量子模拟及远距双比特门实现提供实用方案。
2023-12-09 quant-ph
Generators and Roots of Quantum Logic Gates
这是量子逻辑门的一些基本数学方面的阐述。首先，我们建立了任意量子门A具有唯一限制条件A^2=I时的一般公式。求出了矩阵A的生成元和根的显式形式。然后我们将一般结果应用到单量子比特和多量子比特量子门的特殊情况。证明了基本泡利门和阿达玛门的平方根的一些有趣的性质。
2005-11-28 quant-ph
Low-Loss High-Fidelity Frequency-Mode Hadamard Gates Based on Electromagnetically Induced Transparency
分束比为0.5或1的频率分束器（FBS）可以用作频率编码光子量子比特的频率模式阿达玛门（FHG）或用作光子频率上转换或下转换的量子频率转换器（QFC）。以往的工作表明，所有的FHG或QFC在单光子水平上的总效率或输出-输入比约为50%或更低，在本工作中，我们的FHG和QFC是基于双$Λ$电磁诱导透明方案的四波混频过程。我们实现了90 $\pm$ 4%的FGH和84%的QFC使用相干态单光子，这两个是最好的最新记录的总效率。为了测试FBS的保真度，我们提出了一种新的量子过程层析成像的HOMI方案。由FHG的HOMI的$g^{(2)}$测量值指示的保真度为0.99 $\pm$ ± 0.01。这种低损耗、高保真度、分光比可调的FHG和QFC或FBS可以在长距离量子通信中产生有用的操作或器件。
2019-08-14 physics.optics quant-ph
General impossible operations in quantum information
我们证明了量子信息中的一个普遍的限制，它统一了不克隆和反克隆等不可能性原则。此外，我们表明，对于一个未知的量子比特，不能设计一个通用的阿达玛门创建相等的叠加的原始和它的补充状态。令人惊讶的是，我们发现，阿达玛变换存在一个未知的量子比特选择无论是从极或赤道大圆。此外，我们表明，对于一个未知的量子比特，不能设计一个通用的幺正门创建的原始和它的补充状态的不相等的叠加。我们讨论了为什么不可能为两个未知的量子位设计一个受控非门，并讨论了这些限制的含义。
2002-09-17 quant-ph
The CNOT Quantum Logic Gate Using q-Deformed Oscillators
结果表明，利用q变形的角动量态，通过Jordan-Schwinger机制，也可以实现双量子比特的受控非门，从而使得普适性所需的Hadamard门、相移门和双量子比特的受控非门都可以用q变形的振子实现.
2008-04-16 quant-ph
Demonstration of a Parametrically-Activated Entangling Gate Protected from Flux Noise
在最先进的量子计算平台中，包括超导量子位和捕获离子，2量子位纠缠门中的缺陷是误差对系统范围性能的主要贡献。最近，一种新的2-qubit参量门被提出，并与超导transmon量子比特的演示。该门通过对transmon频率的RF调制来激活，并且可以在性能对通量噪声一阶不敏感的幅度下操作。在这项工作中，我们通过实验验证了这种交流甜蜜点的存在，并证明其依赖于白噪声功率从室温电子。有了这些因素，我们测量相干限制的纠缠门结晶度高达99.2 $\pm$ 0.15%。
2019-12-17 quant-ph
Geometric phase gates based on stimulated Raman adiabatic passage in tripod systems
我们考虑了三脚架系统中的受激拉曼绝热通过（STIRAP）过程，并展示了如何产生所涉及的量子态的纯几何相变。几何相位由三个激光场控制，其中脉冲形状、相对场强和相位可以控制。基于这些几何相位，我们提出了一组适用于量子计算的通用门：一个量子位相位门，一个Hadamard门和一个两量子位相位门。
2007-01-31 quant-ph
Experimental Demonstration of a Quantum Controlled-SWAP Gate with Multiple Degrees of Freedom of a Single Photon
优化量子门的物理实现对于构建量子计算机具有重要意义。受控SWAP门又称Fredkin门，可广泛应用于各种量子信息处理方案中。在本研究中，我们提出并实验实现了单光子混合自由度系统中的量子Fredkin门。利用偏振态作为控制量子比特，在光子轨道角动量所张成的四维希尔伯特空间中实现SWAP操作。在我们的实验中，量子Fredkin门的有效转换率$\mathcal{P}$是$(95.4\pm 2.6)\%$。此外，我们还发现利用我们的量子Fredkin门可以制备出一类Greenberger-Horne-Zeilinger类态，并且这些非分离态可以通过破坏Mermin不等式来表现其量子上下文特性.我们的实验设计和编码方法对高维混合编码量子系统的量子计算和量子基础研究具有重要意义。
2021-04-20 quant-ph
Demonstration of an all-optical quantum controlled-NOT gate
巨大的计算能力的承诺，加上强大的纠错方案的发展，推动了建立量子计算机的广泛努力。实现这种设备的要求是令人困惑的：可扩展的量子比特（两级量子系统或量子比特），可以与环境很好地隔离，但也可以初始化，测量并进行可控的相互作用，以实现一组通用的量子逻辑门。通常的集合由单个量子位旋转和受控非（CNOT）门组成，该门在控制量子位处于状态1的条件下翻转目标量子位的状态。在这里，我们报告一个明确的实验演示和全面的表征量子CNOT操作的光学系统。对于门的单一操作条件，我们产生所有四个纠缠贝尔态作为仅输入量子比特的逻辑值的函数。该门是概率性的（量子位在失败时被破坏），但加上线性光量子非破坏测量，它相当于可扩展的全光量子计算所需的CNOT门。
2004-03-08 quant-ph
