High-Fidelity Z-Measurement Error Correction of Optical Qubits
我们展示了一个量子纠错方案，防止意外测量，使用编码，其中一个量子位的逻辑状态被编码成两个物理量子位使用非确定性光子CNOT门。对于单量子比特输入态，|0>，|1>，|联系我们|1>，|联系我们|1>，|0>+i| 1、以及|0>-i| 1>我们的编码器产生具有0.88（3）的平均保真度的适当的2量子比特编码状态，并且单个量子比特解码状态与原始状态具有0.93（5）的平均保真度。我们能够通过对逻辑基中的一个量子位进行测量来解码2量子位状态（高达一个位翻转）;我们发现，从16个实部和虚部单量子位叠加输入产生的64个1量子位解码状态具有0.96的平均保真度（3）。
2004-08-10 quant-ph
N-qubit universal quantum logic with a photonic qudit and O(N) linear optics elements
本研究提出用单个时间箱qudit和O(N)个线性光学元件实现N量子比特通用逻辑，元件规模远低于传统方案，可构建低成本小规模量子处理器，并通过腔QED系统连接物质量子比特实现可扩展与量子互联功能。
2024-10-08 quant-ph
Augmented fidelities for single qubit gates
平均门保真度是量化理想酉门变换与其实际实验实现之间的偏差的标准性能度量。平均值是相对于均匀分布在整个希尔伯特空间上的状态取的。我们分析（单量子位）和数值（双量子位）显示，如果均匀分布条件放松，由参数化分布-极帽和冯米塞斯-费舍尔分布-以及由此产生的平均值如何区分某些噪声模型，则该平均值将如何变化。特别是，我们证明了泡利通道沿三个轴具有不同的噪声率，可以忠实地区分使用这些增强的quantiities。
2020-11-12 quant-ph
Characterizing Superconducting Qubits using Averaged Circuit Eigenvalue Sampling
本研究利用平均电路本征值采样（ACES）协议表征耦合超导量子比特，经泡利旋转调整噪声、考虑测量误差后，通过与传统基准方法对比验证了其准确性，并证实其可精准识别双量子比特门的特定噪声源。
2025-10-02 quant-ph
The applications of EPR steering in quantum teleportation for two- or three-qubit system
EPR操纵是量子信息和计算中的重要量子资源。本文研究了它在量子隐形传态中的应用。首先，推导了基于EPR控制的平均隐形传态保真度的上界。当接收者只能进行恒等或泡利旋转操作时，违反三重线性操纵不等式的X型态可以用于隐形传态。最后，两个量子比特约化态对三个量子比特纯态的操纵观测量和平均隐形传态量子数保持相同的顺序。建立了三比特纯态的可操纵可观量与平均隐形传态量子数之间的互补关系。
2022-09-21 quant-ph
Relationship between average correlation and quantum steering for arbitrary two-qubit states
本文研究了任意两比特系统中平均关联与三设置线性导引不等式违背的关系，获得了精确上下界，并在噪声通道下分析了动力学行为，揭示了非经典性、导引与Bell非定域性的层级结构。
2024-10-15 quant-ph
An Arbitrary Two-qubit Computation In 23 Elementary Gates
量子线路目前构成了量子计算的主要模型。我们的工作解决的问题，构建量子线路实现任意给定的量子计算，在两个量子比特的特殊情况下。我们追求没有辅助量子位元的电路和尽可能少的基本量子门。我们的最坏情况下的最佳双量子位电路的下限要求至少17个门：15个单量子位旋转和2个hocT。为此，我们建设性地证明了23个基本门的最坏情况上限，其中最多4个（CNOT）需要多量子位相互作用。我们的分析表明，在以前的工作中提出的综合算法，虽然更一般，需要更大的量子线路比我们的特殊情况下的两个量子比特。一种这样的算法具有61个门的最坏情况，其中18个可以是hocT。我们的技术依赖于KAK分解从李理论，以及极和频谱（对称舒尔）矩阵分解从数值分析和算子理论。它们与先前发表的关于相移贝尔态的“魔术基础”的两量子比特门的正则分解有关。我们进一步扩展这种分解的量子计算的基本门。
2003-03-03 quant-ph
Average Entanglement for Markovian Quantum Trajectories
我们研究了耦合到库中的非相互作用量子比特在库的监控下的纠缠演化。我们计算了所有量子轨道上量子比特波函数的并发的平均值。对于耦合到独立浴进行局部测量的两个量子位，该平均值以仅取决于测量方案的速率呈指数衰减。这与已知的在没有测量的情况下密度矩阵在有限时间后纠缠消失形成对比。对于耦合到公共浴的两个量子比特，平均并发可以在离散时间消失。我们的分析适用于任意量子跳跃或量子态扩散动力学在马尔可夫极限。我们讨论了最好的测量方案，以保护纠缠在具体的例子。
2010-11-07 quant-ph
Average entanglement dynamics in open two-qubit systems with continuous monitoring
我们提出了一个全面的实现量子轨道理论的描述纠缠动力学的马尔可夫开放量子系统的两个量子比特。我们引入平均并发度来表征系统中的纠缠，并推导出一个确定性的演化方程，它取决于从环境中读取信息的方式。这种方法的灵活性被用来解决量子信息中的两个实际问题：纠缠保护和纠缠估计。我们确定一般的物理情况下，纠缠保护协议的基础上，本地监控的环境可以实现。此外，我们有条不紊地发现解开的系统动力学提供分析紧边界的未监控的纠缠在系统中的任何时候。我们的结论是显示的纠缠度的选择的方法的独立性。
2014-04-07 quant-ph
Discovering optimal fermion-qubit mappings through algorithmic enumeration
本文提出基于费米子模枚举方案设计费米子-量子比特映射的新方法，在不增加辅助量子比特的前提下，通过优化排序显著降低了正方晶格系统Jordan-Wigner变换的平均Pauli权重。
2023-10-12 quant-ph
Is the average of the spin-correlation elements the real measure of the entanglement of the two-qubit systems?
基于泡利自旋算符，我们发展了双量子比特系统的自旋相关矩阵的概念。如果这个矩阵是非零的，那么量子位之间的相关性的度量就是非零元素的平均值。简单地说，对于零矩阵，二分矩阵是不相关的。这个判据是完全关联的一个充分必要条件，它包含了纠缠和关联的信息，而不是纠缠。此外，我们还讨论了这个判据在多大程度上能给出系统纠缠度的信息。该准则是通用的，因为它可以应用于混合和纯系统。而且，它可以很容易地扩展到处理多部系统的相关性。我们比较了从这个标准得到的结果，从并发的各种例子，我们获得关于纠缠的协议。我们相信这个判据在量子信息理论中可能有广泛的潜在应用。
2012-04-17 quant-ph
Entanglement dynamics and relaxation in a few qubit system interacting with random collisions
分析了单个量子位通过一系列成对碰撞与仅由两个以上量子位组成的环境相互作用的动力学。每个碰撞建模的随机酉算子的均匀概率分布所描述的均匀哈尔措施。结果表明，系统量子比特的纯度以及两体纠缠和三体纠缠都达到了具有大的瞬时涨落的时间平均平衡值，这些平衡值与量子比特之间的碰撞阶数无关.松弛平衡分析也在随机碰撞历史的系综平均。这样的平均值允许衰减常数的定量评估和解释。此外，依赖于环境量子比特之间的初始纠缠度的瞬态动力学的存在。最后分析了两体纠缠和三体纠缠的统计特性。
2008-01-09 quant-ph
Experimental Estimation of Average Fidelity of a Clifford Gate on a 7-qubit Quantum Processor
实验中的量子门固有地容易出现错误，这些错误需要在它们可以被校正之前被表征。通过量子过程层析成像进行全面表征是不切实际的，而且往往是不必要的。对于大多数实际目的，估计更一般的量（如平均保真度）就足够了。在这里，我们使用酉2-设计和旋转协议，有效地估计Clifford门的平均保真度，以证明一个7量子比特纠缠门在核磁共振量子处理器。与全过程层析成像所需的多个$10^8$实验相比，我们进行了1656次实验，以满足99%的统计置信水平。实验中Clifford门的平均保真度为55.1%，如果去除退相干引起的失真，则可提高到87.5%。整个证明Clifford门的协议是有效的和可扩展的，并且可以很容易地扩展到任何一般的量子信息处理器，只需很小的修改。
2014-11-28 quant-ph
Elementary gates for quantum information with superposed coherent states
提出了一种在相干态基上实现量子比特的基本量子门的新方法。操作是概率性的，并采用单光子减法作为驱动力。我们的单量子比特相位门和双量子比特控制相位门方案能够利用现有资源实现任意大的相移，这使得它们适合于不久的将来叠加相干态量子信息处理的测试。
2010-08-04 quant-ph
Reconsidering Rapid Qubit Purification by Feedback
本文重新考虑了Jacobs 2003 Phys.Rev.A67030301（R）中提出的一个量子比特量子态纯化方案的快速性。量子比特开始于完全混合的状态，信息通过连续测量获得。Jacobs的快速纯化方案使用Hamilton反馈控制来最大化给定时间内量子位的平均纯度，与无反馈方案相比，纯化速率增加了两倍。然而，通过重新检查后一种方法，我们发现它可以最小化量子位达到给定纯度所需的平均时间。事实上，无反馈协议的平均时间比雅各布斯协议的平均时间长两倍。我们讨论这是如何兼容雅各布斯的结果，以及不同的方法的有用性。
2006-05-13 quant-ph
Average concurrence and entanglement swapping
研究了平均并发度在量子网络纠缠交换中的作用。我们从量子比特纯态开始，有一个非常简单的规则控制着多重交换中平均并发的传播。我们看看混合量子比特态的例子，发现纯态的关系给出了混合态可能的上限。然后我们继续讨论qudits，在这里我们使用了I-并发。这里的情况并不像量子位那样简单，但在某些情况下可以获得相对简单的结果。
2021-06-01 quant-ph
Self-error-rejecting photonic qubit transmission in polarization-spatial modes with linear optical elements
我们提出了一种新颖的自纠错光子量子比特传输方案，用于光子系统在集体噪声信道上传输的偏振态和空间态。在我们的方案中，我们使用简单的线性光学元件，包括半波片，50：50分束器，和偏振分束器，空间偏振模式转换到不同的时间仓。通过在不同的时间仓中使用后选择，对于单光子传输，获得未损坏状态的成功概率接近1/4，这不受噪声信道系数的影响。我们的自纠错传输方案可以推广到超纠缠N光子系统，并在实际的高容量量子通信与光子系统在两个自由度是有用的。
2018-04-03 quant-ph
Implementation of a general single-qubit positive operator-valued measure on a circuit-based quantum computer
我们推导出一个确定性协议，以实现一个通用的单量子比特POVM的近期基于电路的量子计算机。该协议具有模块化结构，使得$n$元素POVM被实现为$(n-1)$电路模块的序列。每个模块执行一个$2$元素POVM。该协议的两个变化，一个是最佳的辅助量子比特的数量，另一个是最佳的量子比特门操作的数量和量子线路的深度。我们使用该协议在两个公开的量子计算设备上实现了$2$和$3$元素POVM。我们得到的结果表明，实现非平凡的POVM可能是在目前的噪声量子计算设备的范围内。
2020-01-14 quant-ph
Derivation and experimental test of fidelity benchmarks for remote preparation of arbitrary qubit states
远程态制备（RSP）是在远程位置制备量子态而不实际传输状态本身的行为。使用最多两个经典比特和一个共享的最大纠缠态，理论上可以远程制备任何量子比特态，并且具有完美的保真度。然而，在任何实验实现中，目标状态和输出状态之间的平均保真度都不可能是完美的。为了让RSP实验证明真正的量子优势，它必须超过可比较的经典协议的最佳阈值。在这里，我们研究的保真度可实现的RSP协议缺乏共享纠缠，并确定在几种不同的情况下的平均保真度的最佳值。我们实现了一个实验方案，用于确定性远程制备任意光子偏振量子比特，制备178个不同的纯量子比特态和混合量子比特态，平均保真度为0.995。我们的实验实现的平均结晶度超过我们推导出的经典阈值时，经典的协议不平凡地允许完美的RSP。
2009-09-30 quant-ph
Entanglement teleportation using three-qubit entanglement
研究了利用三量子比特GHZ和W信道实现两量子比特纠缠态的隐形传态。研究了白噪声对平均量子态传输保真度和纠缠传输量的影响。
2003-02-28 quant-ph
Modeling and simulation of a quantum thermal noise on the qubit
量子噪声或退相干是影响量子技术性能的主要因素。在量子比特上，一个重要的量子噪声，通常在实践中相关，是热噪声或广义振幅阻尼噪声，描述了在任意温度下与热浴的相互作用。然而，量子比特热噪声不能用几个基本的泡利算子来建模或直接模拟，而是需要特定的算子。我们的主要目标是构建一个电路模型，用于模拟标准基本量子比特算子的热噪声。从一个基于Kraus算子的普通量子操作模型和一个相关的量子位环境模型出发，我们导出了一个合适的Stinesspring膨胀表示的热噪声。这个扩张的幺正模型然后被分解为简单的基本量子比特算子，并转换为基于基本量子门的电路。我们得到了针对热噪声的目标模拟器电路，该电路内置了易于控制的噪声参数。然后在IBM-Q量子处理器上物理实现并测试噪声模拟器。该模拟器是对现有量子处理器量子线路库的有益补充，它为研究必须应对热噪声的量子信号和信息处理提供了一种新的工具。
2022-12-07 quant-ph
Entanglement and genuine entanglement of three qubit GHZ diagonal states
我们解析地证明了三量子比特Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）对角态完全可分性的充分必要条件。对于某些GHZ对角态，相应的纠缠是可以精确计算的，而对于另一些GHZ对角态，则可以利用纠缠的相对熵来计算。我们证明了可分判据和真实纠缠只由最大的GHZ对角元决定，而不考虑其他所有较小的对角元。我们完全解决了三量子比特GHZ对角态的纠缠问题。
2012-12-10 quant-ph
Parametric multi-element coupling architecture for coherent and dissipative control of superconducting qubits
提出一种基于参数化多元素耦合器的超导量子比特架构，通过单个耦合器实现高保真双比特门、复位、泄漏恢复和读出，降低可扩展量子处理器的控制复杂度。
2025-10-07 quant-ph
Comments on quant-ph/0506137: Fast quantum search algorithms by qubit comparisons exploiting global phase interference
最近，Andreas de Vries提出了一种量子算法，该算法在未排序的数据库中找到元素的速度比Grover算法快得多。我们表明，德弗里斯的算法不按预期工作，并没有给出任何线索的位置搜索元素。
2005-07-13 quant-ph
Strengthening weak measurements of qubit out-of-time-order correlators
对于可控量子比特系统，我们提供了一种方法，通过实验获得一类有用的多时间关联函数，使用任意强度的顺序广义测量。具体地说，如果相关器可以表示为与恒等式平方的运算符的嵌套（反）迭代器的平均值，则该相关器可以从测量序列的平均值精确地确定。作为一个相关的例子，我们提供了量子线路测量多量子位的时间顺序的关联函数使用优化的控制Z或ZX-90两个量子位门常见的超导transmon实现。
2018-10-04 quant-ph
Dissipative stabilization of entangled qubit pairs in quantum arrays with a single localized dissipative channel
该研究针对含单个局域耗散通道的量子阵列，通过调控耗散与局域相互作用，实现了多对远距离无直接相互作用量子比特的稳态纠缠，为量子纠缠的耗散稳定制备提供了可行方案。
2023-05-04 quant-ph
A Tunable, Modeless, and Hybridization-free Cross-Kerr Coupler for Miniaturized Superconducting Qubits
Kavli Nanoscience Institute and Thomas J. Watson, Sr., Laboratory of Applied Physics, California Institute of Technology（加州理工学院卡尔弗纳米科学研究所和托马斯·J·沃森Sr.应用物理实验室）；Institute for Quantum Information and Matter, California Institute of Technology（加州理工学院量子信息与物质研究所）
本研究提出了一种基于SQUID耦合器的新型跨库珀耦合器，用于实现高保真度的受控Z门，解决了传统线性耦合方案在量子比特连接性和相干性上的限制。
2026-02-03 quant-ph
Procedures for realizing an approximate universal NOT gate
我们认为程序实现一个近似的通用非门的平均保真度和保真度偏差。平均保真度表示平均操作的最优性，保真度偏差表示平均操作的普遍性。我们发现，单量子位操作之间的平均保真度和保真度偏差有一个尖锐的权衡关系，和两个量子位操作显示一个松散的权衡关系。真正的普适性适用于两个以上量子比特的操作，更多量子比特的操作有利于补偿控制的不完美性。此外，我们考虑到操作噪声污染量子操作在现实情况下。我们表明，操作恢复从污染的差分进化的反馈过程。我们的反馈方案也适用于寻找一个最佳的和普遍的操作不。
2012-12-19 quant-ph
Experimental realisation of generalised qubit measurements based on quantum walks
我们报告了一个基于量子行走模型的单量子比特广义测量场景（POVM）的实验实现。量子比特以单光子偏振编码。光子在光学元件阵列上进行量子行走，其中偏振相关平移通过双折射光束移位器进行，偏振的改变在波片的帮助下实现。我们实现：（i）Trine-POVM，即，POVM元素均匀分布在布洛赫球的赤道平面上;（ii）对称信息完全（SIC）POVM;以及（iii）两个非正交量子比特状态的非对称鉴别。
2015-01-21 quant-ph
High Fidelity Single-Qubit Gates Using Non-adiabatic Rapid Passage
数值模拟结果表明，1991年首次在实验上实现的一类非绝热快速通道扫描应该能够实现一组量子门，该量子门对单量子比特幺正操作是通用的，并且其元件的操作误差概率P < 10^{-4}.扫描是非复合的，并产生可控的量子干涉效应，这允许产生的单量子比特门在保持高精度的同时非线性地操作。模拟表明，这些扫描产生的单量子比特门显示出作为量子计算容错方案的可能元素的希望。
2007-03-15 quant-ph
Genuine tripartite entanglement in quantum brachistochrone evolution of a three-qubit system
我们探讨了三量子比特系统的量子速降时（时间最优）演化与其剩余纠缠（称为三纠缠）之间的联系。结果表明，三量子比特系统的某些速降线演化不需要两个量子比特之间的纠缠。然而，两个不同状态之间的演化不能在没有它的三纠缠的情况下实现，除了少于三个量子比特参与演化的琐碎情况。虽然两个子系统间的时均三纠缠和时均平方并发的概率密度函数随着初终态分离角的减小而变得越来越均匀，但它们的最可几值的特征却呈现出不同的趋势。
2009-11-12 quant-ph
Priority Choice Experimental Two-qubit Tomography: Measuring One by One All Elements of Density Matrices
在标准光学层析成像方法中，间接测量密度矩阵$ρ$的非对角元素。因此，$ρ$的重建，即使是基于线性反演，通常也会放大实验数据中的小误差。最近，理论上已经提出了一种最佳断层摄影[Phys.Rev.A90，062123（2014）]，以逐个测量$ρ$的所有元素。因此，重构状态中的相对误差可以与实验数据中的相对误差相同。我们实现了这种方法的两个量子比特的偏振态进行本地和全球的测量。为了比较，我们还实验性地实现了仅基于局部测量（例如，Pauli算子和James-Kwiat-Munro-White投影器）和具有相互无偏基的那些，所述相互无偏基需要局部和全局测量。我们重建了17个两比特的偏振态，包括可分离的，部分纠缠的和最大纠缠的。我们的实验表明，对我们的方法相比，其他量子断层扫描的错误的最高稳定性。特别地，我们证明了每个最优重构状态都嵌入在最小半径的不确定圆中，无论是在迹距离还是扰动方面。我们解释了如何估计实验的不确定性半径的所有实施的断层扫描，并表明，对于每个重建的状态，相关的不确定性圆相交表示相应的物理密度矩阵的近似位置。
2015-06-03 quant-ph
Synthesis of Multivalued Quantum Logic Circuits by Elementary Gates
提出了广义受控X（GCX）门作为二量子基元门，并基于Cartan分解给出了单量子基元门。然后，我们讨论了这些基本门的物理实现，并表明它是可行的与当前的技术。利用这些基本门可以方便地综合出许多重要的量子量子门。我们为各种受控量子门的综合提供了有效的方法，大大简化了现有一般多值量子线路的综合。此外，我们推广的量子香农分解（QSD），最强大的技术的通用量子比特电路的合成，量子的情况下。通过对四量子电路和量子位电路的比较，发现在量子线路的综合中，使用四量子电路可能比使用量子位电路更有优势。
2013-02-01 quant-ph
Fidelity of Single Qubit Maps
我们给出了一个简单的方法来表征一个单一的量子比特上的酉和一般操作之间的平均保真度，只涉及计算几个纯输入态的保真度。
2001-03-15 quant-ph
Ultrafast quantum gate operations in a Kramers-Henneberger atom Qubit
University College London（伦敦大学学院）；Department of Chemistry at the University of Warwick（华威大学化学系）
本研究提出以Kramers-Henneberger原子为量子比特平台，通过含时薛定谔方程模拟实现飞秒级超快单量子比特门，其速度远超超导量子比特门，且保真度受结构化泄漏限制，具备实现阿秒级操作的潜力。
2026-08-10 quant-ph
Storage of photonic time-bin qubits for up to 20 ms in a rare-earth doped crystal
光子量子比特的长时间量子存储器是实现长距离量子网络和中继器的必要组成部分。在稀土系综中将光态映射到相干自旋波上是一种特别有前途的量子存储方法。然而，由于所需的自旋波操纵引起的读出噪声，在量子水平上实现长时间存储仍然具有挑战性。在这项工作中，我们采用动态去耦技术和一个小磁场，以实现存储的六个时间模式为20，50和100 ms的$^{151}$ Eu $^{3+}$：Y $_2$ SiO $_5$晶体，基于原子频率梳存储器，其中每个时间模式平均包含一个光子左右。存储器的量子相干性通过存储两个时间仓量子位20 ms来验证，对于每个量子位的平均光子数$μ_\text{in}$ = 0.92 $\pm$ 0.04，平均存储器输出保真度为$F=(85\pm 2)\%$。量子位分析是在读出存储器时进行的，使用我们开发的一种复合绝热读出脉冲。
2022-03-23 quant-ph
Qubit Movement-Assisted Entanglement Swapping
本文提出了一种利用纠缠交换在两个分别囚禁在非马尔可夫耗散腔中的量子比特（二能级原子）之间产生纠缠的方案。我们考虑的情况下，量子比特可以沿着他们的腔轴，而不是一个静态的运动。我们首先通过研究每个子系统的熵演化来研究量子比特运动的作用。我们计算量子比特初始状态的平均熵。然后通过对离开腔的场进行Bell态测量，将每个腔中量子比特-场之间的纠缠交换为量子比特-量子比特和场-场子系统。我们使用纠缠功率来测量所有可能的纯初态上交换纠缠的平均量。我们的结果是在两个弱和强耦合制度。我们的结果说明了量子比特的运动对交换纠缠的积极作用。结果表明，通过对量子比特初始态的适当考虑，可以实现与环境变量以及量子比特速度无关的最大长离开定态纠缠（Bell态）.当两个量子比特具有相同的速度时，就会发生这种情况。
2019-11-13 quant-ph
Role of qubits in quantum entanglement and quantum teleportation
The Abdus Salam International Centre for Theoretical Physics（阿卜杜斯·萨拉姆国际理论物理中心）
本文探讨了量子比特在量子纠缠和量子 teleportation 中的关键作用与重要性。
2025-12-01 quant-ph
The Loss of fidelity due to quantum leakage for Josephson charge qubits
本文利用Mathieu函数计算了约瑟夫森电荷量子比特（JCQ）由于量子泄漏引起的保真度损失。结果表明，当JCQ E_{J} / E_{ch} = 0.02时，每个基元操作的保真度损失约为10^（-4），满足Dijuenzo的低退相干准则.通过适当地改进约瑟夫森结的设计，即，将E_{J} / E_{ch}减小到0.01，每个基本操作的保真度损失可以减小到甚至更小的10^（-6）。
2004-07-05 quant-ph
A photon-interfaced ten qubit quantum network node
本文展示一个十量子比特光子接口量子网络节点，利用可切换囚禁势和光学腔使十个离子逐个与光子纠缠，获得92(1)%的平均Bell态保真度。
2024-06-13 quant-ph
Adiabatic quantum simulations with driven superconducting qubits
我们提出了一个量子模拟器的基础上驱动超导量子比特的相互作用产生的多色磁通量调制的可调总线元件参数。利用含时Schriffen-Wolff变换，我们解析地导出了一个多量子比特的哈密顿量，该哈密顿量具有独立可调的$XX$和$YY$型相互作用以及大参数范围内的局域偏置场.我们利用两个超导量子位和一个可调总线元件对氢分子的基态进行了绝热模拟。达到化学精度所需的时间在几微秒范围内，因此可以在目前可用的超导电路上实现。这种技术的进一步应用也可以在相互作用自旋系统的模拟中找到。
2018-08-21 quant-ph
Quality of joint remote preparation of an arbitrary two-qubit state under the effect of noise
研究了当量子信道中的4个量子比特（由GHZ态和类GHZ态组成）受到噪声干扰时，如何提高联合远程制备任意2个量子比特的质量.增加两个控制参数，一个在量子信道中，另一个在第二发送器的测量中，以便优化平均的量子度。通过对最优平均优先级的行为分析表明，协议效率的优化有两种不同的途径。第一个是简单地选择合适的量子信道以及测量，其中可以在大的噪声参数值中找到所需的保真度。第二种是通过量子比特和耗散环境之间的相互作用，其结果是更多的噪声，更逼真。
2017-03-18 quant-ph
NMon: enhanced transmon qubit based on parallel arrays of Josephson junctions
本文提出 NMon，一种基于 Josephson 结并联阵列的新型超导量子比特，在保持 transmon 级电荷与磁通跃迁矩阵元的同时提升非谐性和可调性，并将磁通噪声相关矩阵元降低一个数量级。
2024-04-08 quant-ph
Homodyne Measurement of a Non-Hermitian Qubit Undergoing Fluorescence
Indian Institute of Technology Guwahati（印度理工学院古瓦哈提分校）
本文研究了通过后选择三能级系统实现非厄米特二能级量子比特，并通过连续同调测量分析后选择引入的衰减与测量反馈之间的相互作用，揭示了测量反馈和非厄米特动力学如何共同塑造开放量子系统的瞬态行为。
2026-06-04 quant-ph
About Factorization of Quantum States with Few Qubits
研究了由两个、三个和四个量子比特组成的波函数的因式分解条件，提出了用波函数的系数和密度矩阵元表征纠缠态的解析表达式。
2015-03-12 quant-ph
Quantum Teleportation through Noisy Channels with Multi-Qubit GHZ States
研究了多比特Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）态在噪声信道中的两方量子隐形传态，发现哪一个态在传输过程中损失的量子信息较少.态的动力学由主方程描述，其中噪声信道导致量子信道成为混合态。解析求解了$n$ -量子比特GHZ态$n\in\{4,5,6\}$的林德布拉德方程，其中Lindblad算符对应于Pauli矩阵，描述了态的退相干.利用平均保真度，我们证明了在大多数噪声信道下，3GHZ状态比$n$ GHZ状态更鲁棒。然而，$n$ GHZ态相对于EPR和3GHZ态保留相同的量子信息，其中噪声在保真度保持不变的$x$方向上。我们明确表明，荣格${\it et\, al.}$猜想[物理修订版A ${\bf 78}$，012312（2008）]，即“平均保真度与同轴噪声信道一般大于平均保真度与不同轴噪声信道”是不成立的3GHZ和4GHZ状态。
2014-05-19 quant-ph
Skyrmion Qubits: A New Class of Quantum Logic Elements Based on Nanoscale Magnetization
我们介绍了一类新的原始积木实现量子逻辑元件的基础上纳米级磁化纹理称为skyrmions。在Skyrmion量子比特中，信息存储在量子螺旋度中，并且逻辑状态可以通过电场和磁场来调节，提供了具有高非谐性的丰富操作机制。通过探索一个大的参数空间，我们提出了两个skyrmion量子比特变量取决于它们的量子化状态。我们讨论了适当的微波脉冲产生单量子位门量子计算，和skyrmion多量子位计划的可扩展架构与定制的耦合。可扩展性、微波场的可控性、操作时间尺度和非易失性技术的读出会聚使得skyrmion量子比特作为量子处理器的逻辑元件非常有吸引力。
2021-08-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
High connectivity quantum processor nodes using single-ion-qubits in rare-earth-ion-doped crystals
我们提出了两种在随机掺杂稀土离子晶体中构建量子处理器节点的协议，并分析了它们的性质。通过改变掺杂浓度和可访问的激光器可调谐性，处理器节点可以包含从仅几十到几乎$1000$量子位的任何位置。此外，每个量子位可以与之交互的平均量子位数（由连通性表示）可以部分定制为介于几个到大约一百个之间。我们还研究了激光器的有限可调谐性如何影响结果，并得出结论，$100$ GHz的调谐范围将结果限制为大约$100$量子位，平均每个量子位具有大约$50$连接。为了构建更大的处理器，愿景是这些量子处理器节点中的几个应该在多节点架构中彼此连接，例如，光学界面或以光的形式飞行的量子比特。我们的研究结果是令人鼓舞的建立稀土离子为基础的系统作为一个量子计算平台具有强大的潜力，可以集中在该领域的努力。
2021-11-17 quant-ph
Universal measurement apparatus controlled by quantum software
我们提出了一个量子器件，可以近似任何投影测量的量子比特。通过“程序寄存器”的量子态来选择期望的测量基。该设备相对于最大平均保真度进行了优化（假设测量基准均匀分布）。一个有趣的结果是，如果一个人使用两个处于相同状态的量子位作为程序，则平均保真度高于如果他/她采用正交状态的第二个程序量子位（相对于第一个）。计算了所提出的测量方法得到的平均信息，结果表明，即使平均保真度保持不变，它也可以得到不同的值。最简单的建议设备可能的实验实现。
2002-02-28 quant-ph
Benchmarking an 11-qubit quantum computer
在过去的20年里，量子计算领域已经从概念发展到演示设备。通用量子计算提供了解决科学和商业问题的效率，例如分解大量数据，搜索数据库，模拟量子物理学的棘手模型，以及优化复杂的成本函数。在这里，我们提出了一个11量子位的全连接，可编程量子计算机中的捕获离子系统组成的13个$^{171}$ Yb $^{+}$离子。我们证明了99.5 $\%$的平均单量子位门的量子数，97.5 $\%$的平均双量子位门的量子数，和状态准备和测量误差为0.7 $\%$。为了说明这个通用平台的功能，并提供与类似大小的设备进行比较的基础，我们编译伯恩斯坦-Vazirani（BV）和隐藏移位（HS）算法到我们的本地门，并在硬件上执行它们，平均成功率分别为78 $\%$和35 $\%$。这些算法可以作为任何类型量子硬件的优秀基准，并表明我们的系统优于所有其他当前可用的硬件。
2019-03-19 quant-ph
How to project qubits faster using quantum feedback
当人们进行连续测量时，无论是在经典系统还是量子系统上，测量都提供了一定的平均速率，在该速率下，人们对系统的状态变得确定。对于量子系统，这是系统投射到纯态的平均速率。我们表明，对于一种标准的连续测量，对于一个量子比特，这个速率可以通过在测量过程中应用幺正操作（即通过使用哈密顿反馈）来增加，与经典比特上的等效测量相反，在经典比特上，可逆操作不能用来提高熵减少的速率。我们确定了最佳的反馈算法，并讨论所需的哈密顿资源。
2003-01-13 quant-ph
A Feasible Design of Elementary Quantum Arithmetic Logic Units for Near-Term Quantum Computers
本文针对近期量子计算机量子比特连接受限的问题，设计了仅用Pauli-X、CNOT和CSX门且双量子比特门限于最近邻的可行QALU（含加减乘除及补码运算），推进了可扩展高效的量子算术。
2024-09-19 quant-ph
Optimal two-qubit tomography based on local and global measurements: Maximal robustness against errors as described by condition numbers
我们提出了一个错误分析的各种层析协议的基础上的线性反演重建一个未知的两个量子比特的状态。我们解决了找到在最低值（即，等于1）的条件数，如Gastinel-Kahan定理所要求的。相比之下，标准的层析成像协议，包括那些基于相互无偏的基础，是非最佳的确定一个未知的两量子位密度矩阵的所有16个元素。我们的方法是基于测量的16个广义泡利运营商，其中12个可以本地测量，和其他四个需要非本地贝尔测量。我们的方法对应于选择性地测量，一个接一个，所有的实部和虚部元素的一个未知的双量子位密度矩阵。我们描述了两个实验上可行的设置，该协议的最佳重建的两个光子在一个未知的偏振状态，使用传统的探测器和线性光学元件。此外，我们定义的运营商的最佳重建的状态的多量子比特或多级（量子）系统。
2014-12-22 quant-ph
Non-Markovian qubit dynamics in a thermal field bath: Relaxation, decoherence and entanglement
研究了初始温度为有限的二能级原子与电磁场相互作用系统中量子比特的非马尔可夫动力学。与大多数早期的研究不同，假设浴是固定的，我们研究了组合量子比特-EMF系统的相干演化，从而允许浴对量子比特和浴上的量子比特以自洽的方式进行反作用。通过这种方式，我们可以看到系统与其环境之间的量子关联和纠缠的发展，以及它如何影响系统的退相干和弛豫。在指针基中，我们发现量子比特的约化密度矩阵的对角和非对角矩阵元素都是非指数衰减的。从对角线元素我们看到量子位弛豫到与浴的热平衡。从非对角元素中，我们看到退相干速率开始于通常预测的热速率，但随着量子比特和浴变得纠缠，退相干速率变为零温度退相干速率。这两个速率是相当的，正如前面在零温度情况下所示的那样[C。Anastopoulos和B. L. Hu，Phys.Rev.A { \bf 62}（2000）033821]。在这种类型的共振耦合下，我们计算了量子比特与EMF的纠缠，对于量子比特约化密度矩阵，保真度和冯诺伊曼熵，这是密度矩阵纯度的度量。目前更准确的非马尔可夫计算预测较低的损失的保真度和纯度相比，马尔可夫的结果。一般来说，在量子比特与其环境之间包含量子关联的情况下，非马尔可夫过程往往会减慢系统向平衡的驱动，延长退相干并更好地保持系统的保真度和纯度。
2004-08-13 quant-ph
