Stochastic Model of Qudit Measurement for Superconducting Quantum Information Processing
本研究将超导量子比特相关理论扩展至高维qudit体系,构建了transmon型qutrit色散测量的随机模型,通过多方法分析退相干并经实验验证,助力高维超导量子信息处理的发展。
2024-04-15 math-ph math.MP physics.app-ph
Stochastic modeling of superconducting qudits in the dispersive regime
本文将超导量子比特色散测量理论推广至 qudit,建立开放量子系统下的 Lindblad 与随机主方程,并通过 transmon 型 qutrit 实验验证其高维退相干建模。
2024-07-06 physics.app-ph quant-ph
Susceptibility of qudit-qudit entanglement to quantum noise: insights from the negativity rank
Duke University(杜克大学)
该研究以负性秩为工具,探究qudit-qudit纠缠对量子噪声的敏感性,明确了负性秩与噪声鲁棒性的关联,推导了APPT子空间噪声边界等紧界,拓展了对纠缠与量子设备实际环境关系的认知。
2026-10-09 quant-ph
Characterization of Gram matrices of multimode coherent states
量子通信协议通常是根据抽象的量子状态和操作来制定的,留下了实验实现的问题。这些协议的直接转换,比如说转换成具有某些d维自由度的单光子,通常很难实现。另一方面,多模相干态可以很容易地通过实验产生。根据这些状态重新制定协议已经成为实现量子协议的成功策略。量子密钥分发和量子指纹协议都遵循这一路线。在本文中,我们描述的Gram矩阵的多模相干态,试图了解类的通信协议,这可以实现使用这些状态。作为一个副产品,我们能够使用这个特征,以表明阿达玛指数的欧几里德距离矩阵是半正定的。我们还推导出封闭的革兰氏矩阵,它可以以这种方式实现,使我们也表征这些矩阵,它可以近似任意以及使用多模相干态。利用这一点,我们表明,相互无偏基地的革兰氏矩阵不能近似任意使用多模相干态。
2019-05-08 quant-ph
Observation of Cooperative Electronic Quantum Tunneling: Increasing Accessible Nuclear States in a Molecular Qudit
作为两级量子比特(qubit)的扩展,多级系统,所谓的qudits,其中d表示希尔伯特空间维度,已经被预测可以减少量子计算算法中的迭代次数。这已经在众所周知的[TbPc 2]0 SMM中进行了测试,该SMM允许在单个分子单元中实现Grover算法。为了寻找具有更多可接近的核自旋态的分子系统,我们在此通过亚开尔文温度下的单晶μ-SQUID测量探索了二聚体Tb 2-SMM。我们观察到Tb(III)离子之间的铁磁相互作用和电子自旋与自旋基态\textit{J} = { \pm }6的合作量子隧穿。与Tb(III)核自旋的强超精细耦合导致了众多的自旋反转路径,导致七个强超精细驱动的隧穿步骤的磁滞回线。我们的研究结果表明,通过电子自旋的合作隧穿读出Tb(III)核自旋态的可能性,使二聚体Tb 2-SMM一个很好的核自旋量子点的候选者与d =16。
2020-04-20 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph quant-ph
Preparation of Multimode NOON States via Floquet-Engineered Conditional Chiral Excitation
Northeast Normal University(东北师范大学)
本研究提出Floquet工程条件路由框架,利用d能级控制器调控手性激发,实现任意奇数模NOON态的可编程制备,并验证了三模和五模实现及其鲁棒性。
2026-09-15 quant-ph
Score Reversal Is Not Free for Quantum Diffusion Models
Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts 02139, USA(麻省理工学院)
研究探讨了量子扩散模型中反向扩散的精确规律,证明了在纯损失动力学下,反向最优解存在从无噪声到有噪声的转变,并确定了最小成本。结果为量子反向扩散理论提供了精确的高斯基准。
2026-03-19 cs.LG math-ph math.MP
Quantum Information Processing with Spatially Structured Light
本综述探讨了利用空间结构光进行量子信息处理的最新进展,重点介绍了基于多平面光转换和多模光纤等平台采用复杂模式混合变换的量子光学回路,及其在多维量子态操控与多方测量中的应用,为可扩展光子量子信息处理开辟了新途径。
2025-10-13 physics.optics quant-ph
A high-performance quantum memory for quantum interconnects
South China Normal University(华南师范大学);Quantum Science Center of Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area(粤港澳大湾区量子科学中心)
本文提出了一种高性能量子记忆,通过同时优化多模容量、效率和保真度,实现了高维量子比特的高效存储,并展示了在1000公里中继链路中一分钟内分发3.56比特量子信息的潜力。
2026-08-17 quant-ph
Entanglement sharing: from qubits to Gaussian states
量子信息理论的一个核心特征是,在多方之间自由共享量子相关性存在限制。这种“一夫一妻制约束”已经在Coffman,Kundu和Wootters的一篇具有里程碑意义的论文中引入,他们导出了一个定量不等式,表达了三个量子比特状态的耦合和真正的三方纠缠之间的权衡。自那时以来,人们一直致力于研究多体量子系统中的分布式纠缠。在这些会议记录中,我们在一个统一的框架中报告了迄今为止在量子系统中纠缠共享方面已建立的最相关结果的鸟瞰图。我们将从N个量子比特的领域出发,放牧量子比特,最后降落在连续变量系统的多模高斯态的几乎未被探索的领域。
2006-07-14 cond-mat.other math-ph math.MP
Probing Time Reversal Symmetry Breaking using a Nonlinear Superconducting Ring Resonator
University of California, Los Angeles(加州大学洛杉矶分校);Harvard University(哈佛大学);ETH Zurich(苏黎世联邦理工学院)
本文提出利用多模超导环谐振器探测量子材料中的时间反演对称性破缺,通过非线性交叉相互作用增强传感能力,展示 Kerr 非线性相互作用提升磁效应以增强探测效果。
2026-04-20 quant-ph
Certifying quantumness: Benchmarks for the optimal processing of generalized coherent and squeezed states
与经典技术相比,量子技术在信息处理和传输方面具有革命性的优势;然而,确定需要哪些特定资源来超越经典机器的能力通常仍然是一个不平凡的问题。为了解决这个问题,首先需要建立最佳的经典解决方案,这些解决方案设定了任何声称利用量子特征来增强性能的实现都必须击败的基准。在这里,我们介绍和发展一个自包含的形式主义,以获得最终的,一般概率基准的量子信息协议,包括隐形传态和近似克隆,与任意合奏的输入状态所产生的一个组的行动,所谓的Gilmore-Perelomov相干态。这使我们能够为连续变量系统的多模高斯和非高斯状态的传输构建明确的保真度阈值,以及根据布洛赫超球上的非均匀分布绘制的量子比特和量子比特纯态,这精确地模拟了当前的实验室设施。确定性的经典程序,如平方根测量策略的性能进行了进一步比较与最佳概率基准,并对我们新推导的阈值实验量子实现的最先进的性能进行了讨论。这项工作为量子通信技术的可靠认证提供了一系列直接有用的标准。
2017-03-17 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Quantum channel learning with limited parallel access
Pritzker School of Molecular Engineering, The University of Chicago(芝加哥大学普里茨克分子工程学院);Department of Physics and Astronomy, Sejong University(世宗大学物理天文学系)
该研究针对有限并行访问场景,推导了量子信道转移矩阵/函数元素估计的样本复杂度界,确立了信道学习资源层级,为有限多副本访问下的态学习提供了更紧下界。
2026-09-18 quant-ph
Exact Law of Quantum Reversibility under Gaussian Pure Loss
Massachusetts Institute of Technology(麻省理工学院)
本文研究了在高斯纯损耗动力学下量子可逆性的精确定律,揭示了在特定相位边界处可逆成本的临界行为,并展示了多模式轨迹中可逆成本的加法性质及动态不可逆性。
2026-03-19 math-ph math.MP physics.optics