Robust transitionless quantum driving: Concatenated approach
针对无跃迁量子驱动受绝热条件和系统误差限制的问题，本文提出仅调制脉冲相位差的级联方法，实现对任意时间依赖脉冲的鲁棒量子控制。
2023-07-15 quant-ph
Shortcuts to adiabatic passage for fast generation of three-atom singlet state by transitionless quantum driving
受无跃迁量子驱动的启发，我们利用量子芝诺动力学和非共振激光，在三原子系统中构造了绝热通道的捷径，从而产生了单重态。通过数值仿真讨论了各种退相干过程对该方案的影响，结果表明该方案对退相干和运算缺陷具有快速和鲁棒性。研究了如何选择实验参数来控制腔场耗散和原子的自发发射，具有一定的应用价值。
2016-04-18 quant-ph
Transitionless quantum driving in spin echo
自旋回波可以用于重新聚焦由控制场中的不均匀性引起的随机动力学相位，从而保持量子自旋的空间分布的纯度。这种用于精确自旋控制的技术在许多应用中是必不可少的成分，例如核磁共振、磁共振成像和量子信息处理。在这里，我们展示了如何通过无跃迁量子驱动以高速执行自旋回波序列的所有元素。这种技术保证了对快速量子自旋演化的精确控制。我们将该方案应用于通用的非绝热几何单和双量子位门在核磁共振设置。
2022-02-06 quant-ph
Fast generations of tree-type three-dimensional entanglement via Lewis-Riesenfeld invariants and transitionless quantum driving
最近，Song等人[Phys. Rev. A 93，062321（2016）]通过绝热通道制备了一种新的三维纠缠态，称为树型纠缠，其可能用于提高量子通信安全性。在这里，我们提出了两个方案，快速生成的树型三维纠缠的三个空间分离的原子之间的绝热通道的捷径。借助量子Zeno动力学，利用两种不同但等价的方法：Lewis-Riesenfeld不变量和无跃迁量子驱动来构造绝热通道的捷径.并对两种方法进行了比较。严格的数值模拟表明，两种方案都能快速制备出具有较高量子效率的树形三维纠缠态，并且对参数变化、原子自发发射和腔光纤光子泄漏都具有较强的鲁棒性.
2016-06-22 quant-ph
Fast generation of N-atom Greenberger-Horne-Zeilinger state in separate coupled cavities via transitionless quantum driving
利用量子Zeno动力学和Berry提出的“无跃迁量子驱动（TQD）”方法构造绝热通道捷径（STAP），提出了一种在光纤连接的分离腔中一步操作快速产生多原子GHZ态的方案.我们首先详细介绍了利用TQD产生三原子GHZ态的过程，然后将TQD方案与传统的绝热通过方案进行了比较。最后通过数值模拟讨论了各种退相干因素，如自发发射、腔衰减和光纤光子泄漏对退相干的影响。结果表明，TQD方案具有快速、对原子自发发射和光纤光子泄漏不敏感等优点。此外，该方案在理论上可以直接推广到N原子GHZ态的产生。
2015-05-19 quant-ph
Physically feasible three-level transitionless quantum driving with multiple Schrödinger dynamics
三能级量子系统具有一些二能级量子系统所没有的特性，如电磁感应透明、相干捕获、拉曼散射等，在固态量子信息处理中发挥着重要作用。在这里，我们介绍了一种方法来实现物理上可行的三能级无跃迁量子驱动与多薛定谔动力学（MSD）。它可以用于精确控制三能级量子系统的非绝热布居数转移和纠缠产生。此外，我们提出了一个实验上可实现的混合架构，基于两个氮空位中心合奏耦合到传输线谐振器，实现我们的无过渡方案，需要更少的物理资源和简单的程序，它是更强大的对环境噪声和控制参数的变化比传统的绝热通道技术。这些特性为MSD在稳健量子信息处理实验中的进一步应用提供了启发。
2016-07-08 quant-ph
Experimental Implementation of Generalized Transitionless Quantum Driving
众所周知，通常需要高强度场来通过无相变量子驱动（TQD）实现绝热性的捷径。在这里，我们表明可以通过利用广义TQD的规范自由度来放宽这一要求，该规范自由度在模拟绝热演化时用任意相位表示。我们实验研究了广义TQD的性能与传统的TQD和绝热动力学的比较。利用$^{171}$ Yb $^+$囚禁离子超精细量子比特，我们实现了Landau-Zener绝热哈密顿量及其（传统的和广义的）TQD对应物.我们表明，广义理论提供了最佳可实现的哈密顿TQD，不需要额外的字段。此外，能量最优TQD哈密顿的Landau-Zener模型下的失相。值得注意的是，即使使用较低强度的字段，最佳TQD表现出更强大的对散肩环境的性能优于绝热动力学提供的性能。
2018-07-23 quant-ph
Non-equilibrium thermodynamics of quantum processes assisted by transitionless quantum driving: the role of initial state preparation
绝热演化被认为是大多数热力学循环的理想情况，因为它允许实现最大效率。然而，鉴于执行变换所需的无限时间量，不产生功率输出。这种问题可以通过绝热捷径（STA）协议来克服，该协议允许动态模拟其绝热对应物，但在有限时间内。无跃迁量子驱动（TQD）是STA的一种形式。我们发展并研究了TQD对变化磁场作用下的单量子比特系统和具有含时相互作用强度的一般双量子比特海森堡模型的影响。我们建立了一个定量的工作之间的关系产生的动力学和熵产生的演变，专注于工作介质的初始状态所发挥的作用。我们确定了TQD协议下的极端化性能的状态。最后讨论了STA的热力学意义。
2020-02-14 quant-ph
Two-qubit gate in neutral atoms using transitionless quantum driving
中性原子系统作为实现基于门的量子计算的一个有前途的平台，因为它能够捕获和控制不同几何形状的几个原子量子比特，并且能够在量子比特之间进行强的，长距离的相互作用;然而，两个量子比特纠缠门保真度落后于竞争平台，如超导系统和捕获的离子。我们工作的目的是设计一个快速，鲁棒，高保真度的控制Z（CZ）门，基于里德堡封锁机制，中性原子。我们提出了一个门程序，依赖于同时和无跃迁的量子驱动的一对原子使用宽带激光。通过模拟两个相互作用的铯原子系统，包括激发态的自发发射和参数涨落，我们得到了一个在$0.12~μ$ s操作时间内保真度为0.9985的里德伯阻塞CZ门。我们的门程序提供CZ门，优于国家的最先进的实验CZ门和模拟CZ门的基础上绝热驱动的原子。我们的研究结果表明，我们的门程序进行重大的潜力，实现可扩展的量子计算使用中性原子。
2022-06-17 quant-ph
Efficient Generation of the Triplet Bell State Between Coupled Spins Using Transitionless Quantum Driving and Optimal Control
考虑z方向上一对具有Ising相互作用的耦合自旋，研究了有效产生三重态Bell态的问题。本文首先分析了无跃迁量子驱动绝热性方法，指出了它在可用持续时间趋于零时的局限性。在这个短的时间限制，我们明确地计算方法的保真度，并发现它是远远低于单位，无论多大成为可用的控制领域。我们发现，有一个下限的必要时间来完成这一转移，设置自旋之间的相互作用的有限值。然后，我们使用数值最优控制，找到bang-bang脉冲序列，以及平滑控制，它可以在尽可能短的时间内产生高水平的目标贝尔态。本工作的结果不仅限于自旋系统，但预计也可以在其他物理系统中找到应用，这些系统可以被建模为相互作用的自旋，例如耦合量子点。
2018-12-14 quant-ph
Fast non-Abelian geometric gates via transitionless quantum driving
一台实用的量子计算机必须能够在一组量子比特（qubit）上执行高保真度的量子门。在噪声的存在下，实现这样的门提出了艰巨的挑战。几何相位具有固有的噪声容忍特性，有望实现稳健的量子计算。特别是量子完整论，即，非阿贝尔几何相位，由于它们的非交换性，自然导致普遍的量子计算。虽然已经提出了基于绝热完整性的量子门，但缓慢的演化最终会损害量子比特的相干性和计算能力。在这里，我们提出了一个通用的方法来加快实现绝热完整门，通过使用无过渡驱动技术，并显示如何在超导电路架构中的快速几何量子门的通用集合可以得到一个全几何的方法。与标准的非绝热完整量子计算相比，在长运行时间极限下，我们的方法得到的完整性渐近地趋向于绝热方法，从而为实现实用的量子计算机开辟了一个新的视野.
2015-12-22 quant-ph
Shortcuts to adiabatic holonomic quantum computation in decoherence-free subspace with transitionless quantum driving algorithm
利用无跃迁量子驱动算法（TQDA），我们提出了一种快速实现完整量子计算（HQC）的有效方案。它工作在无消相干子空间（DFS）中，可以在尽可能短的时间内加速绝热过程。更有趣的是，我们给出了一个物理实现我们的快捷方式HQC与氮空位中心的钻石分散耦合到一个回音壁模式微球腔。通过适当地控制外部激光脉冲的频率，可以有效地实现。此外，我们的计划具有良好的可扩展性与更多的量子比特。与以往工作不同的是，我们首先利用TQDA在DFS中实现了一个通用的HQC，不仅包括两个非对易的加速单量子比特完整门，而且包括一个加速的双量子比特完整控制相位门，这为通用量子计算所需的完整门集提供了必要的捷径。此外，我们的实验上可实现的捷径只需要两体相互作用，而不是四体相互作用，它们工作在色散制度，这大大放松了它们的物理实现在实验中的困难。我们的数值计算表明，目前的方案是强大的退相干与当前的实验参数。
2016-02-01 quant-ph
Transitionless quantum driving based wireless power transfer
Indian Institute of Technology Guwahati（印度理工学院古瓦哈提分校）
基于无过渡量子驱动算法，实现高效的无线电力传输，显著提升传输速度并增强对耦合变化和固有损耗的鲁棒性。
2017-06-13 physics.app-ph quant-ph
Optimizing NMR quantum information processing via generalized transitionless quantum driving
高性能的量子信息处理需要有效地控制不期望的散肩效应，这存在于现实的量子动力学中。为了解决这个问题，一个强大的策略是采用无跃迁量子驱动（TQD），其中添加额外的场来加速量子系统的演化，与自然退相干时间尺度相比，在短时间内达到所需的状态。在本文中，我们提供了一个实验研究的性能的广义方法TQD实现快捷方式的绝热核磁共振（NMR）。作为第一个讨论，我们考虑了含时旋转磁场中的单核自旋$\frac{1}{2}$系统。虽然绝热动力学违反了共振的情况下，TQD哈密顿被证明是强大的对共振，使我们能够模仿绝热行为，即使在一个快速的演变下的原始（绝热）哈密顿的共振配置。此外，我们表明，广义TQD理论需要更少的能源，与强度的磁场小于标准TQD所需的。作为第二个讨论，我们分析了单量子位绝热门的捷径的实验实现。通过采用广义TQD，我们可以提供可行的与时间无关的驱动哈密顿量，这些哈密顿量根据用于实现量子动力学的脉冲数进行优化。分析了绝热和广义TQD演化对典型消相干过程的鲁棒性。
2020-03-13 quant-ph
Transitionless-based shortcuts for the fast and robust generation of W states
提出了一种在腔量子电动力学（QED）系统中基于跃迁的捷径技术制备W态的方案。根据量子Zeno动力学，我们首先有效地设计了一个系统，其有效哈密顿量与无跃迁量子驱动构造的反非绝热驱动哈密顿量等价，然后在此框架下实现了W态的产生。为了清楚起见，我们描述了两种用传统方法产生W态的方案：绝热暗态演化和量子Zeno动力学。通过对这三种方案的比较，表明捷径方案与其他两种方案密切相关，但优于其他两种方案。也就是说，数值研究表明，快捷格式比绝热格式更快，对操作缺陷的鲁棒性比芝诺格式更好。此外，该方案对由自发发射和光子损失引起的退相干也是鲁棒的。
2016-07-09 quant-ph
Enhanced Quantum State Transfer and Bell State Generation over Long-Range Multimode Interconnects via Superadiabatic Transitionless Driving
本文提出利用超绝热无跃迁驱动在多模长距离互连上实现快速量子态转移和贝尔态生成，通过抑制共振模式泄漏突破弱耦合速度极限，并揭示了多模暗态对称性破坏导致的误差机制。
2024-01-18 quant-ph
Transitionless intra-cavity quantum state transfer in optomechanical systems
腔间量子态转移是光机械系统中量子信息处理和量子计算的关键。本文提出了第一种基于无跃迁量子驱动（TQD）算法的光机械系统腔内无跃迁量子态传输方案。我们还提出了一个物理上可行的系统的TQD过程的基础上大失谐光机械腔。利用高斯时间依赖耦合强度，我们的方案可以实现完美的量子态转移，并且没有不希望的跃迁，减少了精确控制耦合强度演化时间和间隔的依赖性。我们的计算结果表明，TQD过程可以在不需要基态的机械振子的情况下完成，并且对机械耗散也是鲁棒的。
2016-11-08 quant-ph
Speeding up adiabatic state conversion in optomechanical system
加速绝热方法在量子信息处理中有着广泛的应用，受到了人们的广泛关注。本文采用基于Lewis-Riesenfeld不变量的逆向工程和无跃迁量子驱动两种方法来实现加速光机系统中的绝热态转换。可以在短时间内实现完美的人口转移。最后分析了无跃迁量子驱动的能量代价。
2017-03-23 quant-ph
Transitionless Quantum Driving of the Tomonaga-Luttinger Liquid
本研究提出一种快速绝热捷径协议，利用含时朝永-拉廷格液体与量子振子集合的等价性，通过反绝热驱动和辅助控制场快速制备该液体的相互作用态，给出控制场闭式表达式并验证其抑制激发的有效性。
2025-03-24 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el quant-ph
Charging power and stability of always-on transitionless driven quantum batteries
通过量子电池存储和传输能量是量子网络的关键要素。在这里，我们提出了一个充电器设计的基础上无跃迁量子驱动（TQD），它允许对电池充电时间的固有控制，与充电速度来在成本的内能可用于实现动态。此外，基于TQD的充电器也被证明是局部稳定的，这意味着充电器可以在能量转移到量子电池（QB）之后的任何时间与QB断开连接，而没有完全的能量回流到充电器。这在始终开启的渐近状态中提供了高度带电的QB。我们说明了QB充电对时间波动的鲁棒性和一个可行的基于TQD的充电器的演化时间的完全控制。
2022-01-18 quant-ph
Transitionless phonon assisted photon-qubit quantum state transfer in a hybrid optomechanical system
量子态转移是量子信息处理和量子计算的关键。在这里，我们提出了一个混合光机械系统，能够耦合一个量子比特，一个光学模式和一个机械振荡器。由于辐射压力，机械振荡器的位移引起腔场的空间变化，这又将量子比特与声子模式耦合。这允许腔模和量子位之间的状态转移，而无需它们之间的实际相互作用。我们提出了一个基于无跃迁量子驱动算法的无跃迁量子态转移方案，使我们能够实现完美的态转移。
2021-01-27 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Optimal shortcut approach based on an easily obtained intermediate Hamiltonian
我们提出了一个一般的方法来加快绝热过程，而不添加传统的反绝热驱动（CD）哈密顿量。该策略是设计一个易于获得的中间哈密顿量来连接原始哈密顿量和最终无迁哈密顿量。利用最终无迁哈密顿量，可以实现与由原始哈密顿量控制的绝热过程相同的目标，但是在更短的时间内。我们将本方法应用于一个三能级系统，结果表明，最终的无跃迁哈密顿量通常具有相同的结构作为原始的哈密顿量，但具有不同的时间依赖系数，允许加速以一种更容易的方式实现相比，以前的方法。
2017-06-13 quant-ph
Decoherence-assisted quantum driving
提出利用与外部旁观者系统的重复测量型相互作用实现束缚量子系统的无跃迁驱动，借助量子Zeno效应实现高保真度，并在多比特系统中验证了其优于相干驱动方法。
2022-11-21 quant-ph
Lie transformation on shortcut to adiabaticity in parametric driving quantum system
绝热转变（STA）是一种快速的方式，产生相同的最终状态，这将导致绝热，无限慢的过程。通过引入辅助反绝热场或寻找新的具有动力学不变量的哈密顿量来约束系统进入绝热路径，发展了两种典型的STA工程技术。在本文中，一个一致的方法被引入到自然连接上述两种技术与一个统一的李代数框架，巧妙地消除了要求找到瞬时状态的无过渡驱动方法和不变量为基础的逆向工程方法中的不变量。利用该方法，可以简洁地得到不同势展开式下的一般STA格式。
2020-09-26 quant-ph
Adiabatic Dynamics and Shortcuts to Adiabaticity: Fundamentals and Applications
在本论文中，我们给出了绝热动力学（封闭和开放系统）和无跃迁量子驱动的一系列结果，这些结果促进了我们对量子控制和哈密顿逆工程的理解。在封闭系统绝热动力学的背景下，通过从非惯性参考系研究系统动力学，提出了绝热性条件的验证机制。通过考虑一个消散方案，绝热近似的有效性条件进行了研究。作为一个新的具有潜在应用的一般性结果，我们证明了对于一类初始量子态，在退相干作用下，绝热性在无限时间极限内仍可能发生，就像封闭系统一样.最后，本文对绝热性捷径理论的原始贡献是指无跃迁量子驱动的广义方法，其中一个探索了伴随绝热轨道的量子相位因子的规范自由。一些理论的应用进行了研究，在这篇论文中提出的一些理论预测通过两个不同的实验装置，即在能量超精细结构的镱捕获离子，并在核磁共振与核自旋量子比特编码的量子比特进行实验验证。
2021-07-25 quant-ph
Fast-forward scaling in a finite-dimensional Hilbert space
量子系统的时间演化被快进标度加速。我们重新制定的方法来研究有限维希尔伯特空间中的系统。对于几个简单的系统，我们明确地构造了加速势。我们还使用我们的配方来加速绝热动力学。将该方法应用于无跃迁量子驱动，我们发现，快进势可以理解为一个反绝热项。
2014-04-23 quant-ph
Shortcuts to adiabaticity for non-Hermitian systems
绝热过程驱动的非厄米，时间依赖的哈密顿可以加快广义逆向工程技术的基础上贝里的无过渡驱动算法或动力学不变量。我们工作的基本理论和两个能级哈密顿描述的例子：加速的快速绝热通过与衰减的激发能级和一个经典粒子的动力学的扩展谐振子。
2015-09-17 quant-ph
Fast and stable charging via a shortcut to adiabaticity
量子电池是量子热力学领域的一个新兴学科，主要用于量子系统的能量充电、存储和调度。在这项工作中，我们提出了一个快速和稳定的充电协议的基础上的绝热演化的暗态的三能级量子电池。它结合了传统的受激拉曼绝热通道（STIRAP）和量子无跃迁驱动技术。即使在反非绝热驱动强度的约束下，充电过程也可以被加速近一个数量级。为了在作为STIRAP典型平台的Rydberg原子系统中执行充电协议，修改了先决条件驱动脉冲以避免禁戒跃迁的约束。此外，我们的协议被发现是更强大的对环境的耗散和失相比传统的STIRAP。
2021-04-25 quant-ph
How fast and robust is the quantum adiabatic passage?
我们研究了辅助绝热通道，并等价地无跃迁量子驱动，作为一个量子速降线轨迹。从量子速降线方程出发，构造了给定约束条件下的最优哈密顿量。我们讨论了绝热通道如何实现为方程的解。量子最速时线的公式是基于最小作用量原理。我们利用它来讨论绝热通道的稳定性。
2013-07-18 quant-ph
Superadiabatic dynamics in open quantum systems
我们将超绝热动力学或无跃迁量子驱动的概念扩展到量子开放系统，其演化由Lindblad形式的主方程控制。我们提供的一般框架需要确定所需的控制策略，以实现超绝热。我们应用我们的形式主义的两个例子组成的一个两级系统耦合到与时间相关的浴运营商的环境。
2014-05-08 quant-ph
Eigenstate Tracking in Open Quantum Systems
将量子系统保持在给定的瞬时本征态是具有许多应用的控制问题，例如，在量子信息处理中。这个问题在开放量子系统中更具挑战性，因为环境介导的跃迁会引入额外的退相干通道。绝热通过是一个完善的解决方案，但需要足够慢的演化时间，这是由绝热定理决定的。在这里，我们发展了一个系统的投影理论公式的一般开放量子系统的时间局域主方程描述的无跃迁演化。对于给定的含时哈密顿量，我们导出了目标瞬时本征态的无时间卷积动力学方程。一个无跃迁的动态，然后出现在平均哈密顿间隙和退相干率，这意味着最佳绝热性时标之间的竞争。我们展示了如何通过控制脉冲实现本征态跟踪，而不明确地将反非绝热驱动，从而提供了一种替代路线的捷径绝热性。我们研究矩形脉冲，混沌信号，和白噪声，并发现，值得注意的是，本征态跟踪的有效性几乎不依赖于控制函数的细节。在所有情况下，控制协议保持系统在所需的瞬时本征态在整个演变，沿着加速绝热路径。
2016-05-24 quant-ph
Generating shortcuts to adiabaticity in quantum and classical dynamics
无跃迁量子驱动快速实现绝热演化，使用反非绝热哈密顿量来抑制非绝热跃迁。在这里，这种策略是投在绝热运输发电机方面，导致一个经典的模拟：无耗散经典驱动。对于单粒子活塞，这种方法产生的经典和量子反非绝热项的简单和精确的表达式。这些结果进一步推广到偶幂律势在一个自由度。
2013-05-21 cond-mat.stat-mech physics.class-ph quant-ph
Quantum driving protocols for a two level system: from generalized Landau-Zener sweeps to superadiabatic control
我们目前的实验结果，准备一个所需的量子态在一个两级系统中使用的驱动协议，从广义的线性朗道-齐纳协议，以确保完美的瞬时绝热基态的无跃迁驱动协议的最大可能的保真度。我们还研究了实现目标保真度所需的最短时间，并探索和比较了一些协议对模拟可能的实验不确定性的参数变化的鲁棒性。在我们的实验中，我们使用光晶格中的玻色-爱因斯坦凝聚体实现了一个二能级模型系统，但是我们的研究结果应该适用于任何可以用二能级系统近似的量子系统。
2012-11-07 cond-mat.quant-gas quant-ph
Non-Adiabatic Quantum Dynamics of Grover's Adiabatic Search Algorithm
本文研究了Grover绝热搜索算法在等效二能级系统下的量子动力学性质。它的绝热和非绝热演化被可视化为Bloch球上的Bloch矢量的轨迹。我们发现非绝热跃迁几率从短时间的指数衰减到长时间的平方反比衰减。临界运行时间的大小依赖关系用Lambert $W$函数表示。得到了使量子态遵循绝热路径的无跃迁驱动哈密顿量，证明了近似于含时驱动哈密顿量的常数哈密顿量可以使非绝热跃迁几率随运行时间从平方反比衰减变为四次方反比衰减.这可能为减少绝热量子计算中的误差开辟一条新途径。
2014-06-27 quant-ph
Shortcuts to adiabatic passage for population transfer and maximum entanglement creation between two atoms in a cavity
基于腔量子电子动力学（CQED）系统，利用Berry提出的“无跃迁量子驱动”方法，构造了两个$Λ$型原子间的布居转移和最大纠缠产生的捷径.通过引入辅助激发能级、经典驱动场和腔场模，设计了一个有效的哈密顿量来补充或替代原参考哈密顿量，并在任意短的时间内引导系统沿其瞬时本征态演化，从而加快了粒子数转移的速率，并使腔中两原子间产生最大纠缠.数值模拟表明，我们的捷径的性能是强大的原子自发发射和腔光子泄漏造成的退相干。
2014-01-10 quant-ph
Shortcut to Adiabaticity in the Lipkin-Meshkov-Glick Model
研究了Lipkin-Meshkov-Glick模型描述的无限程多体系统中的无跃迁量子驱动。尽管相关长度总是无限的，但在临界点处间隙的闭合使得驱动哈密顿量在这种情况下也增加了复杂性。为了这个目的，我们开发了一种混合策略，结合捷径绝热性和最优控制，使我们能够实现显着良好的性能，在抑制整个相变的缺陷生产。
2015-04-28 cond-mat.stat-mech quant-ph
Shortcut-to-adiabaticity for coupled harmonic oscillators
本文利用辛变换为两个耦合玻色模式设计有限时间无跃迁绝热捷径，分析位置-位置与磁场耦合，并以残余能量量化非绝热效应。
2024-10-25 quant-ph
Fast adiabatic-like spin manipulation in a two-electron double quantum dot
我们采用无跃迁量子驱动方法，通过含时电场控制自旋轨道耦合的双电子双量子点的电子自旋。在每个点中施加的电场的$x$和$y$分量被设计成在纳秒时间尺度内实现快速绝热状通过。为了简化设置，我们可以进一步通过z轴变换哈密顿量来设计替代的加速绝热通道，而不使用在$y$方向上施加的电场。
2012-12-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Assisted finite-rate adiabatic passage across a quantum critical point: Exact solution for the quantum Ising model
量子相变的动力学与激发的形成密不可分，这是临界点附近临界慢化的结果。我们设计了一个无跃迁的量子驱动通过一个量子临界点，允许一个访问的基态的对称性破缺相的控制参数的有限速率淬火。该方法在一维量子伊辛模型中的横向场说明。通过临界点的驱动是由辅助哈密顿量，其中相互作用的范围和激发被抑制的模式之间的相互作用被阐明。
2012-06-12 cond-mat.stat-mech quant-ph
Accelerated adiabatic passage in cavity magnomechanics
腔磁力学为量子态的操纵提供了一个容易控制的腔模、磁振子模和声子模的混合系统。为了实现光子-磁振子混合模式和声子模式之间的快速和鲁棒的状态转移，我们提出了两个加速绝热通过协议分别基于用于无跃迁量子驱动的反绝热哈密顿量和用于逆向工程的Levis-Riesenfeld不变量。反绝热哈密顿量和Levis-Riesenfeld不变量一般都适用于具有任意目标态的连续变量系统。有趣的是，我们的反绝热哈密顿量可以用产生算符和湮灭算符而不是系统本征态及其时间导数来构造。我们的协议可以优化相对于耦合强度和频率失谐的系统误差的稳定性。它有助于光子和磁子量子信息的量子存储。我们还讨论了耗散和反向旋转相互作用的影响。
2022-01-29 quant-ph
Local shortcut to adiabaticity for quantum many-body systems
我们研究了通过量子临界点驱动的封闭自旋系统中环境辅助的局域无跃迁动力学。在量子临界系统中，一般的超适应性（STA）的捷径需要高度非局域控制哈密顿量。在这项工作中，我们开发了一种方法来实现本地捷径绝热（LSTA）的自旋链，使用本地控制字段的规模多项式与系统的大小，以下通用的临界指数。我们将控制场与约化保真度磁化率联系起来，并利用一维横向伊辛模型来验证我们的一般结果。我们还扩展了我们的分析，以实现LSTA中心自旋模型。
2016-06-13 cond-mat.stat-mech quant-ph
Counterdiabatic Driving for Periodically Driven Systems
本文将变分反绝热驱动推广到周期性驱动的Floquet系统，通过非微扰变分原理构造有效Floquet哈密顿量的局域绝热规范势，实现远离绝热区域的无跃迁驱动，并在二能级、Floquet能带及相互作用模型中验证了高保真快速控制协议。
2024-10-22 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
High-fidelity quantum driving
精确控制量子系统的能力是现代科学许多领域的基本要求，例如量子信息处理和分子系统的相干操纵。通常需要在尽可能短的时间内实现这些量子操纵，以使退相干最小化，并且具有对控制参数波动的大的稳定性。虽然针对速度优化协议导致以植根于海森堡不确定原理的量子速度极限的形式的自然下限，但是针对参数变化的稳定性通常需要系统的绝热跟随。量子控制的最终目标是以100%的保真度制备所需的状态。在这里，我们实验实现了最佳的控制方案，实现了接近完美的保真度的二能级量子系统实现玻色-爱因斯坦凝聚体在光晶格。通过适当地调整系统参数的时间依赖性，我们通过一个捷径协议将初始量子态转换为所需的最终状态，达到与量子力学定律兼容的最大速度。在相反的限制，我们实现了最近提出的无跃迁超绝热协议，其中系统完全遵循瞬时绝热基态。我们表明，超绝热协议是非常强大的参数变化，使他们在实际应用中很有用。
2011-11-07 cond-mat.soft quant-ph
Cluster state generation in one-dimensional Kitaev honeycomb model via shortcut to adiabaticity
我们提出了一种方法来获得计算上有用的资源状态，也被称为集群状态，基于测量的量子计算，通过无跃迁量子驱动算法。其思想是将系统冷却到其独特的基态，并调整一些控制参数以达到计算上有用的资源状态，该状态处于简并基态之一。即使在模型哈密顿量中已经存在一组守恒量，这防止了瞬时状态进入任何其他本征态子空间，也不能抑制控制参数以获得期望的状态。在这种情况下，国家不会发展。通过引入快捷哈密顿量，我们以快进的方式得到了团簇态。我们在一维Kitaev蜂窝模型中详细阐述了我们的建议，并表明反绝热驱动所需的辅助哈密顿量是M体相互作用。
2018-03-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Three-level spin system under decoherence-minimizing driving fields: Application to nitrogen-vacancy spin dynamics
在一般三能级问题的框架内，研究了由一组强度递减的连续场组成的特殊类型的外部驱动情况下氮空位（NV）自旋的动力学.这样的集合已经被提出用于最小化相干损失。每个具有较小强度的新驱动场被设计成防止由具有较大强度的前一步骤处的驱动场引起的波动。我们表明，确实这种特殊类型的外部驱动最大限度地减少了损失的连贯性，使用纯度和熵作为量化为此目的。作为一个例子，我们研究了由于周围的$^{13}$ C核的自旋浴的NV自旋的相干损失。
2014-09-06 quant-ph
Polynomial scaling enhancement in ground-state preparation of Ising spin models via counter-diabatic driving
自旋系统基态的制备是量子计算中的一个基本操作，也是绝热量子计算的基础。这种形式的量子计算受制于绝热定理，而绝热定理又构成了基本的速度限制。我们表明，通过采用非绝热转换通过计数器非绝热驱动不太严格的绝热性的要求适用。对于不同的伊辛自旋模型，我们证明了在基态保真度中，与绝热对应物相比，本地和多自旋计数器非绝热驱动的标度优势。
2021-09-10 quant-ph
Tuning the initial phase to control the final state of a driven qubit
该研究聚焦受驱量子比特的LZSM单通道动力学，发现初始叠加态的相位差可引发干涉，实现目标态完全局域化，还可通过调控系统参数实现量子相干控制。
2024-01-31 cond-mat.mes-hall quant-ph
Accelerated adiabatic passage of a single electron spin qubit in quantum dots
本文在栅极定义半导体量子点中实验实现无跃迁量子驱动绝热捷径，将单电子自旋量子比特的绝热态转移加速逾两倍，并通过展宽反绝热驱动补偿退相位误差，实现97.8%保真度。
2024-01-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Transforming spin chains with a continuous driving field
一个连续的正弦控制场被用来适当地变换量子自旋链。特别地，我们能够将量子伊辛链转换为量子XY模型，并将XY模型转换为XYZ自旋链。我们应用的控制场也可以减轻噪声对自旋链的影响。我们展示了这些自旋链变换如何用于量子态转移和纠缠产生。
2021-11-29 quant-ph
Fast-forward adiabatic quantum dynamics of XY spin model on three spin system
讨论了利用Masuda和Nakamura提出的快速向前方法加速XY自旋模型绝热量子动力学的方法。加速方案是在原哈密顿量基础上增加驱动哈密顿量，并利用大的时间尺度因子和绝热参数进行加速，从而在更短的时间内实现绝热量子动力学。加速绝热动力学首先假设驱动哈密顿量的候选者由成对交换相互作用和磁场组成。驱动哈密顿项乘以速度函数与原始哈密顿量一起给出绝热态的快进驱动。我们将我们的方法应用到XY自旋模型，考虑Kagome晶格上的三个自旋系统。在该模型中，我们得到了最近邻和次近邻的XY对交换相互作用作为驱动相互作用加入到原哈密顿量中，以加速绝热运动.在快进方案中，这种成对的驱动相互作用保证了加速状态的完全保真度。
2023-01-22 quant-ph
Protecting qubit coherence by spectrally engineered driving of the spin environment
现代量子技术关键依赖于减轻量子退相干的技术;这些技术可以是被动的，例如通过材料工程实现，或者是主动的，通常通过施加到量子位的脉冲单色驱动场实现。使用固态缺陷自旋耦合到微波驱动的旋转浴，我们实验证明了一种退相干缓解方法的基础上，光谱工程的环境噪声与多色驱动波形，并表明它优于单色技术。结果与定量建模一致，并使用应用于环境而不是量子位的定制设计的波形打开了主动退相干保护的路径。
2021-01-24 quant-ph
Acoustically driving the single quantum spin transition of diamond nitrogen-vacancy centers
利用高品质因数的3 GHz体声波谐振器器件，我们演示了声驱动金刚石NV中心的单量子自旋跃迁（$\left|m_{s}=0\right>\leftrightarrow\left|\pm1\right>$），并表征了相应的应力敏感性。一个关键的挑战是将器件电流产生的无意磁驱动场与器件内的有意应力驱动分开。我们量化这些驱动领域独立使用拉比光谱之前，研究更复杂的情况下，两者都是共振与单量子自旋跃迁。通过建立一个等效电路模型来描述设备的电流和机械动力学，我们定量模拟实验，以建立它们的相对贡献，并与我们的结果进行比较。我们发现NV中心自旋单量子跃迁的应力敏感性约为双量子跃迁的$\sqrt{2}(0.5\pm0.2)$倍（$\left|+1\right>\leftrightarrow\left|-1\right>$）。虽然双量子基中的声学驱动对于量子增强感测应用是有价值的，但是双量子驱动缺乏操纵NV中心自旋脱离$\left|m_{s}=0\right>$初始化状态的能力。我们的研究结果表明，有效的全声学量子控制NV中心是可能的，是特别有前途的传感应用，受益于紧凑的足迹和位置选择性的声学设备。
2020-03-06 quant-ph
Two-axis spin squeezing of two-component BEC via a continuous driving
在二分量BEC中，单轴扭转哈密顿量导致自旋压缩，其极限与原子数成$N^{-\frac{2}{3}}$比例。我们提出了一个方案，将单轴扭转哈密顿量转化为双轴扭转哈密顿量，导致增强的自旋压缩$\propto N^{-1}$接近海森堡极限。该方案不需要脉冲序列，只需一个连续的驱动场就可以实现单轴扭转哈密顿量的变换，因此具有很好的实验实现前景。未来的量子信息处理和量子精密测量可能会受益于这种方法。
2014-12-17 quant-ph
Heisenberg-limited spin-squeezing via bosonic parametric driving
由失谐腔产生的自旋-自旋相互作用是产生高纠缠自旋压缩态的标准机制。我们在这里展示了如何在腔体上引入弱失谐参数（双光子）驱动器提供了一个强大的手段来控制诱导相互作用的形式。在没有驱动的情况下，诱导相互作用不能产生海森堡极限自旋压缩，但弱的优化驱动会产生理想的双轴扭转相互作用和海森堡极限压缩。参数驱动在耗散受限的情况下也是有利的，并且能够实现替代绝热方案，该方案可以制备最佳压缩的Dicke状态。我们的方案是兼容的一些平台，包括固态系统的自旋系综耦合到超导量子线路或机械模式。
2020-03-06 quant-ph
