A logical qubit in a linear array of semiconductor quantum dots
我们设计并分析了一个由半导体量子点中电子自旋线性阵列组成的逻辑量子比特。为了避免完全控制二维量子点阵列的困难，我们对一维硅量子点线进行了自旋控制和纠错。控制速度和效率通过一个方案来保持，在该方案中，使用用于磁共振的宽带微波脉冲来全局地控制电子自旋状态，同时通过相邻点之间的交换相互作用的局部电控制来提供两个量子位门。采用两个、三个和四个量子比特码的纠错适用于具有最近邻门的量子比特的线性链。我们估计误差校正阈值为1 e-4。此外，我们描述了一系列的实验，以验证从四个耦合点的近期设备上的方法。
2017-02-28 quant-ph
Quantum Computation and Bell-state Measurement with Double-Dot Molecules
我们提出了一个双点分子的量子计算架构，其中量子比特被编码在分子的两个电子的自旋态。通过将每个分子内的两个点垂直于量子位标度线排列，相邻量子位之间的相互作用大大简化，并且多量子位系统的标度变得简单。由于可以通过调节两个点之间的电势偏移来方便地在任何两个相邻分子之间打开和关闭伊辛模型有效相互作用，因此可以实现通用双量子位门，而不需要对点之间的隧道耦合进行时间依赖性控制。对于这样排列的量子分子，我们还提出了一种对双点单重态和三重态编码的量子比特的Bell态测量方案。
2007-08-18 quant-ph
One- and two-dimensional N-qubit systems in capacitively coupled quantum dots
利用电容耦合量子点中的库仑阻塞效应可以构造具有反铁磁伊辛相互作用的N量子比特系统。从隧穿哈密顿量出发，我们从理论上证明了弱耦合量子点阵列的隧穿哈密顿量可以简化为核磁共振（NMR）谱的隧穿哈密顿量。量子操作仅通过施加电脉冲序列来进行。因此，在NMR光谱学和NMR量子计算机中开发的各种误差校正方法在不使用磁场的情况下是适用的。定量地讨论了N量子比特系统中一种可能的测量方案。
2001-09-04 quant-ph
Implementing controlled-NOT gate based on free spin qubits with semiconductor quantum-dot array
基于半导体量子点中的电子自旋作为量子比特，在固体纳米结构中构造了一种新的量子控制非门（CNOT），而无需借助自旋-自旋相互作用。利用单电子隧穿技术和相干量子点元胞自动机结构产生辅助电荷纠缠态。利用辅助电荷纠缠态作为中间态，我们得到了一个自旋纠缠态，并设计了一个仅利用单自旋旋转的CNOT门。
2007-08-19 quant-ph
Qubit gates with simultaneous transport in double quantum dots
将双量子点中的单电子在磁场中的自旋作为四能级系统考虑。通过描述自旋-轨道耦合引起的自旋守恒隧道和自旋翻转导致的电子在势极小值之间的运动，我们基于四维（4D）旋转的几何形状反向设计了比绝热更快的状态操纵操作。特别是，我们展示了如何在同时执行所需自旋旋转的量子点之间传输量子比特。
2018-09-24 quant-ph
Electrically tunable quantum interfaces between photons and spin qubits in carbon nanotube quantum dots
提出了一种基于光机械谐振器和悬浮碳纳米管量子点中自旋-轨道诱导相互作用实现光子量子比特和自旋量子比特相互转换的量子接口新方案。该接口实现了量子自旋转换器，并进一步实现了局部电子自旋量子比特的电操纵，这为量子网络中两个远程量子节点之间的状态传输协议的全电控制奠定了基础。我们数值评估的状态转移过程，并着手估计每个耦合强度的操作的准确性的影响。
2016-05-21 quant-ph
Measurement-free implementations of small-scale surface codes for quantum dot qubits
量子纠错方案的性能敏感地依赖于量子比特的物理实现和各种操作的实现。例如，在量子点自旋量子位中，读出通常比门操作慢得多，并且严重依赖于校正子测量的常规表面码实现因此可能具有挑战性。然而，量子点量子位的快速准确重置-无需读出-可以通过隧道到水库来实现。在这里，我们提出了小规模的表面码实现，其中的综合征测量被Toffoli门和量子位复位的组合所取代。对于量子点量子比特，这使得比基于测量的方案更快的纠错成为可能，但是需要额外的辅助量子比特和非最近邻相互作用。我们已经进行了两种不同的编码方案的数值模拟，获得错误阈值的顺序为$10^{-2}$的一维架构，只纠正位翻转错误，和$10^{-4}$的二维架构，纠正位和相位翻转错误。
2017-08-29 quant-ph
Non-Markov dynamics and phonon decoherence of a double quantum dot charge qubit
研究了双量子点（DQD）电荷量子比特与声学声子池耦合时的退相干时间。我们分别考虑声学压电以及变形耦合声子浴中的量子位环境。用两种方法计算了退相干时间。一种是基于准绝热传播子路径积分（QUAPI）的方法，另一种是基于Bloch方程的方法，并对两种方法的结果进行了比较。结果表明，DQD电荷量子比特的理论消相干时间比实验报道的结果短。这意味着声子耦合到量子比特的作用是次要的，导致量子比特的退相干。
2006-04-24 quant-ph
Quantum computation with quantum-dot spin qubits inside a cavity
利用嵌入微腔中的量子点的导带电子自旋量子比特，通过双通道拉曼相互作用实现了通用的量子门。所有的门操作是独立的腔模式状态，\emph{i.e.}，不敏感的热腔场。单独寻址和腔介导的相互作用的有效开关在这里是直接可能的。同时，门操作也可以并行进行。选择性量子比特所需相互作用的简单实现使得当前方案更适合于可扩展的量子计算。
2007-12-19 quant-ph
Generation of three-qubit entangled states using coupled multi-quantum dots
利用解析方法讨论了耦合量子点系统中产生最大纠缠态的机制。这些态的可靠产生对于实现基于固态的量子信息方案至关重要。该签名源自非常弱的场脉冲或远偏离共振效应，其可以使用目前正在开发的技术来实现。结果示出了一个特定的宽禁带半导体量子点系统，如硒化锌（ZnSe）的量子点的应用程序。
2006-08-28 quant-ph
Phonon-mediated generation of quantum correlations between quantum dot qubits
我们研究了两个激子量子点量子比特之间由于与同一声子环境相互作用而产生的量子关联。这样的产生是由于在有限温度下的纯退相过程中，每个激子与声子环境纠缠。我们发现，在很宽的温度范围内，量子关联是由于相互作用而产生的。所产生的相关量的温度依赖性显示出权衡型行为;对于小的温度，量子比特状态的声子诱导的扰动太小而不能导致两量子比特状态的明显变化，因此，所产生的相关量很小，而对于大的温度，纯退相不伴随着量子比特和环境之间纠缠的产生，所以环境不能调节量子比特之间的量子关联。
2016-04-05 quant-ph
An optimal single-electron charge qubit for solid-state double quantum dots
利用GPU加速求解含时薛定谔方程，研究了固态双量子点（DQD）系统的最佳单电子电荷量子比特，并分析了其在含时线性失谐下的动力学行为.最佳量子比特的基态被定义为零偏压下DQD的最低能量成键态和反键态的对称和反对称线性组合。与由非耦合DQD的两个局部基态定义的电荷量子比特相反，这种基础的选择导致所得动力学与理想化的两态模型具有最大重叠。我们的最佳量子位基态不局限于单个量子点，因此，初始化量子位需要特定的门脉冲序列，以将系统从DQD的初始基准状态带到逻辑$0$或$1$。我们确定这个序列使用的脉冲，将预期的实验有限的上升时间。我们还展示了如何使用自旋回波型脉冲在布洛赫球上执行任意单量子比特操作，使我们能够用最多两个单脉冲获得任何量子比特状态。通过确定在其中一个点中找到电子的概率来实现最佳量子比特的测量。
2016-03-16 quant-ph
Assessment of a silicon quantum dot spin qubit environment via noise spectroscopy
保持足够长的相干性以执行有意义的计算是大规模量子计算机实现途径上的主要挑战之一。来自环境的噪声是退相干的主要影响因素，但可以通过工程设计和控制解决方案来减轻。然而，这只有在彻底了解主要噪声源及其频谱之后才有可能。在本文中，我们采用硅量子点自旋量子比特作为一个噪声器件来研究量子比特所经历的噪声环境。我们比较了这种量子比特与硅量子比特中注入的磷施主在相同的环境和测量设置下对电噪声的敏感性。我们的研究结果表明，正如预期的那样，量子点自旋量子比特是更敏感的电噪声比施主自旋量子比特由于较大的斯塔克位移，和噪声光谱数据显示在中频（2-20 kHz）的显着的电荷噪声贡献。
2018-05-25 quant-ph
Entanglement creation in semiconductor quantum dot charge qubit
我们从理论上研究了单点和双点中两电子和三电子散射中量子关联的出现。的单粒子状态之间的纠缠形成的传输共振所发挥的关键作用。散射粒子波函数的反射和透射分量都用于评估入射载流子和点中的束缚粒子之间的量子相关性。我们的研究为半导体量子点结构中库仑散射引起的退相干效应的分析提供了指导。
2010-06-03 quant-ph
Open quantum system description of singlet-triplet qubits in quantum dots
我们建立了一个理论模型来描述GaAs量子点中单重态-三重态量子比特的耗散动力学。利用实验获得的共点[M. D. Shulman等人，Science 336，202（2012）]作为指导，我们发现每个逻辑量子比特在模拟$1/f^α$噪声的随机电报噪声（RTN）的作用下波动。我们还研究了作为RTN的振幅，RTN的相关时间，状态的准备时间，和两个量子比特耦合的函数的并发的动力学。此外，我们还发现两个量子比特的耦合以及制备时间对纠缠耗散动力学有很大的影响，这两个物理量都可以用来增强单重态-三重态量子比特之间的纠缠.
2017-01-11 quant-ph
Effective Hamiltonian for two interacting double-dot exchange-only qubits and their controlled-NOT operations
双点纯交换量子位代表了固态实现中高速和简单制造之间的一种有前途的折衷。利用分布在双量子点中的三个电子组成的一对相互作用的双量子点交换量子比特来实现受控非（CNOT）操作。复合系统的有效哈密顿模型仅由自旋对之间的交换相互作用表示。因此，演化算子具有简单的形式，并且代表了实现CNOT门的操作序列的研究的起点。两种不同的几何配置的对被认为是，和一个数值混合单纯形和遗传算法。我们比较了非物理的情况下，所有的相互作用是可控的，从外部和现实的条件下，点内的相互作用是固定的几何系统。在后一种情况下，我们发现CNOT序列的几何配置，我们认为一个量子比特系统中的电子被静电限制在两个量子点的硅纳米线。利用自旋密度泛函理论为基础的模拟器上的基本参数控制的量子比特的纳米线和栅极的几何尺寸的影响进行了研究。因此，CNOT门的性能进行评估。
2015-01-23 quant-ph
Deterministic CNOT Gate on electron qubits using quantum-dot spins in double-sided optical microcavities
提出了一种在静态电子自旋量子比特上构造确定性CNOT门的方案，该方案允许在固态系统中进行确定性可扩展的量子计算，其中，量子比特由被限制在双面光学微腔中的带电量子点中的过剩电子表示，而单光子则起媒介作用.此外，我们的装置可以工作在弱耦合和强耦合制度，但只有当侧漏腔损耗的比例是低的实现高的结晶度。最后，我们评估该设备的可行性，并表明它可以实现与当前的技术。
2012-06-08 quant-ph
Single-shot readout of a driven hybrid qubit in a GaAs double quantum dot
我们报道了一种基于单次激发的GaAs双量子点中三个电子形成的半导体混合量子比特的投影读出。量子位操作和读出条件之间的电压控制的绝热转变允许量子态的高保真映射。我们表明，在弛豫时间与隧穿时间（~ 50）和单重态-三重态分裂与热能（~ 20）的大比例允许能量选择性隧穿为基础的自旋-电荷转换与读出可见度~ 92.6%。结合交流驱动，我们证明了高可见度的相干拉比和拉姆齐振荡的混合量子位在GaAs中。此外，我们讨论了在其他材料，包括硅中使用的方法的一般性。
2021-06-26 quant-ph
Improving Intrinsic Decoherence in Multi-Quantum-Dot Charge Qubits
在自旋玻色子模型和Born-Markov近似下讨论了多个横向量子点构成的电荷量子比特的退相干。我们考虑了与体声子模耦合引起的内禀退相干。两种不同的量子点配置进行了研究：（i）三个量子点在一个环形几何与一个过剩的电子总数和（ii）量子点阵列的计算基态形成多极电荷配置。对于三点量子位，我们证明了通过单独调谐栅极电压来执行一个和两个量子位操作的可能性。与Dijuenzo { \it et al.}的提议相比，涉及线性三点自旋量子位，三点电荷量子位允许两量子位操作的开销更少。对于小的点间隧道振幅，三点量子位的$Q$因子远高于双点系统获得的因子。与双点量子位相比，高多极点配置在低操作频率下的退相干也大幅降低。
2007-12-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Two-Qubit Pulse Gate for the Three-Electron Double Quantum Dot Qubit
栅控双量子点的三电子结构为量子信息处理提供了一种很有前途的量子比特。我提出了一个两量子比特纠缠门使用脉冲门控操作程序。高保真纠缠操作的要求相当于已成功实现的脉冲选通单量子位操作的要求。这种双量子比特门完成了三电子双点量子比特的全脉冲门控操作的通用集合，并为实现量子计算的可扩展设置铺平了道路。
2015-01-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Two-electron quantum dots as scalable qubits
我们发现，两个电子被限制在一个正方形半导体量子点有两个孤立的低位能量本征态，这有可能形成可扩展的计算元素（量子比特）的基础。初始化、单量子位和双量子位通用门以及读出使用静电门和磁场执行。双量子位变换是通过相邻点上的电子之间的库仑相互作用来执行的。选择的初始状态和随后的非对称调谐的隧道能量参数对相邻的点控制这种相互作用的效果。
2002-09-04 cond-mat quant-ph
Optical Manipulation of Quantum Dot Electron Spin Qubits Using Microcavity Quantum Well Exciton-Polaritons
在本文中，我们介绍和分析了一种新的系统设计，基于量子点的量子位，同时支持可扩展的单量子位和双量子位门，和单次量子位测量。所有三个关键过程（单量子位门、双量子位门和量子位测量）都依赖于每个量子点中的电子与位于量子点附近的量子阱中形成的激子-极化激元之间的相互作用。我们提出的系统的一个关键的新功能是使用极化激元陷阱，我们表明，增强了量子点-量子阱相互作用的一个因素10，从而导致$100 \times$更快的两个量子位门。我们还介绍了一种新的单量子位门，它是基于光学和微波控制的组合，这是在相同的设备和系统配置中支持的其他操作，相比之下，传统的单量子位门，是基于全光控制。
2017-05-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Hybrid Exchange Measurement-Based Qubit Operations in Semiconductor Double Quantum Dot Qubits
基于测量的量子计算（MBQC）以物理量子比特的多项式增加为代价，承诺与量子纠错码的自然兼容性。MBQC提案主要集中在光子系统上，其中2量子比特门是困难的。另一方面，量子点中的半导体自旋量子比特通过交换相互作用提供快速的2量子比特门。在基于交换的量子计算中，与其他固态量子比特一样，泄漏到更高的状态是一个必须减轻的严重问题。在这里，提出了两种混合测量交换方案，其量化了MBQC对基于量子点的量子计算的益处。在单重态-三重态基础上测量双量子点编码的量子比特，以及量子比特间和量子比特内交换相互作用，用于执行一个和两个量子比特操作。这两种方案都抑制了单个量子位自旋态泄漏误差，提供了快速的门时间，并且只需要可控的交换耦合，直到已知的相位和泡利校正。
2023-01-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Maximal tripartite entanglement between singlet-triplet qubits in quantum dots
双量子点中的单重态-三重态是很有希望的量子比特实现，电容耦合可以用来在这些量子比特之间产生纠缠。我们提出了一个三角形结构的单重态-三重态纠缠三量子比特门。我们使用一个真实的微观模型模拟表明，一个最大纠缠Greenberger-Horne-Zeilinger态可以产生的量子比特下的交换演化。此外，我们对门操作的分析可以用来提取实现这一点所需的实际实验脉冲序列。
2013-10-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Entangling spin and charge degrees of freedom in semiconductor quantum dots
在这篇理论手稿中，我提出了一个在三角形三重量子点结构中纠缠单电子半导体自旋量子比特和单电子半导体电荷量子比特的方案。三个量子点中的两个用于定义单电子半导体电荷量子比特。此外，自旋量子位嵌入在第三量子点的塞曼子能级中。将单量子位门与纠缠CNOT门组合允许构建SWAP门，并且因此使用半导体自旋量子位作为半导体电荷量子位的长寿命存储器。
2022-03-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Three individual two-axis control of singlet-triplet qubits in a micromagnet integrated quantum dot array
本文报道了在GaAs栅定六重量子点阵列中的两个电子自旋量子比特的单独约束和双轴量子比特操作。作为多量子比特操作的第一步，我们展示了三个单重态-三重态量子比特的相干操作，在所有双点位置显示欠阻尼拉莫尔和拉姆齐振荡。我们提供了一个准确的测量站点站点依赖的场梯度和均方根电磁噪声，我们讨论了简单的矩形微磁体在多个量子点阵列中的实际应用的充分性。我们还讨论了目前的限制和可能的策略，实现同时多多量子比特操作的扩展线性阵列。
2020-10-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
High fidelity ac gate operations of the quantum dot hybrid qubit
硅中的半导体量子点是有前途的量子位，因为长的自旋相干时间和它们的可扩展性潜力。然而，这样的量子位具有完整的电气控制和高于量子纠错的阈值的量子位尚未实现。我们从理论上证明了量子点混合量子比特的交流门操作可以达到阈值保真度。这个量子位由三个电子组成的双点，是电控的，不需要磁场，以GHz的门速度运行。我们分析了1/f电荷噪声在这个量子比特引起的退相干，发现隧道耦合和失谐的参数制度，最大限度地减少量子比特频率的电荷噪声依赖，并确定最佳的工作点，驱动失谐和隧道耦合的交流门操作。
2016-03-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Swap Test with Quantum-Dot Charge Qubits
我们提出了在双量子点中使用一个电荷量子位来实现交换测试。交换测试是量子机器学习和其他应用中的基本量子子例程，用于通过测量辅助量子位来估计两个未知量子态的保真度。我们的方案使用了一个可控的三量子比特门，这是自然的量子点电荷量子比特。它允许我们实现交换测试，电路深度为六层，估计门时间小于3 ns，低于双量子点的相干时间。这项工作为增强半导体量子比特中量子机器学习开发的工具箱铺平了道路。
2021-12-31 cond-mat.mes-hall quant-ph
Electrically-protected resonant exchange qubits in triple quantum dots
提出了一种利用三重量子点中的三个自旋组成的量子比特进行量子计算的调制微波方法。这种方法包括单量子位和双量子位门，由于对高频电场具有窄带响应的操作点，这些门被保护免受低频电噪声的影响。此外，现有的双量子点进展，包括通过自旋到电荷转换的稳健制备和测量，可以立即应用于新的量子位。最后，高频耦合中隐含的电偶极子项使超导微波谐振器能够实现强耦合，从而产生更强大的双量子比特门。
2013-04-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Fast Two-Qubit Gates in Semiconductor Quantum Dots using a Photonic Microcavity
量子计算的实现需要快速的单量子位和多量子位量子门操作。在光控量子点量子比特的情况下，满足量子计算中所有要求的远程两个或多个量子比特操作的理论设计还不可用。我们已经开发了一种快速，远程两量子比特门的设计，通过使用量子点腔系统的激发态的光子微腔模式介导，以满足这些需求。这种设计不需要相同的量子位，它与可用的光诱导单量子位操作兼容，并且它为可扩展的架构提供了机会。我们表明，门保真度可以超过90%的实验访问系统。
2013-01-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Experimental realization of the one qubit Deutsch-Jozsa algorithm in a quantum dot
我们对单个自组装半导体量子点进行了量子干涉实验。点中单个激子的存在或不存在提供了我们以飞秒时间分辨率控制的量子位。我们结合一组量子操作来实现单量子比特Deutsch-Jozsa算法。结果表明，在半导体量子点中利用超快光控制实现单量子比特量子逻辑是可行的。
2004-03-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
High-fidelity entangling gate for double-quantum-dot spin qubits
半导体中的电子自旋是有希望的量子比特，因为它们的长相干时间使近10^9相干量子门操作成为可能。然而，开发可扩展的高保真双量子比特门仍然具有挑战性。在这里，我们展示了一个纠缠门之间的两个双量子点自旋量子位在GaAs中，通过使用磁场梯度之间的两个量子点在每个量子位，以抑制退相干由于电荷噪声。当磁梯度主导电子之间的电压控制交换相互作用时，量子比特相干时间增加一个数量级。使用随机基准测试和自洽的量子测量，状态和过程断层扫描，我们测量单量子位门的保真度约为99%和纠缠门保真度为90%。在未来，在无核自旋材料（如Si）中操作具有大梯度的双量子点自旋量子比特，应该能够实现超过容错量子信息处理阈值的双量子比特门保真度。
2016-08-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dephasing of Exchange-coupled Spins in Quantum Dots for Quantum Computing
半导体量子点中的自旋量子比特为量子信息处理带来了可扩展性和长相干时间的希望。一种重要的半导体量子比特系统是捕获两个电子或空穴的双量子点，其自旋态编码通过交换相互作用耦合的单重态-三重态量子比特或两个单自旋量子比特。本文报道了双量子点中两个交换耦合自旋的自旋退相研究进展。我们首先讨论了基于交换作用的门定义量子点或施主原子中的双量子比特门和量子比特编码方案。然后，我们报道了单重态-三重态量子比特和双量子比特门的自旋退相研究进展。进一步讨论了抑制自旋退相的方法。对自旋退相的理解可以为实现基于自旋的量子计算的高保真量子门提供见解。
2021-09-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Fermion-parity qubit in a proximitized double quantum dot
本文提出在约瑟夫森结中的双量子点里编码局域费米子宇称作为量子比特，利用最佳工作点实现零电荷偶极矩以抑制电荷噪声退相干，并给出初始化、读出及单双量子比特门方案。
2024-06-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
Pulse-gated quantum dot hybrid qubit
由双量子点中的三个电子形成的量子点混合量子位具有高速的潜力，因为存在量子位变得类似电荷的能级交叉。在这里，我们展示了如何充分利用脉冲门控方案中的能级交叉，该方案将自旋量子位分解为一系列电荷跃迁。我们开发一个和两个量子位直流量子门，比以前提出的交流门更简单。我们得到的控制序列的封闭形式的解决方案，并表明，这些亚纳秒门可以实现高quantiities。
2012-07-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Two qubit gate with macroscopic singlet-triplet qubits in synthetic spin-one chains in InAsP quantum dot nanowires
本文提出在InAsP量子点纳米线的合成自旋一链中，利用宏观拓扑保护单态-三态量子比特实现双量子比特门的理论，通过精确对角化和MPS工具验证低能行为，并演示了两种高精度门生成方法。
2024-04-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum control of a model qubit based on a multi-layered quantum dot
在这项工作中，我们提出了一个模型量子比特，其基态是一个多层量子点的本征态。结果表明，适当设计的量子点在含时驱动下，量子比特态具有良好的动力学性质，特别是简单的正弦驱动就足以在量子比特态之间获得高质量的拉比振荡.此外，即使在非谐振条件下，也可以以非常低的泄漏执行状态之间的切换。从这个意义上说，量子比特的量子控制在某些扰动下是鲁棒的，并且可以用简单的方法实现。
2013-01-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Universal set of quantum gates for double-dot spin qubits with fixed interdot coupling
在非均匀磁场作用下，我们提出了一套适用于双量子点中由两个电子自旋实现的单重态-三重态量子比特的通用门操作。所有的栅极操作都是通过利用电偏置切换两个点之间的电位偏移来实现的，并且不需要对点之间的隧道耦合进行时间依赖性控制。我们分析了双电子动力学，并计算了作为所施加的电偏压的函数的有效量子比特旋转角。我们提出了明确的门序列的单量子比特旋转两个正交轴，和CNOT门序列，完成通用门集。
2007-02-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Gate fidelity comparison in semiconducting spin qubit implementations affected by control noises
报道了在不同控制误差下，量子点和施主中不同自旋量子比特类型的门的量子效率的比较。我们研究了五种量子比特类型，即量子点自旋量子比特、双量子点单重态-三重态量子比特、双量子点混合量子比特、施主量子比特和量子点自旋施主量子比特。对于每一个，我们推导出解析的时间序列，实现单量子比特旋转沿主轴的布洛赫球。利用高斯噪声模型估计了控制误差对门保真度的影响。然后，我们通过使用一组实际的控制幅度的误差参数值，比较了由于脉冲定时误差而导致的量子比特实现之间的门延迟。
2018-10-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Effective Hamiltonian for the hybrid double quantum dot qubit
由双量子点中的三个电子形成的量子点混合量子位代表了用于单量子位和双量子位量子逻辑端口的固态实现的高速和简单制造之间的有希望的折衷。我们推导出的Schriffi-Wolff有效哈密顿量，描述了一个简单而直观的方式，通过结合一个哈伯德类模型与投影算子方法的量子比特。这样，Hubbard型哈密顿量就转化为电子对之间交换耦合作用的等价表达式。利用有效哈密顿量导出系统的动力学行为及其在布洛赫球上的本征态，以产生量子逻辑端口的量子比特操作。一个现实的实现在硅和量子位与检测器的耦合进行了讨论。
2013-06-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Single-shot latched readout of a quantum dot qubit using barrier gate pulsing
University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；Intel Corporation（英特尔公司）；HRL Laboratories, LLC.（HRL实验室有限公司）；University of New South Wales（新南威尔士大学）
本文提出了一种利用屏障门脉冲动态控制量子比特与蓄水池隧道速率的方法，用于单次测量量子点量子比特，并减少了相干拉莫尔振荡测量中的量子比特重置时间。
2026-02-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
Efficient C-Phase gate for single-spin qubits in quantum dots
双量子比特相互作用是量子信息处理的核心。对于半导体量子点中的单自旋量子比特，交换门一直被认为是自然的双量子比特门。最近在耦合的量子点系统中集成磁场或g因子梯度允许控制相位（C相）门的一步鲁棒实现。我们分析了在现实条件下可以获得的C相门持续时间和精度，包括电荷和核场波动的影响，并发现门错误概率低于10-4，可能允许容错量子计算。
2011-05-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Entanglement and Quantum Gate Operations with Spin-Qubits in Quantum Dots
本文简要介绍了量子点中可区分粒子间的量子纠缠的概念，并回顾了最近提出的利用量子点中的自旋量子比特进行固态量子计算的方案。自旋实现量子比特的电子的不可区分的特性引起了进一步的纠缠状量子关联。我们总结了最近的结果，这种类型的量子关联的不可区分的粒子。
2001-10-08 cond-mat quant-ph
Decoherence by electromagnetic fluctuations in double-quantum-dot charge qubits
我们讨论了由两个横向量子点组成的电荷量子比特中由于电磁涨落引起的退相干。我们使用一个有效的电路模型来评估量子位设置中电压波动的相关性。这些相关性使我们能够估计量子比特系统的能量（T1）和相位（T2）弛豫时间。我们的理论估计的品质因数，由于退相电磁波动产生的值远高于那些在最近的实验中发现的，表明其他来源的退相干发挥主导作用。
2010-09-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Adiabatic steering and determination of dephasing rates in double dot qubits
提出了一种利用相干微波脉冲在双量子点中制备任意叠加量子态的方案。求解运动方程的点密度矩阵，我们发现，这种叠加的失相率可以定量推断从额外的电子电流脉冲，出现由于可控击穿的相干布居陷阱的点。
2001-04-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Tunable charge qubit based on barrier-controlled triple quantum dots
我们提出了一个可调电荷量子位的理论提案，托管在三重量子点中。操作仅通过改变三个点之间的两个势垒的高度来执行，而所有三个点的能量是固定的。我们已经发现，当两个势垒的相对高度改变时，执行单量子位门的旋转轴的方向可以改变。另一方面，可以通过同时升高或降低两个屏障来调整相应的旋转速度。因此，我们的建议允许通过全电气控制的电荷量子比特的旋转轴和旋转速度的可调谐性，这可能有助于在这些设备中实现量子算法。
2018-10-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
High-Fidelity Entangling Gates for Quantum-Dot Hybrid Qubits Based on Exchange Interactions
量子点混合量子比特利用了扩展的电荷噪声最佳点，该最佳点抑制了失相，并且使得高保真单量子比特门的实验实现成为可能。然而，目前提出的双量子比特门需要将量子比特从它们的最佳点调出来。在这里，我们提出了一种基于交换相互作用的双混合量子比特耦合方案，该方案允许量子比特始终保持在其最佳点。通过量子比特间的隧道耦合来控制相互作用。通过模拟这种门在现实的准静态和$1\!/\!f$电荷噪声的存在下，我们表明，我们的方案应使长度为$\sim$ 5~ns的受控$Z$门，和长度为$\sim$ 7~ns的Z-CNOT门，两者都具有$>$ 99.9\%。
2020-01-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Enabling Modularity for Spin Qubits via Driven Quantum Dot-Mediated Entanglement
University of Rhode Island（罗德岛大学）
本文提出利用驱动电场的量子点实现自旋量子比特纠缠，展示了一种无需复杂脉冲序列的快速通用纠缠门，结合先前研究的远距离纠缠方法，实现量子信息处理的模块化。
2026-04-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
All-electric qubit control in heavy hole quantum dots via non-Abelian geometric phases
我们证明了如何非阿贝尔几何相位可以用来普遍处理自旋量子比特在重空穴量子点在没有磁场。一个依赖于时间的电四极场被用来执行任何所需的单量子比特操作凭借非阿贝尔holonomy。在所提出的操作期间，表示量子比特的时间相关的两能级系统的简并不分裂。由于时间反演对称性被保留，并且已知超精细耦合在基于重空穴的自旋量子比特中很弱，因此我们预计在所提出的设置中会有很长的相干时间。
2012-02-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Ultra-dispersive resonator readout of a quantum-dot qubit using longitudinal coupling
本文通过纵向耦合机制，在量子比特与谐振器频率失谐约10 GHz的超色散区域中，成功实现了对量子点混合量子比特的读出，展示了纵向耦合在半导体量子比特运行中的潜力。
2025-01-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Materials for Silicon Quantum Dots and their Impact on Electron Spin Qubits
量子计算机有可能有效地解决物流、药物和材料设计、金融和网络安全方面的问题。然而，为了纠正量子操作中不可避免的错误，需要数百万个量子比特。在这种情况下，栅极定义的硅量子点中的电子自旋是编码量子位的有力竞争者，利用微电子行业的专业知识制造具有纳米级电极的密集芯片。然而，商业制造的晶体管中使用的复杂材料组合将对脆弱的量子位产生非常不同的影响。我们在这里回顾了对量子比特性能和可变性有直接影响的材料的一些关键特性。
2021-07-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Proposal of a full Bell state analyzer for spin qubits in a double quantum dot
提出了一种双量子点中自旋量子比特的全Bell态测量方案。我们的方案包括泡利自旋阻塞测量和双轴电子自旋共振。为了消除塞曼场的平均，使用g因子工程设计双量子点，使得第一和第二量子点的Landé g因子满足g1=g2。因此，我们可以将三个自旋三重态中的一个交换为自旋单重态，而不会干扰其他态。我们的研究表明，顺序自旋电荷转换使我们能够实现电子自旋量子比特的完整Bell态测量。
2010-04-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
State Initialization of a Hot Spin Qubit in a Double Quantum Dot by Measurement-Based Quantum Feedback Control
提出了一种基于测量的双量子点自旋量子位耦合到超导谐振器中的自旋态初始化量子反馈方案。该协议改进了量子比特状态初始化，因为它能够在更短的时间内稳健地准备自旋，并达到更高的保真度，这可以预先设置。能够预先设置所针对的保真度是一个非常期望的特征，使得量子位初始化更具确定性。本文开发的协议在高温下也是有效的，这对于目前在量子计算机中扩大量子比特数量的努力至关重要。
2022-11-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Two-Qubit Geometric Phase Gate for Quantum Dot Spins using Cavity Polariton Resonance
我们描述了一种实现两量子位几何相位门的设计，通过该设计，限制在相邻量子点中的一对电子发生纠缠。纠缠是光激发激子-极化激元与局域自旋之间库仑交换相互作用的结果。这种光学耦合类似于电子-电子Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida（RKKY）相互作用，提供了具有中等腔品质因数Q的高速、高保真度双量子比特门操作。通过优化光脉冲参数（脉冲宽度和能量），可以减小由于极化激元寿命有限而引起的误差。所提出的设计，使用静电量子点，最大限度地纠缠，并确保可扩展性。
2012-03-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
