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
The universal quantum driving force to speed up a quantum computation -- The unitary quantum dynamics
指出量子力学中的幺正量子动力学是加速量子计算的普遍量子驱动力。这一论断从理论上有力地支持了幺正量子动力学是自然界最基本、最普遍的原理。另一方面，复合量子系统的希尔伯特空间的对称结构是经典计算所不具备的量子计算资源。在幺正量子动力学的基础上，建立了一种新的量子计算加速比理论。量子系统的么正量子动力学和希尔伯特空间的对称结构和性质是导致一般有效量子算法的指数量子计算加速的主要原因。幺正量子动力学对加速量子计算的内在重要性在于，幺正量子动力学具有独特的能力，能够在量子系统的希尔伯特空间的对称结构和量子系统上待解决问题的数学对称结构之间建立有效的相互作用。这种独特的能力可以通过结合希尔伯特空间的对称结构和性质来导致量子计算和经典计算之间的计算能力的本质差异。新的量子计算加速比理论也为现有的基于量子并行原理的高效量子算法提供了指数量子计算加速比的合理机制。现有的量子算法包括隐子群问题量子算法和传统的量子搜索算法，它们的共同特点是Hilbert空间的对称结构对量子算法没有任何有效的影响。这可能是这些量子算法非常特殊并被认为是半经典的主要原因。
2011-11-22 quant-ph
Time-Optimal Universal Control of Two-Level Systems under Strong Driving
我们实验研究了在有限振幅的单个强驱动场下任意单量子比特旋转的时间最优构造。利用金刚石中氮空位中心的辐射修饰态，我们实现了一个强驱动的二能级系统，并获得了四倍于其拉莫尔频率的驱动频率。我们在这个系统上实现了时间最优的通用旋转，使用量子过程层析成像来表征它们的性能，并展示了一个双轴交流磁力测量序列，其脉冲在亚拉莫尔时间尺度上。我们的研究结果为快速量子比特控制和高密度脉冲方案在量子信息处理和量子精密测量领域的应用奠定了基础。
2014-06-09 quant-ph
NV-ensemble enabled microwave/NV parametric amplifier with optimal driving
Akhiezer Institute for Theoretical Physics, NSC KIPT（阿赫伊泽尔理论物理研究所，NSC KIPT）；U.S. Army DEVCOM Army Research Laboratory（美国陆军DEVCOM陆军研究实验室）；University of Massachusetts at Boston（波士顿马萨诸塞大学）；Education and Research Institute “School of Physics and Technology”, Karazin Kharkiv National University（克拉辛哈尔科夫国立大学“物理与技术学院”教育与研究所）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Tulane University（杜兰大学）
研究通过优化驱动方式提升微波与NV集体的参量放大器性能，发现最优驱动为和频谐波之和，四阶谐波驱动使放大率提升22%。
2026-04-14 quant-ph
Exponential Speedup of Quantum Annealing by Inhomogeneous Driving of the Transverse Field
我们表明，对于量子退火，在有和没有纵向随机场的p体相互作用平均场型模型中，某种类型的横向场的非均匀驱动擦除一阶量子相变。由于一阶相变由于指数小的能隙而对量子退火（绝热量子计算）造成严重困难，因此去除一阶相变意味着退火过程的指数加速。本方法可以作为一个简单的协议，量子退火的性能增强，补充非随机哈密顿。
2018-01-06 cond-mat.stat-mech quant-ph
Search for optimal driving in finite quantum systems with precursors of criticality
使用驱动动力学的绝热微扰理论[Phys.Rev.A78，052508（2008）]，我们设计了一种量子态制备方案的层次结构，其在非常长的驱动时间下系统地增加保真度。我们测试这些和其他协议，包括那些基于参数空间的几何分析，在一个单量子位系统和一个完全连接的多量子位系统，在其无限大小的限制几个量子相变。新的协议优于渐近驱动制度，从朗道-齐纳制度的交叉时间以上，其中增加了减少最小能隙沿驱动路径（与系统的大小）。在中时域，所有测试协议的性能是不确定的。
2023-01-12 quant-ph
Parallel Driving for Fast Quantum Computing Under Speed Limits
本文提出协同设计方法选择最佳驱动参数比率，并采用并行驱动同时驱动调制器和量子比特，以提升2Q基础门能力并吸收1Q驱动时间，平均缩短电路持续时间17.84%，降低随机2Q门非保真度10.5%。
2023-03-08 quant-ph
Driving Hamiltonian in a Quantum Search Problem
我们研究的驱动哈密尔顿在模拟模拟Grover的算法由Farhi和Gutmann。对于一个量子系统与给定的哈密顿量$E|w> < w|$，我们明确地表明，虽然驱动哈密顿量$E|s> < s|$最佳地产生状态$|w>$从初始状态$|s>$，驱动哈密顿量$E^{\prime}|s> < s|(E^{\prime} \ne E)$不提供任何加速甚至与经典计算相比。
2001-11-04 quant-ph
Speeding-up a quantum refrigerator via counter-diabatic driving
我们研究了应用反非绝热驱动（CD）技术来提高基于超导量子比特耦合到两个谐振电路的量子奥托制冷机的热力学效率和功率。虽然CD技术最初被设计用于抵消孤立系中的非绝热相干激发，但我们发现它在开放系统动力学中也有效地工作，改善了相干引起的效率和功率损失。我们比较了CD动力学与其经典的对应，并找到一个偏差，因为CD的目的是遵循原来的哈密顿能量本征基，但热浴热化系统在不同的基础上。我们还讨论了我们的模型可能的实验实现。
2019-07-09 cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum optimal control using phase-modulated driving fields
量子最优控制是通过设计哈密顿量的可控参数来提高量子实验性能的一种强有力的技术。然而，这些控制参数的必要优化的计算开销急剧增加，因为它们的数量增长。通过引入相位调制驱动场的思想，我们设计了一种新的无梯度最优控制方法，它使我们能够有效地找到最优控制场。我们数值评估其性能，并证明了标准傅立叶基方法的优势，在控制合奏的两个级别的系统表现出不均匀的扩大。用相位调制方法优化的控制场提供了对这种总体不均匀性以及控制场波动和环境噪声的增强的鲁棒性，平均搜索时间少一个数量级。通过相位调制的方法也实现了单量子门的鲁棒性增强。在噪声环境下，与标准矩形脉冲相比，由优化门构成的XY-8序列的相干时间缩短了$50\%$，显示了相位调制方法在提高量子传感领域信号检测精度方面的应用潜力.
2020-09-22 quant-ph
Time-optimal control with finite bandwidth
最优控制理论提供了实现具有高保真度和速度的量子操作的方法，如在诸如量子传感和计算的量子技术中所要求的。虽然技术进步已经在许多物理系统中实现了超强驱动机制，但这些能力还没有被充分利用来精确控制量子系统，因为其他限制，例如高次谐波的产生或控制场的有限带宽，阻止了理论时间最优控制的实现。在这里，我们提出了一种方法来实现量子比特系统的时间最优控制，可以利用旋转波近似之外的快速驱动。我们利用最优控制理论的结果来设计驱动协议，可以实现现实的，有限带宽的控制，我们发现带宽限制和可实现的控制保真度之间的关系。
2015-11-24 quant-ph
Analytic approach to the Landau-Zener problem in bounded parameter space
本文提出了二能级系统有界参数空间中含时 Landau-Zener Hamiltonian 的三个解析解，揭示了不同有限时间驱动路径下激发概率的精确演化，并验证了 Landau-Zener 公式与绝热微扰理论的适用性。
2023-05-05 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
Counterdiabatic, Better, Faster, Stronger: Optimal control for approximate counterdiabatic driving
本论文提出COLD方法，将最优控制与近似反绝热驱动结合，在保持绝热条件的同时加速量子动力学并最大化抑制非绝热效应。
2024-03-29 quant-ph
Driving two atoms in an optical cavity into an entangled steady state using engineered decay
我们提出了在光腔中耗散制备两原子最大纠缠稳态的各种方案。利用腔光子损失和自发发射的自然衰减过程，我们使用有效算子形式来识别和设计有效的衰减过程，该过程达到两个原子的纠缠稳态作为耗散时间演化的唯一不动点。我们调查的各个方面，是至关重要的实验实施我们的计划在当今和未来的腔量子电动力学系统和分析得出的最佳参数，误差缩放和我们的协议的收敛速度。我们的研究表明，我们的计划，现有的腔实验和良好的缩放保真度和速度相对于腔参数有前途的性能。
2012-06-18 quant-ph
Information Geometric Perspective on Off-Resonance Effects in Driven Two-Level Quantum Systems
本文对一类精确可解广义半经典Rabi系统的非共振效应进行了信息几何分析。具体来说，我们考虑人口转移进行四个不同的非共振驱动计划指定的su（2; C）的时间依赖的哈密顿模型。对于每一个计划，我们研究的后果偏离共振条件的测地路径和测地速度在相应的流形上的转移概率向量。特别是，我们分析了每个驱动方案对非共振效应的鲁棒性。此外，我们报告的速度和鲁棒性之间可能的权衡正在调查的驾驶计划。最后，我们讨论了出现不同的相对排名的性能之间的各种驱动方案时，从谐振到非谐振的情况下过渡。
2020-02-06 quant-ph
Quantumness and speedup limit of a qubit under transition frequency modulation
控制和保持开放量子系统的量子特性是实现其基本目标和技术目标的关键。我们评估嵌入在漏腔中的频率调制量子比特的能力，以表现出其动力学量子特征的增强。量子位跃迁频率由外部驱动场正弦调制。我们表明，适当优化的量子证人有效地识别由于频率调制的量子相干性保护，而标准的量子证人失败。我们还发现，通过适当的操纵驱动场的调制参数的量子比特的演化加速。重要的是，通过引入一个新的品质因数Rg，我们发现量子速度极限时间（Qs）和非马尔可夫性之间的关系取决于系统的初始状态，这推广了以前的连接这两个动力学特征。因此，频率调制量子比特模型表现出有见地的动力学性质与潜在的利用对退相干。
2022-06-14 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
Quantum speed limit of a single atom in a squeezed optical cavity mode
本文研究了被囚禁在 Fabry-Perot 微腔中的单个原子的量子速度极限，通过非厄米 Schrödinger 方程和主方程方法分析了腔模压缩下量子态演化的速度极限及其对系统参数和初始态的依赖性。
2023-10-24 quant-ph
Time-Optimal Quantum Driving by Variational Circuit Learning
本文提出用混合量子-经典变分线路学习求解最优量子控制，通过有限量子比特设备模拟囚禁粒子波包展开，揭示控制相变与量子速度极限的联系，并验证鲁棒性且无贫瘠高原。
2022-11-01 quant-ph
Work fluctuation speed limit in boundary conformal field theories
The University of Manchester（曼彻斯特大学）
该研究在边界共形场论中推导出精确且可饱和的基于功涨落的速度极限，揭示了功涨落作为快速控制资源的作用，并建立了普适的功精度-时间权衡关系。
2026-10-05 cond-mat.stat-mech quant-ph
Shortcuts to adiabaticity by counterdiabatic driving for trapped-ion displacement in phase space
绝热协议在量子技术中的应用受到噪声和退相干环境源的严重限制。通过反绝热驱动的绝热性捷径构成了一个强大的替代方案，它在模拟绝热动力学的同时加快了时间演化。在这里，我们提出了在连续变量系统中的反绝热驱动的第一个实验实施，一个捷径的绝热运输的被困离子在相空间中。由此产生的动力学相当于绝热轨迹的“快速运动视频”。该协议的鲁棒性优于基于经典局部控制和傅立叶优化方法的竞争计划。我们的研究结果表明，绝热性的捷径提供了一个强大的加速量子协议的量子技术的广泛适用性。
2019-07-11 physics.atom-ph quant-ph
Universal Dynamical Response to Slow Driving in Chaotic Systems
Boston University（波士顿大学）
提出基于慢驱动下稳态稳定性的经典与量子混沌统一视角，通过速度-费舍尔信息发散刻画混沌动力学，并关联不可逆熵产生。
2026-09-29 cond-mat.stat-mech nlin.CD quant-ph
Optimal control of open quantum systems: cooperative effects of driving and dissipation
研究了开放量子系统的最优控制问题，特别是驱动和耗散的相互影响。一种随机方法，开放系统控制的开发，使用广义版本的克罗托夫的迭代算法，不需要马尔可夫或行波近似。谐波自由度的应用程序揭示了标准马尔可夫处理无法捕获的驱动和耗散的合作效应。值得注意的是，控制可以将开放系统的动力学修改到熵变变为负值的程度，从而在不依赖内部自由度的情况下实现平移运动的冷却。
2011-09-28 cond-mat.stat-mech physics.comp-ph quant-ph
Optimal Control of Effective Hamiltonians
我们提出了一个系统的方案优化的量子模拟。具体来说，我们展示了如何多色驱动可以用来显着提高拉曼跃迁的驱动在λ系统，这开辟了新的可能性控制驱动诱导的有效动态。
2014-01-29 cond-mat.quant-gas quant-ph
Counterdiabatic driving for long-lived singlet state preparation
针对绝热制备长寿命单重态速度慢的问题，本文采用反绝热驱动实施更快的非绝热操控，并通过 NMR 实验证明其可在更短时间内获得更强的 LLS 序。
2023-06-28 physics.chem-ph quant-ph
Optimal Control at the Quantum Speed Limit
最优控制理论是一个有前途的候选人，为大幅改善性能的量子信息任务。我们在典型的情况下探索它的极限，并证明它与量子进化所允许的最大速度极限（量子速度极限）相吻合。
2009-12-09 cond-mat.other quant-ph
