Impacts of Noise and Structure on Quantum Information Encoded in a Quantum Memory
随着更大、更高质量的量子器件的构建和在量子信息应用中的展示，例如量子计算和量子通信，对用于存储量子态的高质量量子存储器的需求变得更加迫切。未来的量子设备可能会使用各种物理硬件，一些主要用于处理量子信息，另一些用于存储。在这里，我们研究的量子信息的结构与各种可能的量子存储器实现的物理噪声模型的相关性。通过数值模拟不同的噪声模型和近似的解析公式适用于各种有趣的量子态，我们提供了不同结构的量子硬件之间的比较，包括基于qubit和qudit的量子存储器。我们的研究结果指向简单的，实验相关的公式，量子信息在不同的量子存储器的相对寿命，并有相关的混合量子器件的设计。
2021-07-08 quant-ph
Quantum key distribution with phase-encoded coherent states: Asymptotic security analysis in thermal-loss channels
我们考虑相干态量子密钥分发的离散字母编码方案。发送方将有限大小的字母表中的字母编码成相干态，相干态的振幅对称地分布在以相空间的原点为中心的圆上。我们研究了这种相位编码的相干状态协议在直接和反向和解假设在通信信道中的损失和热噪声的渐近性能。特别是，我们表明，仅使用四个相移相干态是足够的，用于生成密钥速率的顺序$4 \times 10^{-3}$位每通道使用在约15 dB的损失，在现实的过量噪声的存在下。
2018-03-07 physics.optics quant-ph
Implementation of Universal Control on a Decoherence-Free Qubit
我们展示了一个量子比特的存储和操纵编码到一个消相干的子空间（DFS）的两个核自旋使用液态核磁共振（NMR）技术。DFS由不受任意集体相位噪声影响的状态跨越。编码和解码过程可逆地将任意量子位状态从单个数据自旋映射到DFS并返回。该实现展示了DFS存储器对具有任意强度的工程化失相的鲁棒性，以及相对于未编码的量子比特，在工程化和自然噪声过程下保留的量子信息量的大幅增加。此外，还实现了对编码量子位的通用逻辑操作集。虽然内在的限制，防止保持充分的噪声容忍度在量子门，我们展示了如何使用动态控制方法在编码水平可以确保计算保护有限的距离。我们证明了在工程相位噪声的存在下，DFS量子比特的噪声容忍控制明显强于从自然噪声源观察到的。
2001-11-30 quant-ph
Error correction for encoded quantum annealing
最近，Lechner，Hauke和Zoller [Science Advances，1（9）e1500838，（2015）]提出了一种量子退火架构，其中具有全对全连接性的经典自旋玻璃由具有几何局部相互作用的自旋玻璃模拟。我们解释这种架构作为一个经典的纠错码，这是非常强大的弱相关位翻转噪声，我们分析了代码的性能使用置信传播解码算法。我们的观察结果也适用于更一般的编码方案和噪声模型。
2016-04-27 quant-ph
Noise-Directed Adaptive Remapping for Integer Optimization: from qubits to (encoded) qudits
USRA RIACS NASA Quantum AI Laboratory（美国大学研究协会RIACS NASA量子AI实验室）
将噪声导向自适应重映射（NDAR）推广到离散整数域优化问题，分析不同编码下的可行性条件，并展示编码选择对噪声诱导动力学的影响。
2026-08-04 quant-ph
Cross-encoded quantum key distribution exploiting time-bin and polarization states with qubit-based synchronization
量子密钥分发的鲁棒实现需要精确的状态生成和测量，以及抵抗信道干扰的传输。然而，最佳编码方案的选择并不是微不足道的，并且取决于诸如量子信道的外部因素。实际上，稳定且低误差的编码器可用于偏振编码，适用于自由空间信道，而时间仓编码代表光纤信道的良好候选者，因为双折射不会干扰这种状态。在这里，我们提出了一个交叉编码的方案，高精度的量子态，通过自补偿，校准自由偏振调制器和使用偏振传输到时间仓转换器。混合接收机执行到达时间和偏振测量来解码量子态，并成功地导致超过50公里的光纤线轴无干扰的传输。双方之间的时间同步是通过基于量子位的方法来执行的，该方法不需要额外的硬件来共享时钟参考。该系统在12小时的运行中进行了测试，并在密钥和量子比特错误率方面表现出良好和稳定的性能。我们的方法的灵活性代表了一个重要的一步，对光纤和自由空间链路的混合网络的发展。
2021-11-26 quant-ph
Physics-Informed Discrete-Event Simulation of Polarization-Encoded Quantum Networks
National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院）；Univ. Grenoble Alpes（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）
本文提出一种结合物理模型的离散事件仿真框架，用于模拟极化编码光量子网络，通过集成Jones-calculus光学组件和多段光纤模型，验证了仿真器的准确性，并实现了在现实部署条件下预测纠缠分布性能。
2026-05-10 quant-ph
Achieving fault tolerance against amplitude-damping noise
随着人们对小型、嘈杂的量子计算设备的强烈兴趣，人们开始推动更大、更精确--因此也更有用--的量子计算机。虽然完全容错的量子计算机原则上能够使用受到一般噪声影响的设备实现任意精确的计算，但它们需要的巨大资源远远超出了我们目前的能力范围。一个中间步骤是构建有限精度的量子计算机，通过较低水平，因此成本较低的噪声去除技术来增强。这就是我们工作的动机，我们研究了针对影响量子设备的主要噪声的容错编码量子计算。具体来说，我们开发了一个协议的容错编码的量子计算组件的存在下，振幅阻尼噪声，使用4量子位代码和恢复程序量身定制的这种噪声。我们描述了一个通用的容错编码的小工具，并计算噪声的伪阈值，低于我们的计划导致更准确的计算。我们的工作证明了将量子容错的思想应用于目标噪声模型的可能性，概括了最近对偏置噪声容错的追求，超越了通常的泡利噪声模型。我们还说明了如何某些方面的标准容错直觉，主要是通过保利噪声的考虑，可以失败的更一般的噪音。
2022-03-14 quant-ph
Error mitigation for universal gates on encoded qubits
Eastin-Knill定理指出，没有量子纠错码可以有一个通用的横向门集合。对于可以横向实现Clifford门的CSS代码，提供一个额外的非Clifford门（例如T门）就足够了，以实现通用性。实现容错T门的常见方法，如魔态蒸馏，会产生显著的硬件开销，这可能会阻止它们在不久的将来的实际使用。最近，已经开发了一些方法来减轻不受纠错保护的浅量子线路中的噪声影响。错误缓解方法不需要额外的硬件资源，但遭受一个坏的渐近缩放，并只适用于一类有限的量子算法。在这项工作中，我们将这两种方法相结合，并展示了如何实现编码的Clifford+T电路，其中Clifford门通过纠错来保护免受噪声的影响，而噪声编码的T门引入的错误则使用准概率方法来减轻。其结果是，Clifford+T电路的T门的数量与物理噪声率成反比，可以实现在小的错误校正的设备没有魔态蒸馏。我们认为，这样的电路可以达到国家的最先进的经典仿真算法。
2021-10-12 quant-ph
Photon losses depending on polarization mixedness
我们引入了一个量子信道来描述光子的损失依赖于偏振混合度。这可以看作是一个离散和连续自由度之间存在相关误差的量子信道模型。我们考虑经典信息的连续字母编码弱相干态，以及经典信息的离散字母编码单光子使用双轨表示。在这两种情况下，我们研究的一次性容量的信道和其行为的损失和极化混合之间的相关性。
2009-06-30 quant-ph
Spin-orbit implementation of Solovay-Kitaev decomposition of single-qubit channels
Solovay-Kitaev定理允许我们用一组通用的门的基本操作的有限序列来近似任何单量子比特门到任意精度。受此分解的启发，我们提出了一个量子信道模拟器能够实现任何完全积极的保迹映射。我们的实现包括一个辅助量子位，编码在激光束的横模（轨道自由度），一个量子位系统，编码在其偏振（自旋），一个自旋轨道CNOT门和四个单量子位操作执行棱镜和偏振组件。我们的结果描述了任意单量子比特信道的光子偏振使用的横模作为辅助量子比特的实现。
2020-12-03 quant-ph
Feedback-tuned noise-resilient gates for encoded spin qubits
像自旋1/2粒子这样的两级量子力学系统适合作为自然的量子比特实现。然而，在几个自旋中编码单个量子位减少了量子位控制所需的资源，并且可以防止退相干信道。虽然已经实现了几种这样的编码自旋量子位，但精确控制仍然具有挑战性，并且有效量子位状态的子空间的泄漏是一个潜在的问题。在这里，我们实现了高保真度的单量子比特操作的量子比特编码的两个电子自旋在GaAs量子点的迭代调谐的全电控制脉冲。使用随机基准测试，我们找到了$\mathcal{F} = (98.5 \pm 0.1)\,\%$的平均门保真度，并确定计算子空间和其他状态之间的泄漏率到$\mathcal{L} = (0.4\pm0.1)\,\%$。这些结果还表明，即使在核自旋存在下，也可以实现高保真度门，如在III-V族半导体中。
2016-06-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
High Fidelity Artificial Quantum Thermal State Generation using Encoded Coherent States
Information Sciences Institute, University of Southern California（南加州大学信息科学研究所）；Ming Hsieh Department of Electrical and Computer Engineering, University of Southern California（南加州大学明海希电气与计算机工程系）；Department of Physics and Astronomy, University of Southern California（南加州大学物理与天文学系）
通过编码弱相干激光态的相位和振幅，使第三方在监测通信信道时无法区分人工生成的热噪声态与自发辐射态，实验验证了生成态与理论热态的保真度超过0.98。
2024-10-11 physics.optics quant-ph
Spin Accumulation Encoded in Electronic Noise for Mesoscopic Billiards with Finite Tunneling Rates
我们研究了自旋积累（内部水库）的电子输运与隧道和反射的量子点的栅极的影响。在短截线模型中，计算的重点是注入量子点的电子通量的电流-电流关联函数。所使用的线性响应理论允许获得的噪声功率在政权的热交叉作为一个函数的参数，揭示了在水库的自旋极化。计算是在通用群（戴森系综）的非理想，非平衡混沌量子点采用图解积分。我们表明，自旋分布的变化决定显着的改变噪声行为的值接近零的隧道速率，在该制度的强反射的栅极。
2012-04-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Heralded Noiseless Amplification of a Photon Polarization Qubit
单模的非确定性无噪声放大可以规避放大量子信号的独特挑战，例如不可克隆定理和确定性量子态放大的最小噪声成本。然而，现有设备不适合放大基本光学量子信息载体，即跨两个光学模式相干编码的量子比特。在这里，我们构建了一个相干双模放大器，以展示第一个预示着无噪声线性放大的量子比特编码在一个光子的偏振态。在这样做的过程中，我们将现实量子比特信道的传输保真度提高了五倍。量子比特放大器有望扩展安全量子通信和其他量子信息科学技术协议的范围。
2012-08-29 quant-ph
Nontraditional Deterministic Remote State Preparation Using a Non-Maximally Entangled Channel without Additional Quantum Resources
本文提出一种基于非最大纠缠信道的非传统确定性远程态制备协议，借助辅助粒子和简单测量将d维量子态制备成功概率提升至1，无需额外量子资源，并设计了偏振编码光子传输实验方案以应对退相干与噪声。
2023-05-12 quant-ph
Robust suppression of noise propagation in GKP error-correction
针对GKP量子比特纠错中辅助物理量子比特噪声传播问题，提出双振荡器加物理量子比特模块，通过优化协议参数实现传播错误的指数抑制，为容错量子计算扫清关键障碍。
2023-09-19 quant-ph
A Fault-Tolerant Scheme of Holonomic Quantum Computation on Stabilizer Codes with Robustness to Low-weight Thermal Noise
在量子信息被编码在系统哈密顿量的退化基空间中的情况下，证明了稳定子码的容错电路与完整量子计算的容错绝热过程之间的等价关系.通过这个等价性，我们可以系统地构造一个容错的HQC方案，它可以通过几何变形系统的哈密顿量来实现一个通用的编码量子门集合。在此过程中，量子信息通过不随问题大小而改变的能隙而免受低权重热激发。
2014-01-29 quant-ph
Recursive Encoding and Decoding of Noiseless Subsystem and Decoherence Free Subspace
当环境对量子系统的扰动波长远大于系统尺寸时，所有局域在一个小区域内的量子比特都受到相同的误差算符的作用。无噪声子系统和消相干自由子空间被称为纠正这样的集体错误。我们构造简单的量子线路，实现这些集体纠错码，为少量的物理量子位$n$。单个逻辑量子比特用$n=3$和$n=4$编码，而两个逻辑量子比特用$n=5$编码。无噪声子空间和消相干自由子空间中的子空间之间的递归关系在我们的实现中起着至关重要的作用。递归关系还表明，在$m$中，编码$m$逻辑量子比特所需的门的数量线性增加。
2011-06-26 quant-ph
Hybrid architecture for encoded measurement-based quantum computation
我们提出了一个量子计算的混合方案，它结合了电路模型中使用的基本构建块的模块化结构和基于测量的量子计算方法的优点。我们展示了如何构建最小大小的最优资源状态，以基于测量的方式实现编码量子计算的基本构建块，包括纠错和编码门的状态。该方案的性能取决于资源状态的质量，在此误差模型中，我们找到了容错量子计算和量子通信的每个粒子10%局部噪声的数量级的阈值。
2013-08-21 quant-ph
A reset-if-leaked procedure for encoded spin qubits
我们报告了一个大大简化的程序，基于群论推理，减少量子位泄漏的交换只自旋量子位。我们找到交换序列，实现泄漏减少只有两个额外的自旋和少至14个最近邻交换相互作用，不到一半比以前报道的。我们发现，所确定的序列是强大的现实的噪声水平的存在下，在半导体环境。我们的过程还产生了标志信息，可以帮助实现量子算法。
2020-12-21 quant-ph
Restrictions on Transversal Encoded Quantum Gate Sets
传输门以其结构简单和对噪声的鲁棒性在容错量子计算理论中发挥着重要作用。根据定义，横向算子不耦合同一代码块内的物理子系统。因此，这样的算子不会在代码块内传播错误，因此是容错的。尽管如此，确保容错的其他方法是必要的，因为它是不变的情况下，一些编码门不能实现横向。这一观察导致了一个长期存在的猜想，即横向编码门集不可能是普适的。在这里，我们表明，量子代码检测任意错误的任何单个物理子系统的能力是不兼容的存在一个普遍的，横向编码门设置的代码。
2009-07-09 quant-ph
Effects of non-equilibrium noise on a quantum memory encoded in Majorana zero modes
为了提高拓扑量子存储器在具有Majorana零模的系统中的相干时间，最近有人提出将逻辑量子比特态编码为非局域Majorana算符，该算符不受涉及非成对Majorana模的局域激发的影响.在这种编码中，逻辑错误仅发生在准粒子在其激发之后行进马约拉纳模式之间的间隔的数量级的距离时。在这里，我们研究了量子存储器的衰减时间编码在一个干净的拓扑纳米线与环境的相互作用，特别强调准粒子的传播以上的差距。我们表明，非本地编码不提供一个显着更长的相干时间比本地编码。特别地，传播的特征速度是纳米线的费米速度的量级，而不是由在间隙上方被激发的准粒子的慢得多的群速度给出。
2013-08-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum error correction of a qubit encoded in grid states of an oscillator
量子比特在非局部编码时对噪声更鲁棒。在这种编码中，影响底层物理系统的错误可以在它们破坏编码信息之前被检测和纠正。在2001年，Gottesman，Kitaev and Preskill（GKP）提出了一个这样的量子比特的硬件有效实例，它在单个振荡器的相空间中离域。然而，实现在保留编码信息的同时揭示振荡器的错误综合征的测量已被实验证明具有挑战性：迄今为止唯一的实现依赖于后选择，这与量子纠错（QEC）不兼容。我们的实验的新颖之处恰恰在于它实现了超导微波腔的这些非破坏性误差综合征测量。我们设计并实现了一个原始的反馈协议，将这样的测量准备正方形和六边形的GKP代码状态。然后，我们展示了一个编码的量子比特的QEC与前所未有的抑制所有逻辑错误，在定量协议与理论估计的基础上测得的不完善的实验。我们的协议是适用于其他连续变量系统，并与以前的实现QEC相比，可以减轻各种各样的噪声过程产生的所有逻辑错误，并打开一条通往容错量子计算的道路。
2020-03-23 quant-ph
Time-space encoded readout for noise suppression and scalable scanning in optically active solid-state spin systems
提出一种名为T2S编码的新型读出方案，通过声光调制器在时空上解耦自旋操纵与光学读出，实现了高效噪声抑制和可扩展的多像素成像。
2024-08-27 physics.app-ph quant-ph
Protecting Classical-Quantum Signals in Free Space Optical Channels
本文提出一种利用辅助纠缠二分态编码的纠错协议，可在自由空间光信道损耗与擦除条件下同时保护经典和量子信号，并提升相干态传输保真度。
2023-03-12 quant-ph
Universal quantum computing with twist-free and temporally encoded lattice surgery
晶格手术协议允许有效地实现具有二维拓扑代码的通用门集，其中量子位被约束为局部地彼此相互作用。在这项工作中，我们首先介绍了一个解码器，能够纠正类空和类时错误在晶格手术协议。之后，我们计算逻辑故障率的晶格手术协议的偏置电路级噪声模型。然后，我们提供了一个新的协议进行无扭曲晶格手术，在那里我们避免扭曲缺陷的大部分晶格。我们的无扭曲协议消除了额外的电路元件和门调度复杂性与测量更高的重量稳定器时，使用扭曲缺陷。我们还提供了一个时间编码的晶格手术，可用于减少量子算法的运行时间和总的时空成本的协议。最后，我们提出了一种量子处理器的布局，该布局对于利用噪声偏置的矩形表面码更有效，并且与上述其他技术兼容。
2022-01-15 quant-ph
Hybrid ququart-encoded quantum cryptography protected by Kochen-Specker contextuality
基于互补性的量子密码协议对于利用经典资源模仿互补性的攻击是不安全的。Kochen-Specker（KS）定理提供了对这些攻击的保护，而不需要纠缠或空间分离的复合系统。我们分析了最大容许噪声，以保证对这些攻击的KS保护的密码方案的安全性，并描述了该方案的光子实现使用混合quququarts定义的偏振和轨道角动量的单光子。
2011-09-12 quant-ph
Mid-Circuit Measurements for Clifford Noise Reduction in Hamiltonian Simulations
qBraid Co.（qBraid公司）；IonQ Inc.（IonQ公司）；NVIDIA Corporation（英伟达公司）
本文提出结合通用超快速编码的辛-转置 Trotter 合成与克利福德噪声减少和Shor式稳定子验证的门控测量框架，通过六量子位编码克利福德 Trotter 步在巴rium开发系统上的实现，展示出降低逻辑错误率的效果。
2026-05-13 quant-ph
Deterministic generation of frequency-bin-encoded microwave photons
本文提出并实验演示了一种基于超导电路的微波光子频率箱编码协议，以90.4%保真度确定性编码量子信息，用于检测光子丢失，从而提升分布式量子计算网络中量子态传输的可靠性和准确性。
2025-07-04 quant-ph
Quantum cipher based on phase inversion
我们提出了一个量子版本的密码在密码学中使用的信息被编码到一个量子态使用共享密钥的相对相位。携带消息的编码的量子信息实际上通过量子信道发送到接收者，假设对等体之间的共享密钥具有适当的保密性。
2018-11-03 quant-ph
Quantum aggregation with temporal delay
针对多路径量子聚合中信道长度差异导致的存储退相干问题，本文分析量子Reed-Solomon码在退极化信道下的性能，并给出资源最优分配与所需相干时间估计。
2024-04-04 quant-ph
Principles of Control for Decoherence-Free Subsystems
消相干子系统（DFS）是保护量子信息不受具有已知对称性的噪声影响的一种有效手段。虽然理论上存在可以在DFS编码量子位上实现通用逻辑门集合而无需离开受保护子系统的哈密顿算子，但在特定实现中可用的自然哈密顿算子不一定具有此属性。在这里，我们描述了一些可以在这种情况下使用的原则，以在不失去DFS提供的保护的情况下对编码的量子位进行操作。特别是，我们展示了如何动态解耦可以用来控制退相干在不可避免的漂移的DFS之外。通过累积量展开，我们证明了在一个简单的两个物理量子比特DFS上用这种方法实现的量子门的保真度如何依赖于负责消相干的噪声的相关时间。我们进一步通过数值模拟表明，我们以前介绍的“强调制脉冲”的NMR量子信息处理可以允许高保真操作的多个DFS编码的量子比特在实践中，提供的系统可以被调制的速率是快的相关时间的噪声相比。由此示出的原理预期广泛地适用于基于DFS编码量子位的量子信息处理器的许多实现。
2006-04-27 quant-ph
Noise effects on One-Pauli Channels
研究了量子信道的随机共振以及噪声增强的量子信道容量的可能性。还考虑了信道的保真度。
1999-06-29 quant-ph
Quantum key distribution with asymmetric channel noise
我们表明，一个可以采取的优势，在鲁棒性和密钥速率的非对称信道噪声。
2004-06-16 quant-ph
Subsystem stabilizer codes cannot have a universal set of transversal gates for even one encoded qudit
容错量子计算中的一个长期存在的问题是寻找一组通用的横向门。正如我们中的三个人在arXiv：0706.1382中证明的那样，对于二进制稳定器码来说，这样的集合不存在。在这里，我们推广我们的工作表明，在$d$维希尔伯特空间的子系统稳定器代码，这样一个通用的横向门不能存在，甚至一个编码qudit，对于任何尺寸$d$，素数或非素数。这一结果有力地支持了其他原语，如量子隐形传态，是通用容错量子计算所必需的，并且可能是容错噪声阈值的重要因素。
2008-01-15 quant-ph
Robustness of operator quantum error correction with respect to initialization errors
在算符量子纠错（OQEC）理论中，可纠正性的概念是在假设状态在一个特定的子空间中被完美初始化的前提下定义的，该子空间的一个因子（一个子系统）包含被保护的信息。如果系统的初始状态不完全属于所讨论的子空间，则在应用噪声和误差校正之后，将状态限制到另外可校正的子系统可能不会保持不变。众所周知，在无消相干子空间和子系统（DFS）的情况下，如果允许不完美的初始化，则代码内部的完美酉演化的条件对噪声过程施加了更多的限制性条件。据信，这些条件是必要的，如果DFS是能够保护不完美的编码状态从随后的错误。根据类似的论点，一般的OQEC码也需要更严格的纠错条件，以解决不完美初始化的问题。在这项研究中，我们通过查看编码状态上的错误来检查这一要求。为了定量分析OQEC码中的错误，我们引入了一个衡量两种状态下的编码信息之间的保真度的子系统编码的情况下。本文的一个主要部分涉及的措施和推导其性质的定义。与以前所认为的相反，我们得到，更严格的条件是没有必要的，无论是对DFS，也不是一般的OQEC码。这是因为由于不完美的初始化而可能在代码内部产生的有效噪声是这样的，它只能用完美编码的状态来增加不完美编码的状态的保真度。
2008-03-22 quant-ph
Decoherence-Free Quantum Information Processing with Four-Photon Entangled States
无退相干态保护量子信息免受集体噪声的影响，集体噪声是当前量子通信和计算实现中退相干的主要原因。在这里，我们证明了自发参量下转换可以用来产生四光子态，使一个量子比特的编码在一个消相干的子空间。通过对编码后的量子比特进行量子态层析成像，验证了该方法的抗噪声能力。我们表明，特定状态的编码量子比特可以区分本地测量的四个光子。
2004-06-02 quant-ph
Criteria for unbiased estimation: applications to noise-agnostic sensing and quantum channel estimation
Sejong University（世宗大学）；University of Chicago（芝加哥大学）；Korea Institute of Science and Technology（韩国科学技术院）；University of Tokyo（东京大学）
本文提出无偏估计的准则，应用于噪声无关传感和量子通道的可学习性分析，展示了在未知泡利噪声下的相位估计方法及量子通道参数的可学习性。
2026-07-31 quant-ph
Channel-noise tracking for sub-shot-noise-limited receivers with neural networks
用于具有相干态的光通信的非高斯接收器可以实现超出由量子噪声极限（QNL）给出的常规检测极限的测量灵敏度。然而，如果在通信信道中存在噪声，则可以可靠地发送的信息量显著降低，除非接收机能够有效地补偿这种噪声。在这里，我们研究了使用深度神经网络作为相位和幅度信道噪声的计算效率估计器，以实现非高斯接收器的噪声跟踪的可靠方法。神经网络使用非高斯接收机收集的数据来实时估计和校正动态信道噪声。使用数值模拟，我们发现这种噪声跟踪方法允许非高斯接收器在相位和强度噪声的广泛强度和带宽范围内保持其对QNL的益处。基于神经网络的噪声跟踪方法还可以包括其他类型的噪声，以确保在具有许多噪声源的信道中的子QNL性能。
2021-02-15 quant-ph
Robustness of optimal probabilistic storage and retrieval of unitary channels to noise
我们研究了相位门优化的概率存储和检索设备对噪声的鲁棒性。我们使用由酉信道与去极化或去相位信道的凸组合组成的噪声输入。我们发现，对退相噪声的电阻比对去极化噪声的电阻高。有趣的是，对于去极化，检索降低了噪声的程度。我们还研究了可能的实现，表明它们的性能是不同的，当噪声存在。
2022-11-14 quant-ph
Noise enhancing the classical information capacity of a quantum channel
我们提出了一个简单的量子通信模型，其中有噪声的量子信道可以受益于在解码阶段添加进一步的噪声。我们证明了增强的经典信息容量的振幅阻尼通道，与一个预定的检测阈值，通过在解码测量中添加噪声。
2003-11-19 quant-ph
Private quantum channels for multi-photon pulses and unitary k-designs
我们解决的问题存在的私人量子信道的量子比特编码的偏振自由度的光子，仍然安全，即使多光子（而不是单光子）脉冲发射。我们证明了按SU（2）Haar测度分布的随机酉信道具有这种性质。进一步我们分析了量子比特酉k-设计。我们证明，如果源的光子宇称得到保证，它们就能保证安全。否则，量子比特酉k-设计不能保证完美的安全性。
2020-09-13 quant-ph
Entanglement enhanced information transmission over a quantum channel with correlated noise
我们表明，纠缠是一个有用的资源，以提高去极化信道的互信息时，连续使用的信道的噪声有一些部分相关。我们获得了一个阈值的记忆程度，取决于收缩因子的通道，在此之上，更高的经典信息与纠缠信号传输。
2001-07-09 quant-ph
Error-detected coherence metrology of a dual-rail encoded fixed-frequency multimode superconducting qubit
本研究在单个固定频率超导多模transmon量子比特中实现双轨编码，将振幅阻尼误差转换为可检测泄漏态，使逻辑误差率比物理误差率低一个数量级以上，并验证了架构的稳定性与可重复性。
2025-06-18 quant-ph
Effect of correlated noise channels on quantum speed limit
研究了相关马尔可夫噪声信道对开放系统量子速度极限的影响。这是针对两量子比特原子模型的相关退相和振幅阻尼通道完成的。我们的模型作为一个平台，在相关的开放系统中的量子演化速度的详细研究。
2021-02-17 quant-ph
Experimental demonstration of a time-domain multidimensional quantum channel
我们提出了一个灵活的多维量子信道的希尔伯特空间维度可以控制电子的第一个实验实现。利用电光调制器（EOM）和窄带光学滤波器，在来自长相干时间单光子源的光子的时间自由度中对量子信息进行编码和解码。我们的研究结果表明，一个通用的方案编码和传输多维量子信息在现有的光纤通信基础设施的可行性。
2013-08-25 quant-ph
Error-corrected gates on an encoded qubit
为了解决经典难题，量子计算机需要对噪声和退相干的影响具有弹性。在这种容错量子计算机中，必须实时检测和纠正噪声引起的错误，以防止它们在组件之间传播。当应用量子门时，当组件之间的相互作用可能导致错误在整个系统中快速传播时，这一要求尤其相关。然而，大多数容错架构中涉及的大量开销使得实现这些系统成为一项艰巨的任务，这促使人们寻找硬件高效的替代方案。在这里，我们提出了一个多层次的辅助transmon的腔编码的逻辑量子比特，是容错的退相干方面的辅助和编码量子比特制定的门。在存在辅助错误的情况下，我们通过实时检测这些错误并应用适当的校正来保持编码量子位的纯度。我们表明，自然发生的退相干的存在下，减少了两个因素的逻辑门错误，并证明弹性对辅助位翻转和相位翻转通过观察增加能量松弛的门错误的六倍抑制，和四倍抑制，增加失相噪声。结果表明，玻色子逻辑量子比特可以被易错的辅助量子比特控制，而不会继承辅助量子比特的劣性能。因此，纠错辅助门是实现玻色子量子比特完全容错处理的重要一步。
2019-07-29 physics.app-ph quant-ph
Experimental polarization encoded quantum key distribution over optical fibres with real-time continuous birefringence compensation
在本文中，我们展示了一个积极的偏振漂移补偿方案的光纤中使用的量子密钥分发实验与偏振编码量子比特。量子信号在一个光纤中与两个经典的光学侧信道一起进行波长复用，这两个经典的光学侧信道为偏振补偿方案提供控制信息。这种设置使我们能够连续跟踪任何偏振变化，而无需中断密钥交换。结果表明，40*pi rad/s量级的快速偏振旋转得到了有效补偿。我们证明，我们的设置允许连续的量子密钥分发，即使在光纤中强调随机偏振波动。我们的研究结果铺平了道路，贝尔状态测量仅使用线性光学与各方分开的长距离光纤。
2009-05-04 quant-ph
Quantum capacity of channel with thermal noise
研究了热噪声信道的量子容量。在假设相干信息在其附近为凸或凹的条件下，得到了极值输入态。当输入能量趋于无穷大时，微扰理论证明了相干信息在相同热态输入的乘积处达到最大。对于低噪声信道，得到了量子容量，它等于单次容量。
2006-03-29 quant-ph
Ancilla-Assisted Enhancement of Channel Estimation for Low-Noise Parameters
为了统一处理量子过程中极小噪声或微弱信号的估计问题，我们引入了具有一个噪声参数的低噪声量子信道的概念.在几个示例中已知，先前的纠缠与非本地输出测量一起提高了信道估计的性能。在本文中，我们研究这种“辅助增强”的噪声参数估计在一般的低噪声信道。对于两级系统的信道，我们证明了增强因子，即辅助估计的Fisher信息与原始估计的Fisher信息之比，总是上界为3/2。文中还给出了可达性的一些条件，并举例说明。
2005-08-29 quant-ph
Optimized communication strategies with binary coherent states over phase noise channels
光通信中可实现的信息传输速率由通信信道的物理特性（例如固有信道噪声）决定。玻色相位噪声信道是一类非高斯信道，在量子信息和光通信中已成为一种重要的噪声模型。然而，虽然高斯信道上的通信的基本限制已被广泛研究，玻色子相位噪声信道上的通信的属性还没有很好地理解。在这里，我们提出并实验证明了优化的通信策略的概念，通过相位噪声信道的通信，以提高信息传输超出了传统的调制和检测方法是可能的。两个关键的成分是广义星座的相干状态，标准的开关键控和二进制相移键控格式之间的插值，和非高斯测量的基础上的光子数分辨检测的相干位移信号。对于一个给定的功率约束和信道噪声强度，这些新的策略依赖于联合优化的输入字母表和测量，以提供增强的通信能力，在非高斯信道的错误率以及互信息方面的特点。
2019-07-29 quant-ph
Quantum reading capacity under thermal and correlated noise
量子通信理论设定了在给定信息载体的物理特性的情况下，信息可以被可靠地编码和解码的最大速率。在这里，我们考虑的问题，读出的数字光存储器，其中的信息存储的方式的光学特性的存储器单元，反过来又通过照射在他们的激光束探测。有趣的功能出现在政权中，探测光量子力学处理。可靠读出的最大速率定义了量子读取能力，这被证明可以克服经典读取能力，通过在几个相关设置中使用经典光进行探测获得。我们考虑一个模型的光存储器中的信息被编码在（复值）衰减因子和研究的热相关噪声的读取速率的影响。当考虑到波衍射对探测光束的影响时，会出现后一种类型的噪声。我们讨论了量子读取的优势，经典的，并表明前者是比后者更强大的热噪声下，在政权的低功率每脉冲。
2013-07-17 quant-ph
Depolarization channels with zero-bandwidth noises
提出了一种描述零带宽环境下去极化信道的简单模型，并进行了精确求解。环境是由洛伦兹，电报和高斯零带宽噪声建模。这样的信道可以超越标准的马尔可夫动力学，因此可以说明噪声通信信道的记忆效应对传输信息的影响。为了量化量子态的扰动，研究了任意输入输出态之间的纠缠保真度。
2004-07-21 quant-ph
