Mathematical Foundations of Holonomic Quantum Computer
本文简要回顾了Zanardi和Rasetti（quant-ph/9904011）和Pachos和Chountasis（quant-ph/9912093）提出的（光学）完整量子计算机（或计算），并对他们的工作进行了数学上的加强。
2000-04-27 quant-ph
Realization of universal nonadiabatic holonomic quantum gates in trapped ion system
本文基于离子阱系统的Jaynes-Cummings模型，利用激光与离子相互作用实现单/双量子比特逻辑操作，提出一种可调且对误差鲁棒的通用非绝热和乐量子门方案，为鲁棒量子计算提供了可行途径。
2025-05-04 quant-ph
Single-shot realization of nonadiabatic holonomic quantum gates in decoherence-free subspaces
无退相干子空间中的非绝热完整量子计算近年来引起了越来越多的关注，因为它允许高速实现，并且结合了完整门的鲁棒性和无退相干子空间的相干稳定性。自从第一个在无退相干子空间中进行非绝热完整量子计算的协议提出以来，人们提出了许多物理实现方案。然而，所有以前的方案都需要两个非对易门来实现任意一个量子比特门，这使得门暴露于错误源的时间以及资源消耗加倍。在本文中，我们提出了一个替代协议的非绝热完整量子计算中的消相干自由子空间，在消相干自由子空间中的任意一个量子比特门是通过一个单一的拍摄实现。该方案不仅保持了原方案的优点，而且避免了将两个量子门组合起来实现任意一个量子比特门的额外工作，从而减少了暴露于各种误差源的时间。
2017-06-09 quant-ph
$d$-pod realization of nonadiabatic holonomic quantum computation
Department of Physics and Astronomy, Uppsala University（乌普萨拉大学物理与天文系）
本文提出将非绝热全息量子计算推广到$d$-pod构型，利用光或微波脉冲实现通用单、双qudit门，并以qutrit为例展示每个门至多两个回路、三个脉冲的紧凑实现。
2026-09-17 quant-ph
Experimental Realization of Nonadiabatic Holonomic Single-Qubit Quantum Gates\\ with Optimal Control in a Trapped Ion
利用几何相位诱导的量子门进行量子计算，由于其对操作噪声的鲁棒性，被认为是容错量子计算中一种很有前途的策略。然而，由于以前方案的参数限制，完整量子门的主要鲁棒性优势被涂抹。在这里，我们通过实验证明了一种解决方案，基于共振驱动的三能级系统，在捕获的Yb离子中实现了具有最佳控制的非绝热完整单量子位量子门，该方案还具有演化速度快、实现方便的优点。与相应的几何门和传统的动态门相比，我们的方案的优势是，它是更强大的控制幅度误差，这是证实了通过量子过程层析成像和随机基准测试方法测量门失真。此外，我们还概述了非平凡的两个量子比特完整门也可以实现在现有的实验技术。因此，我们的实验验证了这种鲁棒和快速完整量子计算策略的可行性。
2020-11-30 quant-ph
Robust Hadamard gate for optical and ion trap holonomic quantum computers
我们考虑一种可能的实现阿达玛门的光学和离子阱完整量子计算机。解析地导出了决定门稳定性的保真度与单模压缩参数控制误差的关系式。我们证明了通过这个表达式的压缩控制误差的抵消高达四阶的幅度。
2005-03-30 quant-ph
Scalable star-shape architecture for universal spin-based nonadiabatic holonomic quantum computation
非绝热完整量子计算是实现容错量子信息处理的关键步骤之一，迄今为止已经在许多物理环境中实现。然而，在一些物理系统中，特别是在自旋量子比特系统中，这些系统被积极考虑用于实现量子计算机，实验挑战是不可否认的，并且缺乏一个实际可行的和可扩展的方案，该方案支持所有在单个定义良好的设置中的通用完整量子计算仍然是一个问题。在这里，我们提出并讨论了一个可扩展的星形架构，具有良好的可行性，这可能会打开实现通用的（电子）自旋为基础的非绝热完整量子计算。
2018-08-26 quant-ph
Single-loop realization of arbitrary non-adiabatic holonomic single-qubit quantum gates in a superconducting circuit
几何相位是抗噪声的，因此提供了一种实现高保真度量子操纵的鲁棒方式。在这里，我们实验证明了任意的非绝热完整单量子位量子门超导transmon量子位和微波腔在一个单环的方式。在这两种情况下，利用辅助状态，并且同时应用两个谐振微波驱动器，其具有良好控制的但变化的幅度和相位以用于门的任意性。在transmon量子比特上产生的门实现了0.996的保真度，其特征在于随机基准，并且基于全量子过程层析成像，腔上的门显示出0.978的平均保真度。在理论上，基于我们提出的实验方案，在量子比特和腔之间也可以实现一个非平凡的两量子比特完整门。因此，我们的实验铺平了道路，走向实用的非绝热完整量子操纵量子比特和腔在超导电路。
2018-09-13 quant-ph
More on Optical Holonomic Quantum Computer
本文考虑Zanardi和Rasetti（quant-ph/9904011）提出的（光学）完整量子计算的进一步推广，Fujii（quant-ph/9910069）和Pachos和Chountasis（quant-ph/9912093）对此进行了进一步的加强.我们在参数空间上构造了一个量子计算丛，并在特殊情况下显式地计算了非交换的Berry联络和曲率。我们的主要工具是基于李代数su（n+1）和su（n，1）的酉相干算子，其中n = 1的情形是前一种情形。
2000-05-31 quant-ph
Single-Loop and Composite-Loop Realization of Nonadiabatic Holonomic Quantum Gates in a Decoherence-Free Subspace
高保真度的量子门是大规模量子计算所必需的，而大规模量子计算自然可以以抗噪声的方式实现。几何操作和无消相干子空间编码是实现量子计算鲁棒性的有效途径。在这里，通过结合这两种策略的优点，我们提出并实验实现了基于非绝热和非阿贝尔几何相位的单圈方案和复合方案的普适完整量子门，在无退相干子空间中使用核磁共振。我们的实验只使用两体共振自旋相互作用，因此是实验友好。特别是，我们还通过实验验证了复合方案比单回路方案对脉冲误差更鲁棒。因此，我们的实验提供了一个有前途的方法，忠实和强大的几何量子操纵。
2019-08-18 quant-ph
Experimental Realization of Nonadiabatic Holonomic Single-Qubit Quantum Gates with Two Dark Paths in a Trapped Ion
研究在囚禁的$^{171}\mathrm{Yb}^{+}$离子中基于四能级系统实验实现了具有两条暗路径的非绝热和乐单量子比特量子门，兼具快速非绝热演化与抗系统误差优势，为快速鲁棒的和乐量子计算提供了有效方法。
2021-01-20 quant-ph
Nonadiabatic Holonomic Quantum Computation and Its Optimal Control
本文综述了非绝热和乐量子计算的最新进展，重点介绍了提升量子门保真度与鲁棒性的最优控制方法及其物理实现，表明在特定条件下其性能可超越传统动力学门。
2023-06-29 quant-ph
Set of Holonomic and Protected Gates on Topological Qubits for Realistic Quantum Computer
近年来，transmons等量子位设计的保真度接近0.999。然而，即使这些器件仍然不足以实现要求优于0.9999保真度的量子纠错。拓扑保护的超导量子比特可以说是最有前景的建立一个现实的量子计算机，因为它们本质上是保护从噪声和泄漏错误发生在transmons。我们提出了一种基于$π$ -周期约瑟夫森元件和一组通用门的拓扑保护量子比特设计：保护Clifford群和高鲁棒性（具有不保真度$\sim 10^{-4}$）非离散完整相位门。量子位通过电荷（$Q$）和通量（$Φ$）偏置来控制。完整性门是通过在二维$\{Φ,Q\}$空间中沿着一条特定的闭合路径快速而精确地实现的--在该路径上，计算状态总是退化的，但Berry曲率在路径内部是局部的。这种量子位架构允许构建具有低至$10^{-4}$的泄漏和噪声引起的误差的现实可扩展的超导量子计算机，这允许利用当前可用的制造技术执行现实的纠错码。
2019-07-09 quant-ph
Realizing nonadiabatic holonomic quantum computation beyond the three-level setting
非绝热完整量子计算（NHQC）提供了一种实现容错门的方法，近年来引起了人们的广泛关注。自从提出以来，三能级Λ系统已经成为NHQC的典型构建块，并且已经基于这样的系统开发了许多NHQC方案。在本文中，我们探讨了实现NHQC超越标准的三级设置。我们建议的中心思想是通过扩大构建块系统的Hilbert空间并使其具有二分图结构来改进NHQC，以确保纯粹的完整演化。我们的建议不仅通过有效地减少其持续时间来改进传统的基于量子位的NHQC，而且还提供了基于量子位的NHQC的实现。因此，我们的建议提供了一个进一步的发展NHQC，可以大大有助于物理实现高效的量子信息处理器。
2021-02-01 quant-ph
Validity of rotating wave approximation in non-adiabatic holonomic quantum computation
我们检验了旋转波近似（RWA）在非绝热完整单量子比特门中的有效性[New J. Phys. { \bf 14}，103035（2012）]。我们证明，采用RWA可能会导致急剧下降的保真度快速门的实施和小能量之间的分离的激发态和计算态。研究了RWA在超导量子比特的非绝热完整量子计算的最近实验实现[Nature（London）{ \bf 496}，482（2013）]中的有效性。
2013-11-21 quant-ph
Universal Non-adiabatic Holonomic Gates in Quantum Dots and Single-Molecule Magnets
量子系统的几何操作提供了一种快速、通用和鲁棒的量子信息处理方法。在这里，我们提出了一个通用的全几何量子计算方案，使用非绝热量子完整。我们提出了三种不同的实现方案的基础上的非常规使用的量子点和单分子磁体设备，提供了有前途的可扩展性和强大的效率。
2014-01-24 quant-ph
Mathematical Foundations of Holonomic Quantum Computer II
这是论文（quant-ph/9910063）和（quant-ph/0004102）的续篇。本文的目的是为Zanardi和Rasetti（quant-ph/9904011）和Pachos和Chountasis（quant-ph/9912093）提出的完整量子计算（计算机）提供数学基础。在2-qubit情形下，我们给出了完整量子计算所涉及的量子计算丛的非交换Berry联络在参数空间上的一种显式形式。我们还提出了一种可能性，即不仅通常的完整性，而且高维完整性必须用来证明我们的完整量子计算的普遍性。
2001-01-22 hep-th math-ph math.MP
Dynamical-decoupling-protected nonadiabatic holonomic quantum computation
实现高保真度量子门的主要障碍是由于对量子系统的不精确操纵而产生的控制误差和由于量子系统与环境相互作用而引起的退相干。非绝热完整量子计算允许全几何量子门的高速实现，使得量子计算对控制误差具有鲁棒性。无论是集体退相干还是独立退相干，动态退耦合都为保护量子门免受环境诱导退相干的影响提供了一种有效的方法。本文提出了一个具有动力学解耦保护的非绝热完整量子计算方案。由于非绝热完整量子计算和动力学解耦的结合，我们的协议不仅具有对控制误差的内在鲁棒性，而且还保护量子门免受环境诱导的退相干。
2021-01-14 quant-ph
Experimental Realization of Universal Time-optimal non-Abelian Geometric Gates
基于量子相位的几何性质，非绝热完整量子控制（NHQC）已经成为构造量子门中增强鲁棒性的标准技术。然而，NHQC的传统方法对控制不稳定性敏感，因为它要求驱动脉冲覆盖固定的脉冲区域。此外，即使是小角度旋转，所有操作也需要在相同的持续时间内完成。在这里，我们实验证明了一个时间最优和非常规的方法NHQC（称为TOUNHQC），它可以优化任何完整门的操作时间。与传统的方法相比，TOUNHQC提供了一个额外的层去相干和控制错误的鲁棒性。该实验涉及一个可扩展的超导电路架构，其中我们实现了99.51%的保真度为一个单一的量子比特门使用交错随机基准。此外，一个两量子比特完整控制相位门已被实现，其中的门误差可以减少多达18%相比，NHQC。
2020-04-30 quant-ph
Chow's theorem and universal holonomic quantum computation
从控制理论的一个定理有关的李代数产生的向量场的流形上的动力系统的可控性，适用于完整量子计算。导出holonomy代数的条件，提出了通过采取与非阿贝尔规范连接的曲率的协变导数。当应用于光学完整计算机时，这些条件决定了两量子比特相互作用模型的完整群包含$SU(2) \times SU(2)$。特别是，一个通用的双量子位逻辑门是可以实现的这个模型。
2002-02-11 quant-ph
Decoherence Correction by the Zeno Effect and Non-Holonomic Control
我们表明，多维芝诺效应与非完整控制相结合，可以有效地保护量子系统从退相干的方法类似于经典编码。与传统的方法相反，我们的方法适用于任意错误诱导的哈密顿量和一般的量子系统。我们还提出了算法，找到编码的方法，随着实际实现的编码的汉明上限。作为一个例子，构造了两个新的码，保护7个信息量子比特中的2个和9个信息量子比特中的4个不受任意小的失败概率的单个错误的影响。
2002-10-31 quant-ph
Experimental Realization of Non-Abelian Geometric Gates
量子力学的几何方面最突出的是几何相位的概念，每当量子系统沿着希尔伯特空间中的闭合路径演化时，就可以获得几何相位。几何相位仅由该路径的形状决定，并且在其最简单的形式中是一个实数。然而，如果系统包含退化的能级，矩阵值的几何相位，称为非阿贝尔holonomies，可以出现。它们对于冷原子气体中合成规范场的产生和非阿贝尔任意子统计的描述起着重要的作用。此外，已经有人提出利用非阿贝尔完整门进行鲁棒量子计算。与阿贝尔几何相位相反，非阿贝尔几何相位仅在具有大量自旋的核四极共振实验中观察到，并且没有完全表征几何过程及其非对易性质。在这里，我们实现了一个超导人造三能级原子上的非阿贝尔完整量子操作，通过应用一个良好的控制双音微波驱动。使用量子过程层析成像，我们确定所得到的非交换门的结晶度超过95%。我们证明了在Hilbert空间中以不同顺序遍历的两条路径的序列产生不等价的变换，这是所实现的完整量子门的非阿贝尔特征的证据。结合双量子比特操作，它们形成了完整量子计算的通用门集。
2013-04-18 quant-ph
Nonadiabatic holonomic quantum computation based on commutation relation
本文提出基于对易关系而非平行输运条件设计非绝热和乐量子计算的新策略，通过分离并去除动力学相位，提高了实现灵活性并允许优化演化时间与路径。
2023-08-13 quant-ph
Optical Holonomic Quantum Computer
本文在量子光学中实现了完整量子计算的思想。在非线性克尔介质中，激光束的简并态被解释为量子比特。位移装置，挤压装置和干涉仪提供了经典的控制参数空间，绝热循环执行。这导致逻辑门作用于激光器的组合简并子空间的状态，产生任何一个量子位旋转和任何两个量子位之间的相互作用。问题，如普遍性，复杂性和可扩展性得到解决，并采取了几个步骤，对这个模型的物理实现。
1999-12-20 hep-th physics.optics quant-ph
Optical holonomic single quantum gates with a geometric spin under a zero field
在单自旋上实现快速容错量子门是固态量子信息处理的核心要求。由于偏振光表现出几何干涉，自旋相干性也通过自旋轨道相互作用与光进行几何控制。在这里，我们表明，在一个自旋为1的电子系统的简并子空间的几何自旋下的零场在金刚石中的氮空位中心允许实现光学非绝热完整量子门。在准共振光照射下的几何自旋在自旋轨道空间中经历循环演化，并获得几何相位或完整性，其导致绕任意轴旋转由光偏振和失谐定义的任何角度。这使得通用完整量子门与一个单一的操作。我们利用自旋的几何制备和读出技术，演示了一套完整的泡利量子门。新方案为完整量子计算机和中继器开辟了道路。
2017-10-13 quant-ph
Optimized nonadiabatic holonomic quantum computation based on Förster resonance in Rydberg atoms
本文提出了一种利用基于不变量的逆向工程实现两个里德伯原子的非绝热完整量子计算的方案。该方案基于两个里德伯原子之间的强偶极-偶极相互作用诱导的Förster共振，为简化系统动力学提供了一种选择性耦合机制.此外，为了提高方案的保真度，引入了最优控制方法，以增强门对系统误差的鲁棒性。数值模拟结果表明，该方案对控制场的随机噪声、偶极-偶极相互作用的偏离、Förster缺陷和原子的自发发射具有较好的鲁棒性.因此，该方案为利用里德伯原子实现量子计算提供了有益的前景。
2021-07-30 quant-ph
Decoherence induced by squeezing control errors in optical and ion trap holonomic quantum computations II
考虑Hadamard门在光学和离子阱完整量子计算机上的特殊实现，研究了随机压缩控制误差引起的退相干。当控制噪声采用Ornstein-Uhlenbeck随机过程时，我们解析地得到了Hadamard门的终态纯度和保真度。我们证明了纯度和保真度振荡取决于初始叠加态的选择。导出了门保真度与末态纯度之间的线性关系式。
2006-03-31 quant-ph
Experimental implementation of universal holonomic quantum computation on solid-state spins with optimal control
实验实现一组具有高保真度的通用量子逻辑门是量子信息处理的关键，而量子系统与环境之间不可避免的相互作用一直是量子信息处理的挑战。几何量子计算是噪声免疫的，因此提供了一种鲁棒的方法来提高控制保真度。在这里，我们实验实现了最近提出的可扩展的非绝热完整量子计算与固体自旋在钻石在室温下，它保持了灵活性和弹性对退相干和系统控制错误。与以前的几何方法相比，实验上提高了完整单量子比特和双量子比特量子逻辑门的通用集合的量子效率。因此，这项工作使容错可扩展几何量子计算在现实系统中的重要一步。
2021-02-18 quant-ph
Nonadiabatic holonomic quantum computation with all-resonant control
超导量子线路上的完整量子计算的实现是一个挑战，这是由于多电平系统之间的可控复杂耦合的普遍要求。在这里，我们解决了这个问题，提出了一个可扩展的电路QED晶格与简单的实现一套通用的非绝热完整量子门。与现有方案相比，通过对无消相干子空间中的逻辑量子比特进行传输线-传输线混合编码，可以实现单逻辑量子比特门和双逻辑量子比特门的可调谐全谐振设计.这种独特的优点导致量子门具有非常快的速度，因此具有非常高的量子效率。因此，我们的方案为高保真非绝热完整量子计算的实际实现铺平了道路。
2016-08-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Decoherence induced by squeezing control errors in optical and ion trap holonomic quantum computations
考虑到哈达玛门在光学和离子阱完整量子计算机上的特殊实现，我们研究了随机压缩控制误差引起的退相干。当控制噪声用Ornstein-Uhlenbeck随机过程建模时，我们得到了Hadamard门的保真度，并计算了最终态的纯度。我们证明，在矛盾的情况下的系统控制误差的随机导致退相干的最终状态。在小误差范围内，我们导出了门保真度与末态纯度之间的简单关系式。
2006-02-07 quant-ph
Dynamically Optimized Super-Robust Nonadiabatic Holonomic Quantum Gates Based on Superconducting Circuits
提出一种动态优化的超鲁棒非绝热和乐量子计算方案，通过设计动态校正脉冲将误差校正至四阶，结合超导电路无退相干子空间编码，实现了对控制误差和集体相位误差均具鲁棒性的高保真量子门。
2025-09-16 quant-ph
Relativistic Coulomb Integrals and Zeilberger's Holonomic Systems Approach. I
借助于计算机代数，我们研究了对角矩阵元<Or^p>，其中O是标准的Dirac矩阵算符，角括号表示相对论库仑问题的量子力学平均。利用Zeilberger推广的Goelberg算法及其变形，导出了每个期望值的三项递推关系，以及相应的广义超几何级数的变换公式。此外，还找到了这些积分的维里递推关系，并给出了算法证明。
2012-06-11 quant-ph
Scalable nonadiabatic holonomic quantum computation on a superconducting qubit lattice
几何相位具有抗噪声的特性，是实现稳健、高保真量子门不可缺少的因素。然而，由于操作的复杂性以及编码后的量子信息在非逻辑量子比特基上的固有泄漏，使得普适非绝热完整量子计算的实验实现非常困难。在这里，我们建议实现可扩展的非绝热完整量子计算与消相干的子空间编码的二维正方形超导transmon量子比特晶格，其中只有两个身体的相互作用，从最简单的电容耦合，是需要的。同时，我们引入了量子比特频率驱动来实现相邻transmon量子比特之间的可调谐谐振耦合，从而避免了泄漏问题。此外，我们提出的数值模拟表明，高保真量子门可以得到，验证了我们的方案的鲁棒性和可扩展性的优势。因此，我们的计划提供了一个有前途的方式走向物理实现的强大和可扩展的量子计算。
2019-12-11 quant-ph
Holonomic control of a three-qubits system in an NV center using a near-term quantum computer
控制（氮空位）NV中心量子比特的完整方法提供了一种理论上设计通用量子门的优雅方法，该量子门通过可计算的微波脉冲对量子比特进行操作。然而，缺乏从完整控制的量子寄存器的理论与两个以上的量子比特描述暗态之间的过渡的模拟结果。有鉴于此，我们一直在试验IBM Quantum Experience技术，以确定模拟三个量子位的NV中心的完整控制的能力，这些量子位描述了一个产生非阿贝尔几何相位的八能级系统。通过失谐频率的几何相位的可调谐性被证明通过高保真度（约80%）的3量子比特非共振完整门在共振的。暗态之间的跃迁显示了门暗态与量子比特初始态的对准，因此多量子比特系统的退相干通过0.33pi的旋转被很好地控制。电子返回概率可以表现出自旋-轨道耦合的行为，如在基于额外几何相位的拓扑材料中观察到的。
2022-02-16 cs.NA math.NA quant-ph
Exact solutions of the isoholonomic problem and the optimal control problem in holonomic quantum computation
给出了齐次丛中的等完整力学问题的精确表达式和求解方法。该问题的形式是变分方程的边值问题。将该解应用于完整量子计算机中的最优控制问题。我们提供了一个处方，以构建一个最优控制器的任意酉门，并将其应用到$ k $维酉门，其操作上的$ N $维希尔伯特空间与$ N \geq 2k $。我们的建设被应用到几个重要的酉门，如阿达玛门，CNOT门，和两个量子位离散傅立叶变换门。这些门的控制器是显式构造的。
2004-06-07 quant-ph
Tailoring the light-matter interaction for high-fidelity holonomic gate operations in multiple systems
本研究针对量子计算中高保真量子门的需求，提出一种通过遗传算法优化多自由度的通用NHQC门实现方案，可应用于三种量子比特系统，优化后门操作对频率失谐鲁棒且非共振激发低，推动多平台容错量子计算发展。
2024-12-03 quant-ph
Room temperature high-fidelity non-adiabatic holonomic quantum computation on solid-state spins in Nitrogen-Vacancy centers
非绝热完整量子计算的高速实现和鲁棒性为克服量子系统与环境相互作用易退相干的困难，实现大规模量子计算机的构建提供了新的思路。在这里，我们展示了一个高保真的量子门，实现非绝热完整量子计算下的固态自旋氮空位（NV）中心，提供了一个可扩展的实验平台，具有潜在的室温量子计算，这是近年来越来越多的关注。与以前的方法相比，我们可以通过改变微波脉冲的幅度和相位来控制NV中心获得的非阿贝尔几何相位，从而实现单量子比特和双量子比特门。我们还发现，我们提出的方案可以在当前的实验中实现，以讨论与实验参数的门保真度。因此，该方案采用了一种新的方法来实现高保真的非绝热完整量子计算。
2020-03-28 quant-ph
Nonadiabatic holonomic quantum computation with Rydberg superatoms
非绝热完整量子计算由于其对控制误差的鲁棒性和高速实现等优点而受到越来越多的关注。基于不同的物理系统，提出了几种实现方案，每种方案都有其独特的优点。本文提出了一种非绝热完整量子计算的替代方案，即利用里德堡超原子实现一组通用的量子门。里德伯超原子是一种介观原子系综，它只允许一个单一的里德伯激发被封锁半径内的许多原子共享，并可用于产生集体状态来编码量子比特。在我们的方案中，量子比特被编码成两个里德堡超原子的集体基态，两个长程里德堡超原子之间的相互作用通过微波腔介导，并借助于两个额外的集体里德堡态.与以往基于微观尺度的方案不同，本方案基于介观尺度的原子系综。基于Rydberg超原子的方案除了具有非绝热完整量子计算的鲁棒性和快速性等优点外，还具有Rydberg态的相干时间长和介观系统的可操作性等独特的优点。
2018-11-02 quant-ph
Nonadiabatic holonomic quantum computation on coupled transmons with ancillaries
由于多级量子系统中需要复杂的可控相互作用，完整量子计算的物理实现具有挑战性。在这里，我们提出了实现非绝热完整量子计算与传统的电容耦合超导transmon量子比特。利用辅助量子比特的相互作用构造了一组普适的完整门，而不是依赖于对多级量子系统的辅助能级的精细控制。这些量子门是通过全共振方式的可调谐相互作用实现的，这导致了高保真度的门操作。通过这种方式，我们方案的独特优点是我们只使用transmon的最低两个能级来形成量子比特态。此外，辅助量子比特在每次门操作之前和之后都处于它们的基态，从而可以连续地构造完整门。因此，我们的方案提供了一个很有前途的方法走向实际实现的高保真非绝热完整量子计算。
2018-11-14 cond-mat.supr-con quant-ph
Realization of universal nonadiabatic geometric control on decoherence-free qubits in the XY model
量子信息处理的一个基本要求是防止退相干和噪声的不利影响。消相干子空间和几何处理是量子信息保护的重要步骤。在这里，我们提供了一个新的实验上可行的方案，结合消相干自由子空间与非绝热几何操作，以实现一个通用的量子计算。该方案不同于以往的方案，它基于典型的XY相互作用耦合，可以在各种纳米工程系统中建立，从而为在无消相干子空间中实现非绝热完整量子计算开辟了道路.
2017-12-03 quant-ph
Accelerated super-robust nonadiabatic holonomic quantum gates
针对非绝热完整量子门的状态泄漏与门时间过长问题，提出三段式 Hamiltonian 加速方案，在二维超导电路中实现更短门时间、更低退相干错误和更强鲁棒性。
2023-10-01 quant-ph
Holonomic quantum gates via continuous measurement in bosonic codes: GKP and cat states
University of Southern California（南加州大学）
该研究将基于连续测量的完整量子计算应用于玻色子编码，为猫码和GKP码设计协议，实现无需哈密顿量控制的容错逻辑门，为玻色子平台的测量诱导完整控制提供具体方案。
2026-08-13 quant-ph
Demonstration of a non-Abelian geometric controlled-Not gate in a superconducting circuit
希尔伯特空间中量子态的非阿贝尔几何变换所产生的完整性为量子计算提供了一种很有前途的方法。这些完整性是不可交换的，因此可以用于实现量子逻辑门的通用集合，其中全局几何特征可能导致一些抗噪声的优点。在这里，我们报告的第一个片上实现的非阿贝尔几何控制非门的超导电路，这是一个积木构建完整的量子计算机。条件动力学是在一个全对全连接的架构中实现的，该架构涉及多个频率可调的超导量子比特可控地耦合到谐振器;任何两个量子比特之间的完整门可以通过在与谐振器谐振时调谐它们的频率并向其中一个施加双音驱动来实现。这个门代表了在超导平台上实现全几何可扩展量子计算的重要一步。
2021-06-27 quant-ph
Stabilizing the Kerr arbitrary cat states and holonomic universal control
本研究提出参量驱动KNR的新型工程哈密顿量，可稳定任意猫态、操控势阱生成碰撞态，首次探究其量子绝热相位，开发通用绝热量子计算协议，并给出超导电路实验方案，提升了玻色模式控制自由度。
2024-06-19 quant-ph
Experimental Realization of Nonadiabatic Shortcut to Non-Abelian Geometric Gates
当一个量子系统在简并的希尔伯特空间中被驱动通过一个参量循环时，它将获得一个非阿贝尔几何相位，这是稳定的，构成了完整量子计算（HQC）的基础。然而，在绝热极限下，环境退相干成为一个重要的误差源。最近，已经提出了各种非绝热HQC方案，但都是以增加对控制误差的敏感性为代价的。或者，存在通过“绝热性捷径”（STA）技术加速HQC的理论建议，但迄今为止还没有实验证明，因为这些proproprosals涉及同时控制四个能级的复杂控制。在这里，我们提出并实验证明，HQC通过捷径绝热可以构建只有三个能级，使用超导量子位在一个可扩展的架构。利用这个方案，所有完整的单量子比特操作都可以通过一个单周期的状态演化来实现。因此，我们能够在同一平台上对STA+HQC与NHQC的稳定性进行实验基准测试。我们的方案的灵活性和简单性，使它也可以实现其他系统，如氮空位中心，量子点，和核磁共振。
2019-02-28 quant-ph
Geometric Phases and Quantum Computations
考虑了完整量子计算机（HQC）的计算问题。Wilczek-Zee势定义的量子计算HQC的一套明确评估。讨论了这种情况下逻辑门实现的主要可能性。
2004-06-14 quant-ph
Experimental realization of nonadiabatic geometric gates with a superconducting Xmon qubit
几何相位只依赖于演化路径而不依赖于演化细节，具有一定的抗噪特性。基于不同的几何相位，人们提出了各种各样的量子门，如基于非绝热阿贝尔几何相位的非绝热几何门和基于非绝热非阿贝尔几何相位的非绝热完整量子门。到目前为止，非绝热完整单量子比特门已被实验证明与超condunting transmon，其中三个级联配置的最低水平都应用在操作中。然而，第二激发态的transmons具有相对较短的相干时间，这导致量子门的保真度降低。在这里，我们实验上实现了基于阿贝尔几何相位的非绝热几何单量子比特门与超导Xmon量子比特。该实现在Xmon量子比特的两个最低能级上执行，从而避免了第二激发态的短相干时间的影响。实验结果表明，单比特量子门的平均正确率可以分别达到99.6%和99.7%。
2019-09-22 cond-mat.supr-con quant-ph
Spin-1/2 particles moving on a 2D lattice with nearest-neighbor interactions can realize an autonomous quantum computer
什么是最简单的哈密顿量，可以实现量子计算，而不需要任何控制操作在计算过程中？在以前的论文中，我们已经构建了一个10-本地有限程相互作用的量子比特之间的二维晶格具有这种性质。在这里，我们表明，在二维晶格上qutrits之间的配对相互作用是足够的，也可以实现一个遍历的计算机，其中的结果可以读出的时间平均状态后，一些后选择具有高的成功概率。其中两个量子态是由自旋为1/2的粒子的两个能级位于特定的晶格位置给出的，第三个量子态是它的不存在。相邻粒子间的相互吸引力和跳跃项共同作用引起耦合量子行走，其中粒子自旋受到空间非均匀相互作用，实现完整量子计算。完整方法确保所实现的电路不依赖于行走所需的时间。尽管所需类型的自旋-自旋相互作用的实现目前还不清楚，但该模型表明，相当简单的哈密顿量足够强大，可以在封闭的物理系统中进行通用的量子计算。
2006-12-12 quant-ph
Scalable universal holonomic quantum computation realized with an adiabatic quantum data bus and potential implementation using superconducting flux qubits
在本文中，我们将研究使用绝热量子数据传输协议来构建通用量子计算机。单量子比特门是通过使用总线协议来实现的，以将量子比特的信息沿着具有幺正扭曲的自旋链向下传输。这种扭曲是由链条上的耦合改变引起的，对应于在链条的一个区域上执行的单一旋转。我们展示了如何控制非门可以实现通过使用一个控制量子位与伊辛型耦合。这里讨论的方法可以扩展到非绝热量子总线协议。我们还研究了通过使用超导磁通量子比特实现这样的量子计算机的潜力。
2013-03-21 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con quant-ph
Holonomic quantum computing in symmetry-protected ground states of spin chains
虽然固态设备为现代经典计算机提供了自然可靠的硬件，但到目前为止，量子信息处理器类似于真空管计算机，既不可靠也不可扩展。在拓扑有序物质中稳定的强相关的许多身体状态提供了自然容错计算的可能性，但对工程师和相干控制都具有挑战性，并且不能容易地适应不同的物理平台。我们提出了一个架构，实现了一些拓扑模型的鲁棒性，但与一个大大简单的建设。量子信息存储在自旋为1的链的受保护的简并基态中，而量子门仅使用单位场和最近邻耦合通过绝热非阿贝尔完整性来执行。门操作尊重对称性，因此从受保护的基态继承了对噪声和无序的一些保护。
2013-02-24 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el quant-ph
Programming physical realizations of quantum computers
我们研究量子计算机的物理实现对其逻辑运算的影响。通过对量子计算机硬件物理模型的仿真，分析了量子计算机物理实现编程中遇到的困难。受控非操作和Grover的数据库搜索算法的逻辑上相同的实现的例子被用来证明量子计算的结果相对于量子计算机的物理实现是不稳定的。我们讨论了这些不稳定性的起源，并讨论了克服这一点的可能性，实际上，量子计算机的基本限制。
2001-04-18 quant-ph
Experimental Realization of Discrete Fourier Transformation on NMR Quantum Computer
本文报道了离散傅里叶变换在核磁共振量子计算机上的实验实现。实验结果与理论结果一致。利用本文介绍的脉冲序列，理论上可以在任意L比特量子数上实现DFT。
1999-05-25 quant-ph
Experimental realization of quantum cheque using a five-qubit quantum computer
我们演示了由Roy Moulick和Panigrahi提出的量子支票的实现[Quantum Inf. Process（2016）15：2475]，使用五量子比特IBM量子计算机。在一个量子网络银行系统中，我们设计了合适的单量子比特、CNOT和Fredkin门，实现了量子支票交易。量子态层析成像揭示了与理论和实验密度矩阵的可比结果的实施的准确性。
2017-07-10 quant-ph
Experimental Realization of Quantum Violation of Entropic Noncontextual Inequality in Four Dimension Using IBM Quantum Computer
在量子信息理论中，熵不等式是非上下文性的充分必要条件。在这里，我们首先在实验上证明了在一个四能级量子系统中，通过使用五量子比特的IBM量子计算机的熵的非上下文不等式的破坏。实验结果证明了局部实在论模型的不存在。
2018-05-23 quant-ph
