High-fidelity quantum state preparation using neighboring optimal control
提出了一种基于邻域最优控制理论的$n$-量子比特态的单次高保真制备方法。这代表了邻近最优控制形式主义的一个新的应用，该形式主义最初被开发用于产生单次高保真度量子门。为了说明这种方法，并提供一个原理证明，我们使用它来准备两个量子比特贝尔态$|β_{01}\rangle = (1/\sqrt{2})\left[\, |01\rangle + |10\rangle\,\right]$与错误概率$ε\sim 10^{-6}$（$10^{-5}$）的理想（非理想）控制。使用文献中的标准方法，可以利用这些高保真贝尔状态来容错地准备逻辑状态$|\overlineβ_{01}\rangle$。
2017-09-15 quant-ph
Proximal quantum control of spin and spin ensemble with highly localized control field from skyrmions
针对自旋量子比特选择性控制需高度局域化场的问题，提出结合发散和会聚纳米级磁性斯格明子的技术，产生精确控制场，实现高保真操纵，减少串扰，适用于可扩展量子计算。
2023-12-31 cond-mat.mes-hall quant-ph
Improving the purity of one- and two-qubit gates by AC fields
我们研究了交流驱动场对单量子比特和双量子比特门操作相干特性的影响。在这两种情况下，我们发现，适当的驱动参数，栅极纯度显着提高。的时间依赖性系统浴模型的映射到一个有效的静态模型提供了分析结果。由此产生的纯度损失与数值结果相比是有利的。
2005-09-13 quant-ph
Theory of barrier vs tilt exchange gate operations in spin-based quantum computing
我们提出了一个理论来理解相邻量子点中电子自旋之间的交换相互作用，无论是通过改变两个量子点的失谐量，还是通过独立调谐量子点之间的隧穿势垒。哈伯德模型和一个更现实的约束势模型被用来研究如何倾斜和障碍控制影响有效的交换耦合，从而在失谐和对称制度的栅极保真度。我们表明，交换耦合是不太敏感的电荷噪声，通过隧道势垒控制（同时允许交换耦合操作的最佳点，交换相互作用具有零导数相对于失谐）。GaAs和Si量子点被认为是我们的实验数据显示定性协议的结果进行比较。我们的研究结果回答了一个悬而未决的问题，为什么障碍门是最好的倾斜门交换基门操作。
2018-03-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
Crosstalk analysis for single-qubit and two-qubit gates in spin qubit arrays
按比例放大自旋量子位系统需要高保真的单量子位和双量子位门。已经在基于硅的单量子点和双量子点中证明了超过$98\%$的栅极异质性，而为了实现更大的量子位阵列，必须考虑对相邻量子位的串扰效应。我们利用一个简单的海森堡模型分析了在相邻量子比特上进行单量子比特和双量子比特操作时，串扰对量子比特质量的影响。此外，我们提出了驱动领域的条件，以鲁棒同步拉比振荡，避免串扰效应。在我们的分析中，我们还考虑了下一个最近邻串扰，并表明双同步导致的驱动场强度，交换相互作用，从而门时间的限制性选择。考虑到现实的实验条件，我们提出了一组参数值来执行几乎无串扰的CNOT门，从而打开了可扩展的量子计算设备的途径。
2021-09-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Improving the Fidelity of Optical Zeno Gates via Distillation
我们已经模拟了Franson等人（PRA 70，062302，2004）的芝诺效应控制符号门，并且表明高保真独立操作需要高的双光子与单光子吸收比$κ$。因此，我们转而使用此门进行集群状态融合，其中对$κ$的要求限制较少。借助部分离线的单光子和双光子蒸馏，我们可以实现具有单位保真度但非单位成功概率的融合门。我们的结论是，对于$κ> 2200$，Zeno融合门将执行等效的线性光学门。
2006-09-29 quant-ph
Improving quantum gate fidelities by using a qubit to measure microwave pulse distortions
提出了一种新的方法来确定超导量子比特中的脉冲缺陷，并提高单门保真度。通过施加连续的正和负$π$脉冲，我们放大了由于微波脉冲失真引起的量子比特演化，这导致量子比特状态围绕垂直于预期旋转轴的轴旋转。测量这些旋转作为脉冲周期的函数，使我们能够重建到达样品的微波脉冲的形状。使用提取的响应对输入信号进行预失真，我们能够改善脉冲形状，并达到高于99.8%的平均单量子位门保真度。
2012-11-09 quant-ph
Semiconductor-based Geometrical Quantum Gates
我们提出了一个完整的实施方案，即，基于半导体纳米结构的几何量子信息处理。我们的量子硬件由耦合的半导体宏原子组成，由超快脉冲激光脉冲序列寻址/控制。更具体地，逻辑量子比特被编码在具有不同自旋极化的激子状态中，并通过激光振幅的绝热时间控制来操纵。双量子位门是通过利用相邻量子点中激子之间的偶极-偶极耦合以几何方式实现的。
2003-02-13 quant-ph
Improving quantum gate fidelities using optimized Euler angles
给出了一种在给定两个固定哈密顿量的情况下计算量子比特状态转移和量子门工程的优化欧拉角的显式算法。它示出了如何算法使我们能够有效地实现单量子比特门，即使控制是严格限制和实验上可访问的哈密顿远离正交。它进一步表明，使用优化的欧拉角可以显着提高量子操作的保真度，即使是实验上可访问的哈密顿量接近正交的系统。与诸如复合脉冲的方案不同，所提出的方案不会显著增加局部操作或门操作时间的数量。
2009-10-01 quant-ph
Multi-qubit non-adiabatic holonomic controlled quantum gates in decoherence-free subspaces
无消相干子空间中的非绝热完整量子门由于其内在的容错性、相干稳定性和运行时间短等优点而具有重要的实用价值。在这里，我们提出了一些紧凑的方案来实现两个和三个量子比特控制的酉量子门和Fredkin门。对于受控幺正量子门，作用于目标量子比特的幺正算符是任意的单量子比特门操作。受控的量子门可以在无消相干子空间中使用非绝热完整性直接实现，并且通过仅使用经历集体移相的两个相邻物理量子比特来编码逻辑量子比特，用于无消相干子空间编码的所需资源是最小的。
2016-01-11 quant-ph
Method for implementation of universal quantum logic gates in a scalable Ising spin quantum computer
我们提出了一个可扩展的固态伊辛自旋量子计算机的通用量子门的实现协议的任意叠加的量子态。自旋链由1/2相同的自旋组成，相邻自旋之间存在伊辛相互作用。自旋的选择性激发由外部磁场的梯度提供。协议是由矩形射频脉冲构建的。相位和不必要的过渡所造成的概率误差被最小化，并计算数值。
2002-12-11 quant-ph
Tunable quantum gate between a superconducting atom and a propagating microwave photon
我们提出了一个在超导原子和传播的微波光子之间的双量子比特量子逻辑门。原子量子比特在其最低的两个级别上编码，光子量子比特在其载波频率上编码。门操作在光子反射时确定性地完成，并且通过驱动场的{ \it in situ}控制来实现各种双量子位门（SWAP、$\sqrt{\rm SWAP}$和Identity）。所提出的门适用于超导原子网络的构建，这使得非相邻原子之间的门操作成为可能。
2016-10-07 cond-mat.supr-con quant-ph
Procedure for improving cross-resonance noise resistance using pulse-level control
超导量子位的当前实现通常受到多量子位门的低精度的限制。我们提出了一种可重复的和运行时高效的脉冲电平方法，用于校准任意$θ$的改进的交叉谐振门CR（$θ$）。这种CR（$θ$）门可以通过应用标准单量子位门来产生广泛的其他双量子位门。通过执行交错随机基准测试实验，我们证明，我们的方法导致显着更高的抗噪声能力比目前使用的IBM的电路级方法。因此，我们的程序提供了一个真正的改进，噪音仍然是一个限制因素的应用。
2023-03-22 quant-ph
Remote controlled-NOT gate of d-dimension
单比特旋转门和受控非门构成了普适量子计算的一套完整的门。一般来说，CNOT门只用于两个相邻的量子位。对于两个彼此远离的量子位，我们需要一系列的交换门将这两个量子位转移到最近的相邻位置，然后在CNOT门之后，我们应该再次将它们转移到它们的原始位置。然而，一系列的交换门是量子信息处理的资源。一种不消耗太多资源的经济方法是远程实现CNOT门。远程CNOT门是通过一个额外的最大纠缠态来实现两个远程分离量子比特的CNOT门。原来的远程CNOT门是针对两个量子比特的，这里我们将介绍d维远程CNOT门。在远程CNOT门的实现过程中，验证了量子隐形传态的作用。
2008-01-23 quant-ph
Noise-protected two-qubit gate using anisotropic exchange interaction
QuTech and Kavli Institute of Nanoscience, Delft University of Technology（代尔夫特理工大学量子技术研究所和卡弗里纳米科学研究所）
本文提出一种基于锗空穴自旋量子比特的两量子比特门协议，利用各向异性交换相互作用和基带信号复合脉冲方案，实现高保真度的两量子比特受控-Z操作，以抑制交换能波动。
2026-03-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum Computation with Quantum Dots
我们提出了一个新的实现通用的一个和两个量子比特门的量子计算使用耦合单电子量子点的自旋态。通过相邻点之间的隧穿势垒的选通来实现期望的操作。在一个新推导出的自旋主方程中计算了几种测量门质量的方法，该方程包含由原型磁环境引起的退相干。提出了点阵实验，这将提供所需的非平衡自旋动力学的初步演示。
1997-07-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
Selective pulse implementation of two-qubit gates for spin-3/2 based fullerene quantum information processing
我们提出了两种在内嵌富勒烯$N@C_{60}$或$P@C_{60}$上实现双量子比特量子门的可行方案。量子位存储在掺杂原子$N$或$P$的电子自旋自由度中。利用两个相邻富勒烯之间的磁偶极耦合，利用选择性微波脉冲和再聚焦技术实现了两量子比特受控非门和两量子比特条件相位门。我们将讨论为使我们的建议具有普遍性而采取的其他必要步骤。我们还将表明，我们的建议是有用的量子门控和量子信息从基于自旋的量子比特状态的读出。
2004-07-05 quant-ph
Improving fidelity of multi-qubit gates using hardware-level pulse parallelization
本文提出在硬件层面并行化预校准脉冲以优化多量子比特门，通过$R_{ZX}$门实验验证，该方法相比串行串联可提高保真度（从98.16%到99.15%）并减少门时间，且适用于CNOT、CZ门及多种量子任务。
2023-12-20 quant-ph
A shuttling-based two-qubit logic gate for linking distant silicon quantum processors
使用两个量子比特门在远程量子处理器处控制量子比特之间的纠缠是量子计算的可扩展的模块化实现的基本功能。在众多量子位平台中，硅量子点中的自旋量子位具有大规模集成的前景以及它们的纳米加工能力。然而，连接遥远的硅量子处理器具有挑战性，因为自旋量子位中的双量子位门通常利用短程交换耦合，这仅在最近的相邻量子点之间有效。在这里，我们通过相干自旋穿梭演示了自旋量子位之间的双量子位门，这是连接远程硅量子处理器的关键技术。自旋量子位的相干穿梭使得交换耦合的有效切换具有超过1,000的开/关比，同时对于相邻点之间的单次穿梭保持99.6%的自旋相干性。通过这种穿梭模式交换控制，我们展示了一个保真度为93%的双量子比特控制相位门，通过随机基准测试进行评估。将我们的技术与量子比特在大型量子点阵列上的相位相干穿梭相结合，将为远程硅量子处理器之间的量子链路提供可行的路径，这是大规模量子计算的关键要求。
2022-09-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Constructing Functional Braids for Low-Leakage Topological Quantum Computing
以Fibonacci任意子模型中CNOT门的构造为例，讨论了在拓扑量子计算中如何通过引入相位无关误差来显著减少泄漏误差.具体地说，我们在六个任意子的希尔伯特空间中构造了一个功能辫子，它可以交换两个相邻的任意子，同时保持编码的量子信息。对于任意子的$\sim$ 100个交换的辫子，泄漏误差是$\sim$ $10^{-10}$。应用辫子大大减少了一般的受控旋转门的建设中的泄漏错误。
2008-10-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Scalable Ion Trap Architecture for Universal Quantum Computation by Collisions
我们提出了一个可扩展的离子阱结构的通用量子计算，这是由一个离子阱阵列与一个离子被限制在每个陷阱。相邻的陷阱被设计成能够合并成一个单一的陷阱。通用双量子位$\sqrt{SWAP}$门是通过两个相邻离子在合并阱中的直接碰撞来实现的，这引起了两个离子之间有效的自旋-自旋相互作用。我们发现碰撞诱导的自旋-自旋相互作用随两离子俘获距离的三次方而减小。即使在Paul阱中原子离子之间具有$200\ μm$捕获距离，仍然可以在$0.1\ kHz$机制中实现具有速度的两量子比特门操作。使用潘宁陷阱中具有$10\ mm$捕获距离的电子，速度可以进一步增加到$0.1\ MHz$状态。
2018-01-08 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.atom-ph
Fast parametric two-qubit gates with suppressed residual interaction using a parity-violated superconducting qubit
在有限的磁通量偏置下，我们利用由电容分流的非对称约瑟夫森结环组成的违反宇称的超导量子比特实现了快速双量子比特门。量子比特的二阶非线性效应使得它能够通过一阶量子比特间边带跃迁与相邻的单结transmon量子比特相互作用，其拉比频率高达30 MHz。同时，利用连续微波驱动引起的交流斯塔克位移消除了不需要的静态纵向~（ZZ）相互作用。利用随机基准测试，CZ、iSWAP和SWAP门的平均量子比特数分别为0.967、0.951、0.956。
2020-05-07 quant-ph
Improving photon detector efficiency using a high-fidelity optical CNOT gate
光学量子计算的一个重要问题是效率低下或不准确的光电探测器。可以使用CNOT门来改进检测器，方法是制造一个大的猫态，然后测量该状态下的每个量子位。在本文中，我们开发了一个代码，比较五种不同的方案进行多次测量，其中一些是能够检测到的损失，其中一些没有。我们探索了这些方案中的每一个在存在不同错误的情况下如何执行，并推导出一个公式来找出量子比特丢失的概率是多少，值得检测丢失，以及在什么概率下这只会导致比丢失引入更多的错误。
2015-01-07 quant-ph
Improving the Performance of Deep Quantum Optimization Algorithms with Continuous Gate Sets
变分量子算法被认为是解决计算困难的问题，往往是由重复层的量子门。其示例是量子近似优化算法（QAOA），一种解决噪声中间尺度量子（NISQ）系统上的组合优化问题的方法。从QAOA获得计算能力关键依赖于在算法执行期间减轻错误，对于相干限制的操作，这可以通过减少门数来实现。在这里，我们证明了一个改进的算法性能的一个因素，3成功的概率来衡量，通过实施一个连续的硬件高效的门设置使用超导量子线路。这个门集合允许我们在QAOA中执行相位分离步骤，每对量子位使用单个物理门，而不是将其分解为两个C $Z$门和单量子位门。有了这个减少的物理门的数量，这与算法中采用的层数成比例，我们实验研究了QAOA应用于映射到三个和七个量子位的精确覆盖问题实例的电路深度相关性能，总共使用了399个操作和多达9层。我们的研究结果表明，连续门集的使用可能是扩大近期量子计算机影响的关键组成部分。
2020-05-11 quant-ph
Context-aware gate set tomography: Improving the self-consistent characterization of trapped-ion universal gate sets by leveraging non-Markovianity
本研究针对捕获离子设备，通过微观建模将上下文依赖性纳入门层析成像参数化，降低采样成本，提出上下文感知GST以改进非马尔可夫噪声下的自洽表征。
2025-09-24 quant-ph
Improving Performance of an Analog Electronic Device Using Quantum Error Correction
使用模拟经典系统进行计算通常被认为是一个困难的命题，由于这些设备对噪声的敏感性和缺乏一个明确的框架来实现容错。我们目前的实验结果应用量子纠错（QEC）技术的原型模拟计算设备称为量子仿真设备。它示出，对于测试的门（横向$Z$，$X$和$SH$）有一个显着的改善，在使用5-量子位完美码纠错后的门操作的性能特性。在$Z$门的情况下，中值保真度从0.995提高到0.99998，门误差减少了两个数量级以上。其他横向门同样表现出很大的改进。
2021-04-24 quant-ph
Deterministic topological quantum gates for Majorana qubits without ancillary modes
针对 Majorana 量子比特的 Clifford 门实现难题，论文提出无需辅助 MZMs、受完全拓扑保护的确定性测量方案，并给出双量子比特门的最少四步测量序列。
2023-05-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Universal Quantum Computation through Control of Spin-Orbit Coupling
我们提出了一种量子计算的方法，它使用控制的自旋轨道耦合在一个线性阵列的单电子量子点。量子门是通过脉冲相邻电子自旋之间的交换相互作用来实现的，包括由于自旋-轨道耦合引起的各向异性校正。对这些校正的控制，即使是有限的，也足以对编码成电子自旋对的量子比特进行通用量子计算。进行单量子比特旋转或受控非门所需的电压脉冲的数量与自旋轨道耦合控制程度的无量纲测量的倒数成比例。
2004-03-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Crosstalk Suppression in Individually Addressed Two-Qubit Gates in a Trapped-Ion Quantum Computer
由于控制信号的溢出引起的目标量子位和相邻旁观者量子位之间的串扰表示限制量子计算机中的两量子位纠缠门的保真度的主要误差源。我们表明，在我们的激光驱动的陷阱离子系统的相干串扰误差可以建模为残留的$X\hatσ_ϕ$相互作用，可以主动取消单量子位回波脉冲。我们提出并证明了一个串扰抑制方案，消除了所有的一阶串扰，但只需要通过驱动旋转的目标量子位的本地控制。我们报告了两个量子比特的贝尔态保真度的$99.52(6) \%$与回波脉冲后，集体门和$99.37(5) \%$与回波脉冲施加到每个门在5离子链。该方案可广泛应用于具有类似相互作用哈密顿量的其他平台。
2022-06-06 quant-ph
Time-convolutionless reduced-density-operator theory of a noisy quantum channel: a two-bit quantum gate for quantum information processing
利用投影算符方法和时间上的超前传播子和滞后传播子，通过求解控制噪声量子信道动力学的量子Liouville方程，导出了无时间卷积形式的量子量子态的精确约化密度算符.在这项工作中开发的形式主义是一般性的，足以模拟一个嘈杂的量子信道提供具体形式的哈密顿系统，水库，系统和水库之间的相互作用。然后，我们应用该公式模拟了一个由耦合自旋系统组成的二比特量子门，其中海森堡耦合由相邻量子点之间的隧穿势垒控制。数值计算了混合初态和纠缠初态的门特性，包括熵、保真度和纯度。
1999-07-23 quant-ph
Two-Qubit Gate Operation on Selected Nearest-Neighbor Neutral Atom Qubits
我们之前已经讨论了具有按需相互作用的中性原子量子计算机的设计[E。Hosseini Lapasar等人，日本物理学会80，114003（2011）]。在这篇文章中，我们提出了一种实验方法来证明一种选择性的双量子位门操作，这种操作比我们最初的提议要求更低，尽管门操作仅限于在两个相邻原子之间起作用。我们数值评估的两个量子比特门操作的过程中，被施加到一个选定的对最近的邻居，被困的原子，我们估计的门操作时间和相应的门保真度的上限。所提出的方案是可扩展的，虽然具有挑战性，是可行的，目前的实验能力。
2014-04-03 cond-mat.quant-gas quant-ph
ZZ-Interaction-Free Single-Qubit-Gate Optimization in Superconducting Qubits
提出并实验验证了一种基于微扰分析半解析优化脉冲的方法，在超导transmon量子比特上实现了无ZZ交互的单量子比特门操作，有效克服了量子比特频率波动问题且无需额外硬件开销。
2024-01-05 quant-ph
Computing with spin qubits at the surface code error threshold
量子比特的高保真控制对于量子算法的可靠执行和实现容错是至关重要的，容错是在错误发生之前更快地纠正错误的能力。容错的核心要求是用错误阈值来表示的。然而实际的阈值取决于许多细节，一个共同的目标是众所周知的表面码的~1%的误差阈值。达到99%以上的双量子位门的正确率一直是半导体自旋量子位的长期主要目标。这些量子位非常适合缩放，因为它们可以利用先进的半导体技术。在这里，我们报告了一个基于自旋的量子处理器在硅单和双量子位门的结晶度都超过99.5%，从门集断层扫描提取。当包括相邻量子位上的串扰和空闲错误时，平均单量子位门的重复性保持在99%以上。利用这种高保真度的门设置，我们执行的要求很高的任务，计算分子基态能量使用变分量子本征求解器算法。现在，两个量子比特门保真度的99%障碍已经被超越，半导体量子比特已经获得了作为领先平台的可信度，不仅用于缩放，而且用于高保真控制。
2021-07-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Scalable Trapped Ion Quantum Computation with a Probabilistic Ion-Photon Mapping
提出了一种基于概率离子-光子映射的大规模量子计算和通信中囚禁离子定标方法。通过探测自发发射的光子，伴随着相邻离子之间的局部库仑相互作用，可以实现远程捕获离子之间的确定性量子门。我们讨论了不同概率纠缠方案的门速度和对实验噪声的容忍度。
2004-01-05 quant-ph
Suppressing crosstalk for Rydberg quantum gates
University of Stuttgart（斯图加特大学）
本文提出通过局部寻址抑制Rydberg量子计算机中受控Z门的串扰，通过理论分析和数值模拟展示了一种改进门保真度的方法，显著提升量子门的精度。
2026-03-19 physics.atom-ph quant-ph
Single- and two-qubit quantum gates using superimposed optical lattice potentials
在光晶格中实现基于碰撞的双量子比特门的步骤先前已经通过并行合并周期性双超晶格中的所有原子对来实现。相比之下，我们提出了一种架构，它允许合并的一个选定的量子比特对在一个新的长周期性超晶格结构组成的两个光晶格与紧密躺的周期。我们数值优化的门时间和保真度，包括对相邻原子的影响，并在存在实验误差源。此外，超晶格架构诱导差分超精细移位，允许单量子位门。最快的可能的单量子位门时间，给定的最大可容忍的旋转误差的剩余原子在不同的值的晶格波长，被确定。我们发现，具有几个100~ $μ$ s的门时间和错误概率$\sim{}10^{-3}$的鲁棒的单和双量子比特门是可能的。
2014-02-10 cond-mat.quant-gas quant-ph
Optimal control of atom transport for quantum gates in optical lattices
通过最优控制技术，我们模拟和优化操纵的外部量子态（质心运动）的原子被困在可调光学势。详细讨论了双势阱中原子在相邻两个原子之间运动的情况。这样的晶格可以实现原子对的相互作用介导的纠缠，并且可以实现两量子比特的量子门。光学势的优化控制序列允许比基于绝热传输的过程更快地传输并且具有显著更大的保真度。
2008-05-29 cond-mat.other quant-ph
Optimal control of the silicon-based donor electron spin quantum computing
我们演示了如何梯度上升脉冲工程最优控制方法可以实现施主电子自旋量子位在硅半导体的架构互补的原始凯恩的建议。我们专注于高保真控制非（CNOT）门，并明确找到其数字化的控制序列，通过优化其保真度的超精细A和交换J相互作用的外部控制。这种高保真CNOT门的误差约为$10^{-6}$，低于容错量子计算所需的误差阈值，其100 ns的操作时间比所提出的全局控制方案的297 ns快约3倍。它也大大放宽了Kane提出的10~ 20 nm的两个相邻施主原子之间的距离限制，使其在30 nm左右，用现有的制造技术可以建立表面A和J门。讨论了控制电压波动、偶极-偶极相互作用和电子自旋退相干对CNOT门保真度的影响。
2009-06-03 cond-mat.mes-hall 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
Improving Qubit Routing by Using Entanglement Mediated Remote Gates
Université de Sherbrooke（舍布鲁克大学）；IonQ Canada（IonQ加拿大）
本研究提出利用EPR介导的远程门优化量子比特路由，通过高效编译器减少编译电路的门数和深度。
2024-09-16 quant-ph
Spin-based quantum gating with semiconductor quantum dots by bichromatic radiation method
提出了一种在半导体量子点中实现双量子比特量子门的方案。信息被编码在每个量子点的一个过剩传导电子的自旋自由度中。我们建议使用两个激光器，辐射两个相邻的量子点，并调谐到蓝色失谐相对于个别激子的共振频率。两量子比特相位门可以通过中间激子态之间的Pauli阻塞效应和偶极-偶极耦合来实现。
2004-04-13 quant-ph
Individual addressing of trapped $^{171}$Yb$^+$ ion qubits using a MEMS-based beam steering system
单独操纵数量不断增加的量子比特的能力是对具有捕获离子的可扩展量子信息处理的许多挑战之一。利用微机电系统（MEMS）技术制造的微反射镜，我们将激光束聚焦在线性链中的单个离子上，并在二维中控制焦点。我们演示了多个$^{171}$ Yb $^+$量子位上的顺序单量子位门，并使用量子态层析来表征门的性能。我们的系统具有可忽略不计的串扰相邻离子（$< 3\times 10^{-4}$），和开关速度相当于典型的单量子位门时间（$<$ 2 $μ$ s）。
2014-09-18 physics.atom-ph quant-ph
Quantum Circuit Pruning: Improving Fidelity via Compilation-Aware Circuit Approximation
Universitat Politècnica de Catalunya（加泰罗尼亚理工大学）；Universitat Politècnica de València（瓦伦西亚理工大学）
本文提出一种编译感知的量子电路剪枝方法，通过减少两量子门数量和提升保真度来优化NISQ设备性能。
2026-01-19 quant-ph
Multi-qubit Rydberg gates between distant atoms
Institute of Electronic Structure and Laser and Center for Quantum Science and Technologies, FORTH（电子结构与激光研究所与量子科学与技术中心，FORTH）；Department of Physics, University of Crete（克里特大学物理系）；A. Alikhanyan National Science Laboratory (YerPhI)（阿·阿里哈尼扬国家科学实验室（耶尔皮））
该研究提出了一种通过Rydberg态实现多量子比特门的高效协议，并扩展至远距离原子量子比特间量子门的实现。
2026-01-26 quant-ph
Measurement-based Simulation of Geometric Gates in Topological Qubits on NISQ Devices
针对 MZM 编织实验实现难题，本文在 NISQ 设备上用逻辑量子比特的 Pauli 宇称测量模拟 MZM Y 型结编织，并以小规模联合测量实现几何门与哈密顿量模拟演示。
2025-07-25 quant-ph
Improving Zero-noise Extrapolation for Quantum-gate Error Mitigation using a Noise-aware Folding Method
Pukyong National University（釜庆国立大学）
本文提出一种噪声感知折叠方法，通过更高效地折叠电路提升量子门误差缓解中的零噪声扩展效果，在量子计算机模拟器和真实设备上分别实现了35%和31%的性能提升。
2024-05-14 quant-ph
Quantum Computation with a One-Dimensional Optical Lattice
提出了一种经济的动力学控制方案，在一维光晶格上进行量子计算，其中每个原子编码一个量子比特。该模型是基于原子之间的晶格相邻网站的隧道跃迁。它们可以被外部激光束激活，从而产生双量子位相位门或交换相互作用。提出了一种不需要单个原子寻址而只需单脉冲激光的Toffoli门的实现方法。
2003-07-17 quant-ph
Assessing fidelity-limiting factors and achieving single-qubit gate fidelity beyond 99.999% in driven silicon spin qubits
RIKEN Center for Emergent Matter Science (CEMS), RIKEN（RIKEN 涌现物质科学中心）；RIKEN Center for Quantum Computing (RQC), RIKEN（RIKEN 量子计算中心）；QuTech and Kavli Institute of Nanoscience, Delft University of Technology（代尔夫特理工大学 QuTech 和卡弗里纳米科学研究所）
该研究针对硅自旋量子比特受驱相干性波动导致门保真度难以稳定提升的问题，通过移除邻近储层延长$T_{1ρ}$、优化器件与定制脉冲抑制非共振效应，实现了99.99920(2)%的π/2门保真度，明确了保真度限制机制并给出高保真实现方案。
2026-08-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Manifold algorithmic errors in quantum computers with static internal imperfections
在某些量子计算机体系结构中，不可避免地存在静态内部缺陷和残余相互作用，导致主动算法的内部退相干、耗散和破坏性幺正移位。通过精确的数值模拟，我们确定了约瑟夫森电荷量子比特量子计算机这些错误的相对重要性和起源。特别是，我们确定CNOT门通过原生剩余耦合与其空闲相邻量子位相互作用的动力学行为很像指数衰减机制中的扰动踢顶，其中保真度衰减仅弱依赖于扰动强度。这意味着门错误（无论是酉的还是非酉的）的追溯移除可能是不可能的，并且有效的纠错方案必须与门的子组件的实现同时操作。
2008-01-21 quant-ph
Improving and benchmarking NISQ qubit routers
本文针对NISQ量子计算机中量子比特路由问题，提出基于SABRE算法的新路由方法，并在不同连通性下进行基准测试，实现大型器件平均电路保真度最高84%的提升。
2025-02-06 quant-ph
Spin dynamics in quantum dots on liquid helium
液态He-4没有磁性缺陷，使其成为具有长寿命自旋态的电子的理想衬底。这样的状态可以作为量子比特状态。在这里，我们考虑的自旋态的电子静电定位在量子点的氦表面。在这个系统中有效的门操作需要自旋轨道耦合。它可以由来自载流导线的非均匀磁场产生，可以打开和关闭，并允许获得大的电偶极矩和相邻点中自旋的相对快速耦合。最重要的是理解由于自旋-轨道耦合引起的自旋衰减。我们建立了这种衰变的主要机制，并表明这种衰变足够慢，可以实现高保真的单量子位和双量子位门操作
2022-12-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
Fault-tolerant quantum computation with static atomic buses
University of Strasbourg（斯特拉斯堡大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；CESQ（量子化学中心）；ISIS（结构与成像研究所）；Department of Physics, University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校物理系）；QPerfect SAS（QPerfect公司）；Institut Universitaire de France (IUF)（法兰西学院）；Infleqtion（Infleqtion公司）
研究基于静态原子总线的中性原子架构，通过辅助中介原子实现长程纠缠操作，设计最优控制协议，模拟显示相比原子穿梭架构逻辑错误率大幅改善，为可扩展容错中性原子量子计算提供实用替代方案。
2026-09-07 quant-ph
A Geometrical Design Tool for Building Cost-Effective Layout-Aware n-Bit Quantum Gates Using the Bloch Sphere Approach
Portland State University（波特兰州立大学）
本文提出基于布洛赫球的几何设计方法，用于构建低成本的n位量子门，通过可视化几何交集替代传统矩阵乘法，降低量子成本。
2026-01-01 quant-ph
Remote Cross-resonance Gate between Superconducting Fixed-frequency Qubits
针对超导固定频率量子比特间高保真远程纠缠未实现的问题，提出考虑同轴电缆多模的远程交叉共振门方案，在不同长度电缆下均获高纠缠并发度，为量子计算规模化与片上非局域连接提供支撑。
2024-04-17 quant-ph
