High-fidelity controlled-Z gate with maximal intermediate leakage operating at the speed limit in a superconducting quantum processor
介绍了一种通过控制基带传输频率来实现受控$Z$（CZ）门的净零方案的突变（SNZ）。SNZ CZ门通过最大化中间泄漏在计算状态和非计算状态之间的横向耦合的速度极限下操作。SNZ的主要优点是调谐简单，这是由于作为两个控制参数的函数的条件相位和泄漏的规则结构。我们在一个多传输处理器中实现了SNZ CZ门，实现了$99.93\pm0.24\%$保真度和$0.10\pm0.02\%$泄漏。SNZ与用于量子纠错的可缩放方案兼容，并且适用于在中等规模应用中有用的广义条件相位门。
2020-08-17 quant-ph
A generalized fidelity amplitude for open systems
我们考虑一个中心系统，它通过退相耦合到一个开放系统，即一个中间系统，它又耦合到另一个环境。将中、远环境视为一个复合系统，对于复合环境中的某一扰动回波动力学，以保真度幅度的形式给出了中心系统的相干性。在玻恩-马尔可夫近似的基础上，我们推导出一个主方程，用于将该动态减少到仅中间系统。与之前的论文[arXiv：1502.04143（2015）]不同，我们讨论了远环境对中心系统退相干的稳定作用，这里我们关注的是使用中心系统中的可测量相干性来探测中间系统中的开放量子动力学的可能性。我们说明我们的结果的情况下，在附近的环境中，我们比较随机矩阵模拟与我们的分析结果的混沌动力学。
2015-09-11 quant-ph
Enhancing the fidelity of stimulated Raman transitions with simple phase shifts
本文提出在受激拉曼跃迁的控制场中引入简单相移，以提升态操控保真度并减少中间激发态泄漏，实现任意失谐下的高保真量子门操作，且不增加演化时间，对误差和耗散具有更强鲁棒性。
2025-01-28 quant-ph
High fidelity macroscopic superposition states via shortcut to adiabaticity
提出基于反绝热驱动的绝热捷径方案，在超导电路混合机电装置中制备高保真、抗噪的宏观空间叠加态（猫态），并提供频谱学验证方法。
2024-09-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
High fidelity state transfer in binary tree spin networks
在量子自旋网络的背景下，研究了量子态在二叉树结构上的传播。对于二阶二叉树，提出了一种简单的协议，它允许实现任意高的传输保真度。它不需要微调的本地字段和两个节点耦合的中间自旋。相反，它假设在预期的接收节点上进行简单的本地操作：它们的作用是破坏网络的横向对称性，从而引起传播信号的有效重新聚焦。讨论了如何将这些效应推广到任意阶二叉树的一些想法。
2008-12-05 quant-ph
Divide-and-conquer verification method for noisy intermediate-scale quantum computation
几个有噪声的中间尺度量子计算可以被看作是稀疏量子计算芯片上的量子深度量子线路，其中两个量子比特门可以直接应用于仅一些量子比特对。在本文中，我们提出了一种方法来有效地验证这种噪声的中间尺度量子计算。为此，我们首先描述小规模量子操作的钻石规范。然后，通过使用这些特征化的量子操作，我们估计从噪声中间尺度量子计算获得的实际$n$ -量子比特输出状态$\hatρ_{\rm out}$与理想输出状态（即，目标状态）$|ψ_t\rangle$。虽然直接保真度估计方法平均需要$\hatρ_{\rm out}$的$O(2^n)$拷贝，但我们的方法即使在最坏的情况下也只需要$O(D^32^{12D})$拷贝，其中$D$是$|ψ_t\rangle$的密集度。对于稀疏芯片上的量子深度量子线路，$D$至多是$O(\log{n})$，因此$O(D^32^{12D})$是$n$的多项式。通过使用IBM Manila 5-qubit芯片，我们还进行了原理验证实验，以观察我们的方法的实际性能。
2022-07-04 quant-ph
MUQUT: Multi-Constraint Quantum Circuit Mapping on Noisy Intermediate-Scale Quantum Computers
量子技术领域的快速发展为研究人员提供了实验量子线路和模拟小规模量子程序的真正可能性。然而，当前可用的量子比特的质量和环境噪声对量子线路的平稳执行提出了挑战。因此，有效的设计自动化流程映射到噪声中间尺度量子（NISQ）计算机给定的算法变得至关重要。最先进的量子设计自动化工具主要集中在减少逻辑深度，门数和量子位数，最近强调拓扑感知（最近邻符合性）映射。在这项工作中，我们扩展的技术映射流程，同时考虑拓扑和门保真度的约束，同时保持逻辑深度和门数作为优化目标。我们提供了一个全面的问题制定和多层方法来解决它。建议的自动化流程与商业量子计算机兼容，如IBM QX和Rigetti。对10个标准量子线路的仿真结果表明，该电路的保真度最高可提高3.37倍，平均提高1.87倍。
2019-11-16 quant-ph
Decoherence-Suppressed Non-adiabatic Holonomic Quantum Computation
非绝热完整量子计算的几何特性为构造鲁棒、高保真的量子门提供了一条重要途径。然而，NHQC是更敏感的衰减和失相误差比传统的动态门，因为它需要一个辅助的中间状态。本文利用哈密顿逆向工程技术研究了中间态退相干对NHQC门保真度的影响，提出了一种新的方案来构造具有高保真度和对退相干鲁棒性的任意单量子比特完整门和非平凡双量子比特完整门.虽然该方法是通用的，可以应用于许多实验平台，如超导量子比特，囚禁离子，量子点，这里我们以氮空位（NV）中心为例，显示栅极保真度可以显着提高从89%到99.6%，与最近的实验NHQC方案相比[Phys.Rev.Lett. 119，140503（2017）; Nat. Photonics 11，309（2017）; Opt. Lett. 43，2380（2018）]，并且还可以显著提高对退相干的鲁棒性。总的来说，我们的方案为容错几何量子计算提供了一种很有前途的方法。
2022-04-13 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
Pseudo-classical theory for fidelity of nearly resonant quantum rotors
使用一个半经典的分析，我们预测的保真度的三角洲踢转子的复兴的发生和消失的中间复兴峰所产生的对称性在初始条件下的破坏。数值验证的预测效果和实验的后果进行了讨论。
2009-09-09 nlin.CD quant-ph
Digital Quantum Simulations of Spin Models on Hybrid Platform and Near-Term Quantum Processors
我们回顾了最近的一个通用的量子计算平台的理论建议的基础上可调非线性机电纳米振荡器，其中量子比特编码的非谐振动模式的机械谐振器耦合到超导电路。在这样一个平台上，可以进行自旋型模型哈密顿量的数字量子模拟，如横向场中的伊辛模型。在这里，我们用云上可用的实际IBM-Q量子处理器来挑战我们提出的模拟器。我们表明，这种最先进的实现的量子计算机，基于transmon量子比特和超导技术，能够执行数字量子模拟。然而，在机械自由度中编码量子位将允许在量子模拟的保真度和可缩放性方面优于当前实现。
2019-02-13 quant-ph
Time-optimal Unitary Operations in Ising Chains II: Unequal Couplings and Fixed Fidelity
我们分析确定的最小时间和实现所需的最佳控制律，直到指定的保真度和可用的固定能量，纠缠量子门（$\mathrm{CNOT}$）之间的三线性伊辛链的间接耦合量子比特。控制是相干的和开环的，并且它由作用于中间量子比特的局部和连续的磁场表示。这种局部量子操作的时间成本不限于零。当与目标门的匹配是完美的（保真度等于一），我们提供了精确的解决方案的情况下，等伊辛耦合。对于更一般的情况下，当一些错误是可以容忍的（保真度小于1），我们给不等耦合微扰的解决方案。与以前的数值解的最小时间产生相同的门相同的伊辛哈密顿量，但与瞬时局部控制的比较表明，后者不是时间最优的。
2012-09-03 quant-ph
Estimating the Effect of Crosstalk Error on Circuit Fidelity Using Noisy Intermediate-Scale Quantum Devices
本研究提出一种结合随机基准测试与同时随机基准测试的简单实用方法，用于估计NISQ器件上的串扰误差，并在IBM多量子比特器件上验证，通过插入指令屏障将电路保真度提升至多3.06倍。
2024-11-05 cs.AI quant-ph
The fidelity of controlled quantum teleportation in a noisy environment
Hebei Normal University（河北师范大学）
研究噪声信道对三比特资源态受控量子隐形传态的影响，推导最大平均保真度和最优平均保真度的解析表达式，发现最优平均保真度随演化参数先减后增的非单调行为。
2026-06-09 quant-ph
Fidelity-Enhanced Variational Quantum Optimal Control
Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学）；Eindhoven Hendrik Casimir Institute（埃因霍温亨德里克·卡末林·昂内斯研究所）
本文提出F-VQOC方法，通过随机薛定谔方程提升量子操作的保真度，显著提高单量子比特和多量子比特态制备的保真度。
2025-01-29 quant-ph
Fidelity-Preserving Quantum Encoding for Quantum Neural Networks
针对现有量子编码适配NISQ设备时丢失图像信息的问题，提出FPQE框架，结合卷积编解码与振幅编码实现近无损编码，在复杂数据集上准确率提升最高达10.2%。
2025-11-19 quant-ph
Rating the performance of noisy teleportation using fluctuations in fidelity
量子隐形传态是量子世界最具开创性的特征之一。通常情况下，一个隐形传态协议的质量是唯一的判断其平均保真度。在这项工作中，我们分析了量子隐形传态的保真度和保真度偏差的性能。具体来说，我们定义了一个数量称为远程可移植性得分，其中包括贡献的保真度和偏差。它还考虑到了一个协议所需的灵敏度，其中量子态的隐形传态需要在一个或多个中间步骤中进行。我们计算了在无噪声的情况下的远程可携性得分，发现它单调增加的纠缠内容的资源状态。即使我们考虑n链中继器样配置，结果仍然相同。然而，在存在噪声的情况下，远程可携带性分数，有时可以显示相对于初始共享资源状态的纠缠内容的非单调行为。具体地说，在局部比特翻转和比特相位翻转噪声下，对于某些系统参数的选择，较小的纠缠态可以具有较高的远程可携性分数。在存在全局去极化噪声的情况下，对于低纠缠资源态和高灵敏度要求，与无噪声的情况相比，有噪声的状态可以具有更好的远程可携带性得分。
2020-07-31 quant-ph
Quantum communication through anisotropic Heisenberg XY spin chains
研究了在横向磁场中通过各向异性海森堡XY链进行的量子通信。我们发现，对于一段时间的$t$和各向异性参数$γ$，可以转移一个状态具有相对较高的保真度。在强场区，各向异性对保真度的影响并不显著，而在弱场区，各向异性的影响非常显著。最有趣的情况是中间状态，其中保真度随时间的振荡较低，高保真度峰相对较宽。原则上，这将允许在现实环境中进行量子通信。此外，我们计算了纯度，或缠结，作为衡量一个自旋和链中所有其他自旋之间的纠缠，并发现各向异性和交换相互作用越强，在给定的时间内产生的纠缠越多。
2008-12-04 quant-ph
Practical Fidelity Estimation for Noisy Quantum Devices Using Direct and Survival-Probability-Based Protocols
Indian Institute of Science Education and Research Mohali（印度科学教育研究学院莫哈利分校）；Technical University of Denmark（丹麦技术大学）；Leibniz Universität Hannover（汉诺威莱布尼茨大学）；VTT Technical Research Centre of Finland（芬兰国家技术研究中心）
本研究提出两种无需完整层析重建的软件导向保真度估计协议，可提升噪声量子设备的表征鲁棒性，且在多量子比特态数值实验中验证了其性能优势。
2026-10-16 quant-ph
Simulation-Free Fidelity Estimation via Quantum Output Order Statistics
提出一种基于量子输出次序统计量的免模拟保真度估计方法，仅需最高概率输出比特串，在谷歌12量子比特Sycamore实验上验证，适用于中等规模量子电路。
2025-10-14 cond-mat.dis-nn quant-ph
Quantum communication cost of preparing multipartite entanglement
研究了利用噪声信道和噪声操作制备和分布高保真多方纠缠态。在GHZ和集群状态的特定情况下，我们研究了不同的策略，使用二分或多分纯化协议。最有效的策略取决于人们希望达到的目标保真度以及传输信道和本地操作的质量。我们证明了存在一个交叉点，超过这个交叉点，利用作为一个整体的状态的净化的策略比一个策略，其中对被净化之前，他们被连接到最终状态更有效。我们还研究了中间策略的效率，包括纯化和连接的序列。我们表明，一个多部的战略是要使用，如果一个人希望实现高保真度，而一个二部的战略提供了一个更好的收益率低的目标保真度。
2006-04-25 quant-ph
Two-qubit silicon quantum processor with operation fidelity exceeding 99%
硅自旋量子比特满足量子信息处理的必要标准。然而，一直缺乏高保真度状态准备和读出与高保真度单量子位和双量子位门相结合的演示，所有这些都必须存在于量子纠错中。我们使用两个量子位Si/SiGe量子处理器来演示状态准备和读出，保真度超过97%，结合单量子位和两个量子位的控制精度超过99%。量子处理器的操作的定量特征在于使用门集断层扫描和随机基准。我们的研究结果突出了硅自旋量子比特成为中等规模量子处理器发展中的主导技术的潜力。
2021-11-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Optimization of High-Fidelity Single-Qubit Gates for Fluxoniums Using Single-Flux Quantum Control
本文针对磁通量子比特，提出基于梯度的SFQ脉冲时序优化方法，通过松弛离散约束结合BFGS优化器构建高保真单量子比特门，在电感、电容耦合下分别实现99.99%、99.9%的保真度。
2025-11-18 quant-ph
Novel Trotter formulas for digital quantum simulation
量子模拟有望解决从量子化学到材料科学和高能物理等领域的许多挑战，并且可以在有噪声的中等规模量子器件中实现。构建良好的数字量子模拟器的一个挑战是给定一组有限的基本操作的工程动力学的保真度。在这里，我们提出了一个基于几何图片优化操作顺序的框架，从而抽象出操作细节并实现计算效率。基于这个几何框架，我们提供了两个替代的二阶Trotter扩展，一个在短时间尺度上具有最佳保真度，第二个在长时间尺度上具有鲁棒性。由于在不同的时间尺度上的保真度的提高，我们介绍的两个扩展可以形成实验约束的数字量子模拟的基础。
2019-10-31 quant-ph
Controlling quantum chaos via Parrondo strategies on noisy intermediate-scale quantum hardware
针对NISQ系统的量子混沌控制问题，本研究基于Parrondo策略，利用经QFT优化的DTQW在三台NISQ设备上实现混沌到有序的转变，验证了该方案的可行性与应用价值。
2025-11-04 cond-mat.dis-nn cs.AR nlin.CD
Sensitivity of Quantum Motion to Perturbation in Triangle Map
本文研究了三角形映射中的量子Loschlaughter回声，即保真度，它的经典映射具有线性不稳定性和弱混沌性。数值上，三个制度的保真度衰减已被发现相对于扰动强度$ε$。在弱微扰区，保真度衰减为$\exp (-cε^2 t^γ)$与$γ\simeq 1.7$。在强微扰区，保真度近似为$εt^{2.5}$的函数，这是经典保真度的预测[G. Casati，{ \it等人}，Phys.Rev.Lett. { \bf 94}，114101（2005）]，并且在长时间内比幂律衰减更慢地衰减。在中间状态下，保真度具有近似指数衰减$\exp (-c' εt)$。
2008-03-24 nlin.CD quant-ph
High-fidelity three-qubit iToffoli gate for fixed-frequency superconducting qubits
研究固定频率超导量子比特中高保真三比特 iToffoli 门的实现，基于交叉共振效应并同步施加微波脉冲，达到 98.26% 的过程保真度，为多比特门开发开辟了新路径。
2023-06-29 quant-ph
A fidelity-driven approach to quantum circuit partitioning via weighted hypergraphs for noise-resilient computation
本文提出Fidelipart框架，利用融合门错误率与结构依赖的加权超图并借助Mt-KaHyPar划分量子电路，在多项基准上显著减少SWAP门、切割量子比特并提升保真度。
2025-06-10 quant-ph
Randomized benchmarking of a high-fidelity remote CNOT gate over a meter-scale microwave interconnect
本研究利用可调耦合量子比特和超绝热驱动，在60厘米微波互连上实现高保真远程态传输，并构建远程CNOT门，通过随机基准测试测得传输保真度0.988和门保真度0.933。
2025-10-23 quant-ph
High-fidelity generation of four-photon GHZ states on-chip
相互纠缠的多光子态是全光量子技术的核心。虽然在使用自由空间装置产生这种量子光态方面已经取得了令人印象深刻的进展，但高保真高速率的片上纠缠产生对于未来的可扩展性至关重要。在这项工作中，我们使用一个明亮的量子点为基础的单光子源，演示了高保真的四光子格林伯格-霍恩-蔡林格（GHZ）态的产生与低损耗的可重构玻璃光子电路。我们重建的密度矩阵的产生的状态，使用全量子态层析成像达到实验保真度的目标$|{\text{GHZ}_4}\rangle$的$\mathcal{F}_{\text{GHZ}_4} (86.0\pm0.4)\,\%$，和纯度的$\mathcal{P}_{\text{GHZ}_4}=(76.3\pm0.6)\,\%$。利用半设备无关的方法证明了所产生的纠缠态对Bell不等式的破坏超过39个标准差。最后，我们在片上实现了一个四方量子秘密共享协议，其中一个监管者与三个对话者共享一个最多1978位的筛选密钥，实现了$10.87\,\%$的量子误码率。这些结果表明，量子点技术结合玻璃光子电路在芯片上产生纠缠提供了一个可行的途径，为中等规模的量子计算和通信。
2022-11-28 quant-ph
Characterization of high-fidelity Raman qubit gates
本研究针对具有Morris-Shore动力学对称性的拉曼量子比特门，提出一种简单快速的层析误差测量方法，通过重复门操作放大小相干误差再经解析关系反推原始误差，为高保真拉曼量子门的表征提供了高效手段。
2023-10-06 quant-ph
High fidelity one-qubit operations under random telegraph noise
我们解决的问题，实现高保真的单量子比特操作的量子比特能量分裂的时间依赖性噪声。我们用明确的数值结果表明，高保真位翻转和单量子位非门可以通过施加有界控制场产生。对于比pi脉冲的时间短的噪声相关时间，时间最佳的pi脉冲产生最高的保真度。对于很长的相关时间，保真度损失近似是由于系统误差，这是有效地解决了补偿与脉冲序列（CORPSE）的非谐振。对于噪声相关时间的中间范围，我们发现，短的CORPSE，这是不太准确的CORPSE在纠正系统误差，产生更高的精度。使用梯度上升脉冲工程的脉冲序列的数值优化导致位翻转的精确度的显著改善和非门的边际改善。
2005-08-05 cond-mat.other quant-ph
Efficient computation of the waiting time and fidelity in quantum repeater chains
量子通信实现了一系列经典通信手段无法实现的应用，可证明安全的通信就是其中一个主要例子。量子通信方案通过直接通信可以覆盖的距离从根本上受到通信信道上的损耗的限制。通过量子中继器，这些方案的范围可以扩展，量子中继器链原则上可以覆盖任意长的距离。在这项工作中，我们提供了两个有效的算法来确定量子中继链的端节点之间的第一个生成的纠缠对的生成时间和保真度。该算法的运行时间随着链的段数的增加而多项式增加，这改进了现有算法的指数运行时间。我们的第一个算法是概率的，可以分析包括中间纠缠蒸馏的中继器链协议的改进版本。我们的第二个算法计算的等待时间分布到一个预先指定的截断时间，具有更快的运行时间比第一个，而且是准确的机器精度。使用我们的原理验证实现，我们能够分析中继器链的数千段的一些参数制度。因此，这些算法可以作为分析未来量子互联网的大型量子中继器链协议和拓扑结构的有用工具。
2019-12-16 quant-ph
Methods and Results for Quantum Optimal Pulse Control on Superconducting Qubit Systems
现有的噪声中尺度量子器件（Noisy Intermediate-Scale Quantum，NISQ）由于与环境相互作用而产生的噪声影响了量子门的保真度，从而限制了NISQ器件的有效使用。在transmon量子比特系统中，量子门保真度可以通过施加可以使环境噪声的影响最小化的控制脉冲来改善。在这项工作中，我们采用物理指导的量子最优控制策略，设计最优脉冲驱动超导量子比特系统上的量子门。我们通过使用OpenPulse API在IBM Q硬件上进行实验来测试我们的结果。我们比较了我们的脉冲优化的量子门与默认的量子门的性能，并表明优化的脉冲提高了量子门的保真度，特别是单量子比特门。我们讨论了我们在工作中遇到的挑战，并指出未来可能的改进。
2022-09-02 quant-ph
Spin-1 quantum annealing with anisotropy-controlled intermediate-state pathways
Koç University（科奇大学）；TÜBİTAK Research Institute for Fundamental Sciences（土耳其科学与技术研究基金会基础科学研究院）
研究通过自旋-1系统探索量子退火性能，利用各向异性项提升退火精度，通过中间态和可调各向异性实现更小步长的能量景观遍历，降低配置空间障碍，增强退火稳定性。
2026-05-10 quant-ph
Matrix-Completion Quantum State Tomography
部署中型和大型量子设备需要开发有效的全状态断层扫描技术的量子基准。本文介绍了一种基于矩阵填充的纯量子态层析成像方法，称为矩阵完备量子态层析成像。这种方法只需要2n + 1个本地泡利算子和最少的后处理的n-量子比特状态。数值结果表明，我们的方法是非常有效的超导实量子器件和实现更好的保真度估计的多量子位量子态相比，当代纯态层析成像方法。矩阵完成量子态层析成像协议的这些期望特征使其适合于主要处理纯量子态的中型和大型量子设备的基准测试。
2021-11-22 quant-ph
Phase-Fidelity-Aware Truncated Quantum Fourier Transform for Scalable Phase Estimation on NISQ Hardware
Department of CSE, National Institute of Technology Puducherry, Karaikal 609 609, India（印度卡拉卡尔本地治里国立技术学院计算机科学与工程系）
本文提出了一种面向相位保真度的截断量子傅里叶变换，通过截断深度参数减少门操作数量，提升NISQ设备的相位估计效率，实验验证了在高噪声环境下该方法的优越性。
2026-04-07 quant-ph
Robust optimal control for a systematic error in the control amplitude of transmon qubits
本文针对 transmon 量子比特控制幅度误差导致的保真度损失，提出基于优化的鲁棒脉冲控制方法，并在 IBMQ 量子比特上验证了其对约 10% 误差的抵御能力。
2024-08-24 quant-ph
Entanglement between distant atoms mediated by a hybrid quantum system consisting of superconducting flux qubit and resonators
研究了由空间分离的二能级原子组成的混合量子系统。两个原子不直接相互作用，但它们通过中间系统耦合，该中间系统由超导通量量子比特与耦合到其中一个原子的机械和电谐振器相互作用组成。此外，超导磁通量子比特由经典微波场驱动。应用绝热消去法，得到了原子子系统的有效哈密顿量。我们的结果表明，纠缠退化衰减以及保真度衰减的色散制度更快。此外，驱动光场的振幅对纠缠度和保真度的演化也有重要影响。
2018-09-01 quant-ph
XGSwap: eXtreme Gradient boosting Swap for Routing in NISQ Devices
针对 NISQ 设备有限连接性导致的长程纠缠保真度低的问题，提出基于梯度提升的机器学习模型预测替代路由路径保真度，在 127 量子比特硬件上约 23% 的测试中成功识别出更高保真度的路径。
2024-04-27 quant-ph
Realization of High-Fidelity CZ Gate based on a Double-Transmon Coupler
本文基于双Transmon耦合器理论方案，结合先进制造技术与强化学习脉冲优化，实验实现了CZ门99.90%和单量子比特门99.98%的高保真度，验证了该方案作为超导量子处理器构建模块的潜力。
2024-11-26 physics.app-ph quant-ph
High-fidelity multiqubit Rydberg gates via two-photon adiabatic rapid passage
我们提出了一个强大的协议，用于实现高保真多量子比特控制相位门$(C^kZ)$的中性原子量子比特耦合到高激发里德堡态。我们的方法是基于延长绝热快速通过双光子激发通过一个短暂的中间激发态常见的碱金属原子里德伯实验，占自发衰变和差分AC斯塔克位移从超精细激发态的完整的流形的全部影响。我们评估和优化门的性能，得出的结论是，对于Cs和目前可用的激光频率和功率，$CCZ$门与保真度$\mathcal{F}>0.995$为三个量子位和$CCCZ$与$\mathcal{F}>0.99$为四个量子位是可实现的$\sim 1.8$ ~ $μ$通过该协议。未来的技术可以获得更高的精度，我们的研究结果突出了中性原子阵列在多量子位幺正本机实现中的实用性。
2022-06-29 cond-mat.quant-gas quant-ph
High-fidelity Rydberg controlled-Z gates with optimal pulses
本文通过数值优化高斯或分段脉冲形状，在三能级阶梯型原子系统中抑制中间激发态布居，实现了贝尔保真度高达99.92%的快速高保真里德伯受控Z门，且对热涨落和激发场变化具有鲁棒性。
2023-11-24 physics.atom-ph quant-ph
Characterizing Noise in Controlling Superconducting Qubits
本文研究超导量子比特控制脉冲中的噪声影响，提出控制电子噪声与量子比特相互作用的模型，并给出表征控制噪声环境的方法，以揭示门保真度对信噪比的依赖关系。
2025-09-23 quant-ph
Pulse family optimization for parametrized quantum gates using spectral clustering
本文提出用谱聚类将优化得到的高保真参数化量子门脉冲划分为不同解族，并仅在族内插值，从而保证中间参数门的高保真度，并在噪声条件下对里德伯和猫量子比特通用门集进行了验证。
2024-07-31 quant-ph
Error rate reduction of single-qubit gates via noise-aware decomposition into native gates
在当前的噪声中尺度量子（NISQ）技术时代，量子计算机的实际使用仍然受到我们无法将量子位与其环境适当解耦以减轻计算错误的限制。在这项工作中，我们介绍了一种方法，通过这种方法，量子比特的初始量子态的知识和描述其退相干的标准参数可以被利用来减轻在执行单量子比特门期间存在的噪声。我们使用基于云的IBM量子处理器访问来对我们的协议进行基准测试。在ibmq_rome上，我们证明了$38\%$可以降低单量子比特的错误率，从$1.6 \times 10 ^{-3}$到$1.0 \times 10 ^{-3}$，前提是输入量子比特的初始状态是已知的。在ibmq_bogota上，我们证明了我们的协议永远不会降低门保真度，只要系统的$T_1$和$T_2$时间没有漂移到$100$倍以上。该协议可用于减少量子态制备错误，以及提高量子线路的保真度，其中可以推断量子比特的中间态的一些知识。这项工作提出了一种途径，使用有关噪声水平和量子态分布的信息，以显着降低错误率与量子门通过优化分解成本机门。
2022-05-05 quant-ph
Intermediate quantum maps for quantum computation
我们研究量子地图显示泊松和维格纳-戴森之间的光谱统计中间。结果表明，它们可以在量子计算机上用少量的门进行模拟，并有效地产生有关保真度衰减或光谱统计的信息。我们研究了它们的矩阵元和纠缠产生，并表明它们随时间收敛到不同于随机矩阵预测的分布。这些映射的随机化版本甚至可以更经济地实现，并且产生具有原始属性的伪随机算子，例如能够产生分形随机向量。这些算法是当今量子计算机所能达到的。
2005-04-29 cond-mat.mes-hall nlin.CD quant-ph
Enhancing Circuit Fidelity in Transmon Qubit Rings via Operation Duration Tuning under Strong Connectivity Noise
School of Physics and Technology, Wuhan University（武汉大学物理科学与技术学院）；Quantum Science Center of Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area（粤港澳大湾区量子科学中心）；Department of Physics, City University of Hong Kong（香港城市大学物理系）；City University of Hong Kong Shenzhen Research Institute（香港城市大学深圳研究院）
研究通过调谐门操作持续时间在强连接噪声下提升超导transmon量子环的电路保真度，发现局部最大保真度在不同量子比特数和操作类型下均一致，并开发了监督机器学习模型预测最优操作持续时间。
2026-02-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Circuit structure-preserving error mitigation for High-Fidelity Quantum Simulations
提出一种保留电路结构的误差缓解框架，用于参数化量子电路，在IBM量子处理器上对非厄米伊辛链进行变分模拟，结果与理论高度一致，提高了NISQ设备上量子模拟的保真度。
2025-09-10 cond-mat.other quant-ph
Reuse-Aware Compilation for Zoned Quantum Architectures Based on Neutral Atoms
University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；Harvard University（哈佛大学）
本文提出ZAC编译器，通过量子比特重用和新型数据放置策略，提升分区量子架构的保真度，实现22倍性能提升。
2026-02-25 quant-ph
Proposal for practical Rydberg quantum gates using a native two-photon excitation
本文提出基于平滑高斯脉冲优化的原生双光子里德堡两量子比特受控非门方案，可降低态衰减与热运动影响，在实验缺陷下实现超过0.992的保守保真度下限。
2023-06-07 quant-ph
Small, Highly Accurate Quantum Processor for Intermediate-Depth Quantum Simulations
模拟量子模拟被广泛认为是通往容错量子计算的一步。如果基于当前有噪声的硬件，模拟仿真器的精度将在仅仅几个时间步长之后降低，特别是在仿真可能表现出量子混沌的复杂系统时。在这里，我们描述了一个小的，高精度的量子模拟器和它的使用运行高保真度模拟的三个不同的模型哈密顿$>100$时间步长。虽然不能扩展到指数级大的希尔伯特空间，但该平台提供了系统探索量子模拟中动态、不完美和准确性之间相互作用所需的准确性和可编程性。
2020-06-09 physics.atom-ph quant-ph
Implementation of the XY interaction family with calibration of a single pulse
量子信息处理器的近期应用将依赖于优化的电路实现，以最小化门深度，从而减轻噪声中间尺度量子（NISQ）计算机中门误差的影响。更有表现力的门集合可以显著降低通用电路的门深度。类似地，结构化算法可以从更直接匹配问题对称性的门集合中受益。XY相互作用产生了一系列门，这些门提供了针对量子化学以及组合优化问题的表达能力，同时还为更通用的电路提供了电路深度的减少。在这里，我们实现了一个transmon为基础的超导量子位架构的XY纠缠门的整个家庭。我们使用一个复合脉冲方案，只需要校准一个单一的门脉冲，并保持恒定的门时间的所有成员的家庭。这使我们能够在所有纠缠角度上保持门的高保真度实现。从这个系列中采样的门的平均保真度范围从$95.67 \pm 0.60\%$到$99.01 \pm 0.15\%$，中值保真度为$97.35 \pm 0.17\%$，接近量子位对的相干限制门保真度。此外，我们证明了XY的效用在量子近似优化算法中，使电路深度减少相比，只有CZ的情况下。
2019-12-09 quant-ph
Macroscopic Quantum Measurements of noncommuting observables
假设量子到经典跃迁表现良好，测量大型量子系统应该具有很高的信息量，测量引起的干扰很低，而系统和测量仪器之间的耦合“相当简单”和弱。在这里，我们表明，这确实是可能的形式主义的量子力学。我们讨论了通过同时测量三个正交自旋方向来估计自旋系综集体磁化强度的一个例子。对于自旋相干态的方向估计，我们发现平均猜测保真度和系统扰动是耦合强度的非单调函数。引人注目的是，我们发现一个中间政权的耦合强度猜测保真度是准最佳的，而测量状态几乎不受干扰。
2017-07-18 quant-ph
