Quantum Optimal Control Theory for the Shaping of Flying Qubits
本文将量子最优控制理论引入飞行量子比特整形，通过设计目标泛函和梯度下降优化，在非理想发射器与耦合器条件下抑制能级和光子泄漏，并证明结合受限可调耦合器可显著提升整形性能。
2024-11-05 quant-ph
Coherently manipulating flying qubits in a quantum wire with a magnetic impurity
用紧束缚方法研究了一维模型系统中自旋为半自旋的磁性杂质对单个传输电子的影响。由于自旋相关的相互作用，分裂了飞行量子比特的散射通道，得到了其透射谱。研究发现，杂质的自旋取向对飞行量子比特起到了自旋态过滤器的作用。
2010-05-28 quant-ph
On the Control of Flying Qubits
对量子场携带的飞行量子比特（qubit）的控制对于量子网络中的相干信息传输至关重要。在本文中，我们开发了一个通用的框架来模拟飞行量子比特的生成，捕获和转换过程。我们引入量子随机微分方程来描述由静止量子系统驱动的飞行量子比特的输入输出关系。在连续时间有序光子数基下，无限维量子态被简化为一个低维确定性非幺正微分方程，并通过随机发生的量子跳跃计算出飞出量子比特态.正如飞行量子比特生成和变换的例子所证明的那样，这使得分析不保留激发数量的一般情况成为可能。该框架从控制理论的角度为飞行量子比特控制系统的设计奠定了基础，其中可以将先进的控制技术应用于实际应用。
2021-10-30 cs.SY eess.SY quant-ph
Flying Spin Qubits
我们提出了一种在二聚海森堡自旋1/2链中编码和传输量子比特的方法。逻辑量子比特定位在将两个可能的二聚化状态分开的域壁处。畴壁可以被移动以产生“飞行自旋量子比特”。这些状态的拓扑性质使它们对广泛的一类扰动是稳定的。畴壁对可以用来产生纠缠量子比特的爱因斯坦-波多尔斯基-罗森对。我们讨论的速度限制在一个精确可解的三自旋模型，并描述了一个可能的物理实现使用量子点阵列。
2006-12-23 quant-ph
Entanglement between static and flying qubits in quantum wires
半导体量子线中的弱束缚电子通过库仑相互作用与巡游电子纠缠。纠缠度及其随注入电子能量的变化可以通过选择自旋和初始动量来调节。完全纠缠在接近自旋相关共振的能量处实现。相关器件结构的可能实现进行了讨论。
2005-09-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Experimental inhibition of decoherence on flying qubits via bang-bang control
由于脉冲包络中不可避免地存在多个频率，消相干会显著影响光脉冲在色散介质中传播的偏振态。在这里，我们报告的抑制偏振退相干的环形腔中获得的光子量子比特的“bang-bang”的保护技术已经用于核自旋和核四极量子比特的适当重组。我们的结果表明，bang-bang控制可以有益地扩展到涉及飞行偏振量子比特的量子信息过程。
2009-07-07 quant-ph
Flying Spin Qubits in Quantum Dot Arrays Driven by Spin-Orbit Interaction
针对SOI在量子传输协议中的影响问题，本文利用绝热捷径协议研究SOI介导的飞行自旋量子比特，通过电场调控实现SOI动态控制与量子门并行执行，提出动态解耦方案提升传输保真度。
2024-11-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Implementing quantum gates through scattering between a static and a flying qubit
我们研究了两个量子比特的量子门是否可以在一个飞行量子比特和一个静止量子比特的散射过程中实现。为此，我们专注于一个范例设置的移动粒子和量子杂质，其各自的自旋自由度耦合到对方在一维散射过程中。一旦量子门的发生条件是根据自旋相关的传输系数，我们表明，这实际上可以通过插入一个额外的窄势垒来实现。一个有趣的观察是，在共振条件下，上述仅对各向同性海森堡（交换）相互作用启用门，而对XY相互作用失败。我们表明存在的参数制度，门能够建立一个最大量的纠缠可以实现。门被发现是强大的最佳参数的变化。
2010-11-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Hybrid quantum gate and entanglement between a "stationary" photonic qubit and a flying optical state via a giant cross Kerr nonlinear effect
基于离散变量和连续变量的混合协议的量子信息处理由于其在可扩展量子计算机和远程量子网络中的应用前景而受到广泛关注。通过在两个腔之间引入一个巨大的交叉克尔非线性效应，我们提出了一个在静止的离散光子比特和飞行的光子态之间实现高保真度的混合量子门和量子纠缠的一般方案.有趣的是，我们的协议可以用来进行一个受控的Z量子门之间的一个静态的微波光子存储在一个缓慢衰减的微波腔和一个飞行的光学光子，从而使远程超导量子线路的量子网络。
2016-10-11 quant-ph
Photon-like flying qubit in the coupled cavity array
我们提出了一个可行的方案，通过耦合腔阵列与外部多驱动激光器的适当安排，实现自旋网络。结果表明，这种线性的类光子色散是可以实现的，这为实现有利于量子信息处理的预设计自旋网络提供了可能.
2008-02-01 cond-mat.str-el quant-ph
Flying-Qubit Control via a Three-level Atom with Tunable Waveguide Couplings
飞行量子比特的控制是量子网络的核心。正如通常由单光子场携带的那样，飞行量子比特控制不仅涉及它们的逻辑状态，而且还涉及它们的形状。在本文中，我们探讨了各种各样的飞行量子比特控制问题，使用一个三能级原子与两个输入输出通道的时变可调谐耦合。研究表明，可以通过调节$Λ$型原子的耦合，将单个光子分配到任意形状的两个通道中，或者利用$V$型原子捕获任意形状分布的单个光子. $Λ$型原子也可以被设计成将飞行量子比特从一个通道转移到另一个通道，中心频率和光子形状都被转换。对于$Ξ$型原子，可以利用可调谐耦合通过级联发射来成形一对相关光子。在所有情况下，解析公式推导出的耦合功能，以满足这些控制任务，以及讨论其物理限制。这些结果为复杂量子网络上的高保真量子信息传输提供了有用的控制协议。
2022-05-26 cs.SY eess.SY quant-ph
Transferring entanglement to the steady-state of flying qubits
纠缠从光场到量子比特的转移提供了一种可行的方法来纠缠量子网络中的远程量子比特。在腔量子电动力学中，该方案依赖于光子源和两个静止的腔内原子量子比特之间的相互作用。然而，在实践中可能很难同时捕获两个原子并使它们与腔的耦合同步。为了解决这一问题，我们提出并研究了从纠缠外场驱动的腔到受控飞行量子比特的纠缠转移。我们考虑两个典型的非高斯驱动场：NOON和纠缠相干态。我们证明了在腔场的长相干时间的限制下，当动力学近似幺正时，纠缠从驱动场转移到穿过腔的两个原子量子比特。另一方面，耗散主导的动力学导致非常弱的量子相关原子系统，如消失的量子不和谐所证明的。
2012-11-12 quant-ph
Decoherence of one-dimensional flying qubits due to their cross-talk and imperfections
我们研究了一般（不可积和/或无序）自旋链中传播自旋1/2激发的退相干。我们发现相关的退相干时间在近临界和扩散制度（如果有的话），这一事实可能有重要的影响，最近提出的自旋链为基础的实现量子信息处理短。
2003-11-19 cond-mat.str-el quant-ph
Hybrid quantum gates between flying photon and diamond nitrogen-vacancy centers assisted by optical microcavities
混合量子门由于保留了不同量子系统的优点，在量子信息处理中有着广阔的应用前景。在这里，我们提出了紧凑的量子线路，确定性地实现控制非，Toffoli和Fredkin门之间的飞行光子量子比特和金刚石氮空位（NV）中心的辅助微腔。这些通用量子门的目标量子比特被编码在与金刚石NV中心相关联的电子的自旋上，并且它们具有用于存储信息的长相干时间，并且控制量子比特被编码在飞行光子的偏振上，并且可以容易地被操纵。我们的量子线路紧凑、经济、简单。此外，它们不需要额外的量子比特。与两量子比特纠缠门的综合相比，我们的通用三量子比特门方案的复杂性大大降低。这些方案具有较高的准确度和效率，在实验上是可行的。
2017-03-02 quant-ph
Preserving Entanglement of Flying Qubits in Optical Fibers by Dynamical Decoupling
从理论上研究了经典高斯1/f噪声下保偏双折射光纤（PMF）中动态退耦序列对保偏光子纠缠的影响.我们研究了纠缠沿控制序列嵌入光纤的动态演化。保偏光纤中由于偏振模色散引起的退相干可以被显著抑制，即使在很宽的光带宽下也是如此。在控制脉冲的作用下，纠缠度可以得到有效的保持。
2011-12-31 quant-ph
Programmable generation of flying cat-qubits
Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）
提出利用非线性玻色系统中的时间依赖双光子驱动直接从真空生成飞行猫量子比特，通过工程化Kerr非线性和耗散实现逻辑控制，并分析噪声下的鲁棒性。
2026-06-29 quant-ph
Quantum Gates Between Flying Qubits via Spin-Independent Scattering
我们展示了两个相同的飞行量子比特之间的自旋无关散射如何被用来实现它们之间的纠缠量子门。我们考虑具有δ相互作用的一维模型，其中经历碰撞的量子比特被它们的相反动量清楚地标记。量子位的逻辑状态可以是费米子或玻色子的两个不同的自旋（或其他内部）状态，或者是无自旋玻色子的两个不同的动量大小。我们的方案可以添加到线性光学类量子信息处理，以提高其效率，也可以帮助基于静态量子比特的量子计算机的缩放，而无需求助于光子。三种不同的成分--量子比特的量子不可分割性、它们的相互作用和它们的空间限制，以一种自然的方式结合在一起，使量子门成为可能。
2011-06-12 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el quant-ph
Nanophotonic control of circular dipole emission: toward a scalable solid-state to flying-qubits interface
利用纳米结构控制单量子发射体的光子发射对于可扩展的片上量子信息处理至关重要。如今，纳米谐振器可以影响发射器的寿命，并最终在发射器和光场之间引起强耦合，而纳米天线可以控制发射的方向性。将这种控制扩展到操纵轨道角动量变化跃迁的发射，将使长寿命固态量子比特和飞行量子比特之间的耦合成为可能。由于这些过渡与圆形，而不是线性偶极子，这样的控制需要详细的知识的空间依赖的相互作用的复杂偶极子与高度结构化的光学本征态包含本地螺旋。使用一个经典的模拟，我们在实验上映射的圆偶极子的光子模式的模型结构，一个光子晶体波导。我们表明，根据当地的螺旋偶极子可以耦合到模式传播到左边或右边。这些地图与计算结果非常吻合。因此，我们的测量结果表明，自旋光子耦合的途径与近单位（0.8 $\pm$ 0.1）的效率。
2014-11-25 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Optimal Quantum Transfer from Input Flying Qubit to Lossy Quantum Memory
在量子网络中，一个关键的挑战是最小化飞行量子位的直接反射，因为它们耦合到静止的基于谐振器的存储量子位，因为反射的幅度代表不能直接恢复的状态传输失真。优化传输保真度可以通过动态地改变谐振器与飞行量子比特场的耦合速率来实现。在这里，我们分析得出的最佳耦合率分布的量子存储器的固有损耗的存在下，使用开放量子系统的方法，可以占固有谐振器损耗。我们表明，由于谐振器字段必须最初是空的，在谐振器中的初始振幅必须产生，以消除反射通过相消干涉;此外，我们表明，这个初始振幅可以足够小，以允许整个完整的传输过程中的净失真接近统一。然后，我们推导出随时间变化的谐振器耦合，最大限度地提高作为初始人口和固有损耗率的函数的状态转移保真度，提供了一个完整的协议之间的飞行量子比特和谐振器量子比特的最佳量子态转移。我们提出了完整的协议，使用指数和高斯配置文件的解析表达式和数值例子的quantiities。我们表明，状态转移保真度约为99.9%，可以达到实际的固有损耗的谐振器用作量子存储器。
2020-11-11 physics.optics quant-ph
Tripartite entanglement transfer from flying modes to localized qubits
研究了三模量子化光场到三个空间分离量子比特系统的纠缠转移过程，每个量子比特由一个与腔模共振耦合的二能级原子组成。利用原子的三重负性，推导了类量子态和高斯纠缠态辐射场的最佳纠缠转移条件，包括光场参数、原子-腔相互作用时间、腔镜损耗和原子制备等.对于类量子态，我们发现，对于可忽略的腔损耗，一些状态可以完全将其纠缠转移到原子和/或精确映射到原子态，而对于高斯态，我们发现了一个范围的场参数，以获得大的纠缠转移。对三量子比特态的纯度和两量子比特子系统的纠缠也进行了详细的讨论。
2008-11-04 quant-ph
A coherent and passive one dimensional quantum memory
我们表明，一个飞行的量子比特的状态可以转移到一个相同的链，（近）铁磁极化，但非相互作用，静态自旋1/2粒子在一个被动的方式。在这个过程中，飞行的量子比特被相干极化，出现在大多数静态自旋的方向上。我们还表明，这个过程是可逆的至少两个飞行量子比特注入顺序，因此有可能被利用作为一个被动的量子存储器编码的飞行量子比特，而无需重置之间连续的编码操作。我们证明了量子信息可以分布在存储链中的许多静态自旋上，使得该机制能够抵抗自旋退相干和其他缺陷。在一些潜在的架构中，我们讨论了在嵌入有量子点的光子波导中实现存储器，这对各种可能的错误具有弹性。
2012-08-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Efficient High-Fidelity Flying Qubit Shaping
提出了适用于多种物理系统的受激拉曼发射理论，通过闭式表达式直接优化飞行量子比特时间模式以提升保真度，并设计了时间箱编码与自旋-光子纠缠协议。
2024-02-02 quant-ph
Entanglement between static and flying qubits in a semiconducting carbon nanotube
在半导体单壁碳纳米管上，两个自旋为零的电子可以产生纠缠。两个电子，一个弱束缚在导带的浅阱中，另一个注入导带，通过库仑相互作用耦合。传输和纠缠都依赖于阱的特性（可以通过局域门控制）和注入电子的动能，具有不同电子关联度的区域表现出完全或部分纠缠。在后一种情况下，最大纠缠可以估计为一对单重态-三重态共振的宽度和间隔的函数。
2006-02-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Repeat-Until-Success quantum computing using stationary and flying qubits
我们介绍了一种使用固定量子位（例如，由捕获的原子，分子，离子，量子点或固体中的缺陷中心制成的单光子源）和飞行量子位（例如，光子）的稳健和可扩展的量子计算架构。我们的方案解决了现有非混合方案中一些最紧迫的问题，包括难以缩放传统的静态量子位方法，以及缺乏在线性光学设置中存储单光子的实用方法。我们结合了两个以前的分布式量子计算的建议的元素，即Barrett和Kok [Phys.Rev.A71，060310（R）（2005）]的有效的光子损失容忍的集群状态的建立与Lim等人[Phys.Rev.Lett.2005]的重复直到成功（RUS）量子计算的想法。95，030505（2005）]。这个想法可以用来通过光子对测量在空间上分离的静止量子比特上执行最终确定性的两量子比特逻辑门。在非理想条件下，光子损失是一种可能性，由此产生的门仍然可以用来建立单向量子计算的图形状态。在本文中，我们描述了RUS方法，提出了可能的实验实现，并分析了图形状态的生成。
2005-11-02 quant-ph
Q-Pilot: Field Programmable Qubit Array Compilation with Flying Ancillas
针对现场可编程量子比特阵列的电路编译挑战，研究提出采用飞行辅助比特的可扩展编译器Q-Pilot，设计领域专用布线策略，显著降低了多类100量子比特电路的深度。
2024-09-11 cs.AR cs.ET quant-ph
Flying-cat parity checks for quantum error correction
提出基于量子非破坏纠缠操作的“飞行猫”多量子比特宇称校验方法，分析了光子损耗引起的物理比特错误与测量错误的反相关权衡，并展示了其在子系统表面码容错计算、四面体纠缠态制备及量子密钥分发中的实际应用。
2024-06-04 quant-ph
Teleportation between distant qudits via scattering of mobile qubits
我们考虑一个一维结构，其中非相互作用的自旋$s$散射中心，如量子杂质或多能级原子，嵌入在给定的位置。我们表明，注入到非偏振的飞行量子比特的结构，如电子或光子，随着{路径}检测足以完成两个中心之间的自旋态隐形传态通过第三个辅助。{No需要对自旋- $s$粒子和飞行量子位两者的内部量子态的作用。该协议使量子信息之间的传输以及分离的静态实体在纳米结构，利用一个非常低的控制机制，即散射。
2010-04-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Generation of Flying Logical Qubits using Generalized Photon Subtraction with Adaptive Gaussian Operations
本文提出利用广义光子减除与自适应高斯操作高效合成GKP逻辑量子比特，将单次成功概率提升至超过10%，较以往方法提高百万倍，推动光学量子计算机走向实际应用。
2024-01-14 quant-ph
Scalable quantum information processing with atomic ensembles and flying photons
提出了一种基于原子系综和飞行光子的可扩展量子信息处理方案。使用里德伯封锁，我们在集体原子态中编码量子比特，与单原子情况相比，由于增强的相互作用，集体原子态可以快速容易地操纵。我们证明，我们提出的门可以应用于生成二维团簇态的测量为基础的量子计算。此外，原子系综还可以作为量子中继器，用于长距离量子态传输。我们证明了我们的方案在坏腔或弱耦合区工作的可能性，这可以大大放宽实验要求。对系综量子比特的有效相干操作使我们的方案能够在量子计算和使用原子系综的量子通信之间切换。
2009-10-04 quant-ph
Success probabilities in time-reversal based hybrid quantum state transfer
研究由飞行量子比特连接的量子网络存储节点间的变换问题，提出基于光谱形状交叠的成功概率分析方法，并在三能级原子与光子系统中验证了该方案连接混合节点的有效性。
2024-06-06 quant-ph
A flying Schrödinger cat in multipartite entangled states
薛定谔的猫起源于著名的思想实验，它质疑宏观物体的反直觉量子叠加。作为一种自然的延伸，几个“猫”（准经典物体）可以被制备成相干的量子叠加态，这被称为多体猫态，表现出宏观上不同物体之间的量子纠缠。在这里，我们提出了一个高度可扩展的方法来确定性地创建飞行的多体薛定谔猫态，通过反射相干态光子从微波腔包含超导量子比特。我们对最多四个光子模的猫态进行了全量子态层析，证实了它们之间存在量子纠缠。我们还通过一个联合的量子态层析成像观测到了离散变量态（量子比特）和连续变量态（飞行的多体猫）之间的混合纠缠。我们的工作展示了一个重要的实验控制方法在微波区，并提供了一个使能步骤，实现一系列的量子精密测量和量子信息处理协议的基础上猫态。
2022-03-25 quant-ph
Generation of graph-state streams
我们提出了一个协议，通过一个单一的固定的父量子比特生成一个流的移动量子比特在一个图形状态，并讨论了两种类型的物理实现，即，通过一个原子的量子比特和那些飞行的原子通过腔模式的光子量子比特的光子图形状态的生成。生成的图形状态属于一个重要的类别，可以大大减少容错线性光学量子计算的资源需求，这是以前已知的是远远不现实的。对于飞行的原子，我们还提出了一个预言的产生方案，它允许高保真度的图形状态，即使在光子损失。
2010-12-08 quant-ph
Electronic interferometry with ultrashort plasmonic pulses
本文将超短单电子等离激元脉冲注入14微米Mach-Zehnder干涉仪，证明按需注入下量子相干性稳健，并首次揭示高频非绝热区域，为飞行量子比特的量子信息处理提供新路径。
2025-01-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
Generation of n-qubit W states using Spin Torque
在这里，我们研究了一个方案，以产生一个W态的n量子比特系统与所有对所有的成对交换n量子比特之间的相互作用。这依赖于共享较少数量的$q$量子位的叠加激发。我们给出了从q到n的最大跳跃的一个界，并形式化了一个在$\mathcal{O}(\log_4 n)$阶段生成$W_n$态的方案。我们在基于自旋矩的量子计算架构的背景下证明了这个方案，该架构的特征在于静态和飞行量子比特之间的重复相互作用。
2019-12-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Optical tweezers throw and catch single atoms
本研究提出并实验验证了用光镊投掷和捕获自由飞行单原子的方案，实现了高效的原子传输，为基础物理研究、非光子量子通信及飞行量子比特量子计算提供了新途径。
2022-12-02 physics.acc-ph physics.atom-ph quant-ph
Semiconductor Circuits for Quantum Computing with Electronic Wave Packets
本文提出利用半导体电路中飞行电子波包实现量子计算，通过时间仓架构和单量子化模式电子干涉大幅降低硬件需求，为紧凑可扩展的容错量子计算奠定基础。
2024-10-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Information free quantum bus for generating stabiliser states
空间离域纠缠态的有效产生是量子信息科学的核心。一般来说，飞行量子比特被提出用于长距离纠缠相互作用，然而在这里，我们引入了一个总线介导的替代方案来完成这项任务。我们的方案允许有效和灵活的生成确定性的两个量子比特运营商的测量，并链接到模式纠缠和重复，直到成功的协议的重要概念。重要的是，与飞行量子比特协议不同，我们的总线粒子从不包含关于粒子的单个量子态的信息，因此是无信息的。
2007-04-04 quant-ph
Complete state tomography of a quantum dot confined spin qubit
半导体量子点可能是连接锚定、物质自旋量子比特和飞行光子量子比特的首选。虽然飞行量子比特或光偏振的完整断层扫描通常是简单的，但物质自旋断层扫描是一项具有挑战性和消耗资源的任务。在这里，我们提出了一种新的全光学方法进行全层析的量子点限制的自旋。我们的方法适用于电子自旋配置，如导带电子，价带空穴，和电子空穴对，如明亮和黑暗的激子。我们使用短共振调谐的偏振光脉冲激发自旋量子比特，其相干地将量子比特转换为通过发射偏振单光子而衰减的激发量子比特。我们通过使用两个不同的正交，线偏振激发，然后通过时间分辨的测量从衰减的激发量子比特的发射光的圆偏振度的层析成像。我们证明了我们的方法的暗激子自旋态的保真度为0.94，主要是由我们的偏振分析仪的准确性限制。
2019-10-11 cond-mat.other quant-ph
A Quantum Gate between a Flying Optical Photon and a Single Trapped Atom
对单个量子系统控制的稳步增长支持了量子技术的梦想，该技术提供了超越任何经典设备的功能。在过去的十年中，人们探索了两个特别有前途的应用：第一，基于光子的量子通信，它保证了不可破解的加密，但仍然必须在长距离上扩展到高速率。第二，量子计算，如果可以扩展到大量的量子比特，这将从根本上增强可计算性。人们很早就意识到，光和物质量子比特的混合系统可以解决这两个领域的可扩展性问题-通过量子中继器进行通信，通过较小量子处理器之间的光学互连进行计算。为此，开发一个强大的双量子比特门，允许连接远程计算节点是“一个紧迫的挑战”。在这里，我们证明了这样一个量子门之间的自旋状态的一个单一的囚禁原子和一个微弱的激光脉冲中包含的光子的偏振态。所提出的门机制是确定性的，鲁棒的，并预计将适用于几乎任何物质量子比特。它基于从提供强光物质耦合的腔中反射光子量子位。为了证明它的多功能性，我们使用量子门从可分离的输入态创建原子-光子，原子-光子-光子和光子-光子纠缠态。我们希望我们的实验能够为各种应用开辟道路，包括产生原子和光子团簇态，薛定谔猫态，确定性光子贝尔态测量以及使用冗余量子奇偶码的量子通信。
2014-04-09 quant-ph
Interfacing a quantum dot with a spontaneous parametric down-conversion source
量子网络需要连接静止和飞行的量子比特。这些飞行的量子比特通常是光的非经典状态。在这里，我们考虑两个领先的非经典光源技术，自发参量下转换和单半导体量子点。下转换提供高等级的纠缠光子对，而量子点擅长产生单光子。我们报告的实验，加入这两种技术，并调查的条件下，这些不同的光源之间的最佳干涉可能实现。
2017-06-29 quant-ph
Flying Unicorn: Developing a Game for a Quantum Computer
为量子计算机创建游戏是什么感觉？凭借其以与经典计算机截然不同的方式执行计算和处理的能力，量子计算有可能成为信息技术的下一次革命。飞行独角兽是一款为量子计算机开发的游戏。它旨在探索叠加和不确定性的属性。在本文中，我们探讨了游戏的开发，使用Python Qiskit。我们详细介绍了量子位的使用和Grover搜索的实现。最后，我们比较和对比的经典实现的游戏对量子计算的设计，包括执行和性能的物理量子计算机在IBMQ。
2019-10-18 cs.ET quant-ph
Selective writing and read-out of a register of static qubits
我们提出了一种设置，包括一个任意大的阵列的静态量子位（SQs），与飞行量子位（FQ）相互作用。SQs作为量子寄存器工作，其可以通过量子态转移（QST）借助于FQ被写入或读出。整个系统，包括FQ的运动自由度，表现为量子力学。我们展示了一种策略，允许选择QST之间的FQ和一个单一的SQ从寄存器中选择。这通过位于SQ之外的完美反射镜和SQ间距离的适当调制来实现。
2013-04-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum Computation by Communication
我们提出了一种新的可扩展的量子计算方法--“量子总线计算机”，它通过量子通信总线模式与量子比特相互作用来实现量子比特测量和量子门。量子比特可以是“静态”的物质量子比特或“飞行”的光学量子比特，但我们在这里关注的方案特别适合物质量子比特。量子位之间不需要直接相互作用。通用双量子位量子门可以通过涉及总线模式的测量的方案来实现，或者通过总线自动解纠缠并且不需要测量的方案来实现。实际上，该方法将用于计算的量子位自由度与用于通信和交互的量子连续变量集成在一起。
2006-03-13 cond-mat.supr-con quant-ph
Spectral properties of single photons from quantum emitters
量子网络需要在节点之间传输信息的飞行量子比特。这可以通过发射和吸收单光子（飞行量子比特）的单原子（节点）来实现，并且需要完全控制各个发射器的光子吸收和发射。在本工作中，我们从理论上描述了在三能级方案下，单原子自发拉曼跃迁的光子发射的波包。我们调查了几个激发方案，实验相关的，并讨论控制参数，允许一个定制的光谱发射的光子波包。
2017-09-19 quant-ph
Cavity-enhanced quantum network nodes
未来的量子网络将由通过量子信道连接的量子处理器组成，就像传统计算机连接起来形成互联网一样。然而，与经典设备相比，量子控制系统中的纠缠和非局域关联有助于对量子理论进行新的基本测试。此外，它们在分布式量子信息处理、量子通信和精密测量中也有许多应用。虽然开创性的实验已经证明了两个相距1.3公里的量子节点和同一实验室中的三个节点的纠缠，但要充分发挥量子网络的潜力，需要将这些原型扩展到更多的节点和全球距离。这是一个突出的挑战，对量子位控制保真度，量子位相干时间以及静止和飞行量子位之间的耦合效率提出了很高的要求。在这项工作中，我将描述光学谐振器如何促进量子网络节点，实现上述先决条件在不同的物理系统中-被困原子，宽带隙半导体中的缺陷中心，稀土掺杂剂-通过实现高保真量子位初始化和读出，量子位-光子和远程量子位-量子位纠缠的有效生成，以及静止和飞行量子位之间的量子门。这些进展为在不久的将来实现全球规模的量子网络开辟了现实的前景。
2022-05-30 quant-ph
Quantum repeaters based on stationary and flying Gottesman-Kitaev-Preskill qudits
本研究提出结合飞行与定域量子比特量子纠错的量子中继器方案，采用GKP码实现qudit编码纠错，找到中间参数区间使组合协议性能优于单独的编码式单向、双向中继方案。
2025-08-01 quant-ph
Tunable interfaces for realizing universal quantum computation with topological qubits
我们建议实现可调接口，实现通用的量子计算与拓扑量子比特。一个是拓扑量子位与超导量子位之间的接口，可以在拓扑量子位上实现任意的单量子位门。当两个量子比特参与时，拓扑量子比特与微波腔之间的界面可以诱导出非平凡的两量子比特门，这是基于编织操作不能构造的。这两个接口可以通过外部磁通量进行调节，可以作为构建具有拓扑量子位的通用量子计算的模块。
2013-08-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
Entanglement of individual photon and atomic ensembles
在这里，我们提出了一个实验上可行的方案，纠缠飞行量子比特（偏振模式的单个光子）和静止量子比特（长寿命的集体激发的原子系综）。这种纠缠集成了两个不同的物种，可以作为飞行和静止量子比特之间的量子信息相干转换的关键元素。利用线性光学可以方便地调节纠缠度。此外，本方案可以修改，以产生这种纠缠的方式事件准备与就业的一对纠缠光子。然后，成功的准备可以明确地预示着两个单光子探测器之间的重合。分析了它在单光子量子存储中的应用。所有这些制备和应用加工的物理要求是适度的，并且很好地适合本技术。
2003-10-27 quant-ph
Distributed quantum information processing with mobile electrons
在分布式量子信息处理中，由单个或几个量子比特组成的小型设备通过共享纠缠网络在一起，实现可扩展机器。通常，光子用于在光学活性物质量子比特之间产生远程纠缠。在本文中，我们考虑了实现节点间纠缠的另一种可能性：使用移动电子自旋作为每个节点上静态量子比特之间相互作用的介质。电子之间的强相互作用使得飞行电子与静止电子的耦合成为可能，但由于电子容易与环境相互作用，纠缠操作过程中的误差积累可能比使用光子作为飞行量子比特的其他策略更严重。我们介绍了一个新的计划，特别是设计，以尽量减少这种错误的积累，通过使用几个蒸馏协议。结果表明，即使在典型缺陷的影响下，也可以构造出高保真的纠缠操作，从而为在固态系统中实现分布式量子信息处理提供了一条可行的途径。
2011-02-15 quant-ph
Titanium Nitride Film on Sapphire Substrate with Low Dielectric Loss for Superconducting Qubits
介质损耗是超导量子比特的主要退相干源之一。当代高相干超导量子比特是由衬底上的超导薄膜组成的低介电损耗的材料系统构成的，其中损耗主要来源于表面和界面。在多种候选材料系统中，氮化钛（TiN）膜和蓝宝石衬底的组合具有良好的潜力，因为其抗氧化的化学稳定性和界面处的高质量。在这项工作中，我们报告了TiN薄膜沉积到蓝宝石衬底上实现低介电损耗的材料界面。通过系统表征一系列由相同批次TiN基底层、不同几何结构的量子比特分流电容器以及不同材料界面参与率制备的transmon量子比特，定量提取了1 nm无序层中衬底-金属界面处小于$8.9 \times 10^{-4}$的损耗角正切值.通过优化transmon量子位的界面参与率，我们可重复地实现高达300 $μ$ s的量子位寿命和接近800万的品质因数。我们证明了蓝宝石衬底上的TiN薄膜是高相干超导量子比特的理想材料体系。我们的分析进一步表明，电路的约瑟夫森结部分周围的界面介电损耗可能是最先进的transmon量子比特的寿命的主要限制。
2022-05-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Entangling homogeneously broadened matter qubits in the weak-coupling cavity-QED regime
在分布式量子信息处理中，飞行的光子会纠缠被限制在腔体中的物质量子比特。然而，当物质量子比特被均匀加宽时，腔QED通常需要强耦合机制，这在实际的实验装置中很难实现。在这里，我们表明，高保真纠缠操作是可能的，即使在弱耦合制度，其中阻尼（退相，自发发射，和腔泄漏）压倒量子比特和腔之间的相干耦合。我们的建议使得分布式量子信息处理能够使用比以前要求低得多的技术来执行。
2012-05-01 quant-ph
Ultrafast initialization and QND-readout of a spin qubit via control of nanodot-vacuum coupling
超快初始化使得能够对量子信息进行容错处理，而QND读出使得能够进行可扩展的量子计算。通过在n掺杂纳米点周围空间组装光子谐振器和波导并且通过在时间上设计光泵浦脉冲，可以建立从电子自旋到带电激子到腔光子并且最终到波导中的飞行光子的有效量子路径。真空纳米点耦合的这种控制可以用于自旋的超快初始化和QND读出，这与光学驱动的自旋量子计算机特别兼容。
2004-08-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Parametrically-controlled microwave-photonic interface for the fluxonium
针对通量子因宇称对称性无法直接进行腔边带跃迁的问题，研究人员利用三波混频元件耦合通量子与谐振器，通过微波参量转换实现光子接口，完成95%以上保真度的快速重置及飞行光子的受控释放与时域整形，为通量子基远程纠缠架构提供支持。
2024-12-14 quant-ph
Interface Between Topological and Superconducting Qubits
我们提出并分析了一个拓扑量子比特和超导磁通量子比特之间的接口。在我们的方案中，拓扑绝缘体中Majorana费米子之间的相互作用由超导相位相干控制，超导相位依赖于通量量子比特的量子态。通过脉冲打开和关闭这种相互作用实现的受控相位门可以在拓扑量子比特和超导量子比特之间传输量子信息。
2011-03-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
