On the generation of random ensembles of qubits and qutrits Computing separability probabilities for fixed rank states
针对有限维复合量子系统概率特性的计算，讨论了随机混合态的产生问题。特别地，我们考虑量子比特和量子数对的随机Hilbert-Schmidt和Bures系综的生成，并计算相应的概率，以找到一个可分离的状态之间的固定秩的状态。
2017-08-25 quant-ph
Robust and efficient transport of two-qubit entanglement via disordered spin chains
我们研究了[R. Vieira和G. Rigolin，Phys. Lett. A 382，2586（2018）]在传输纠缠时，存在几种类型的无序和噪声。首先，我们考虑如何偏差的最佳设置，导致几乎完美的传输的最大纠缠的两个量子比特的状态影响纠缠到达链的另一边。这些偏差被建模为静态的，动态的和波动的无序。然后，我们研究如何虚假或不希望的相互作用和外部磁场减少通过链传输的纠缠。对于数百个量子比特的链，我们表明，对于这里研究的所有类型的无序和噪声，当我们有弱无序时（关于最佳设置的偏差小于1%），系统不会受到明显的影响，对于中度无序，当部署完成相同的任务时，它仍然击败了标准和有序的XX模型。
2019-03-27 quant-ph
Error suppression in adiabatic quantum computing with qubit ensembles
由于退相干的不可避免的存在，在绝热量子计算（AQC）中引入量子错误防护是一项重要的任务。在这里，我们研究了AQC哈密顿量的错误保护编码，其中使用量子位系综代替量子位。我们的哈密顿量只涉及总自旋算符的系综，提供了一个更简单的路线误差校正量子计算。我们的方案特别适合于中性原子气体，在那里可以实现大的系综尺寸和产生系综-系综纠缠。我们确定了一个临界系综尺寸$N_{\mathrm{c}}$的第一个激发态的性质成为一个单粒子扰动的基态，和带隙能量是可预测的平均场论。对于大于$N_{\mathrm{c}}$的系综大小，基态由于存在逻辑上等效的状态而变得受保护，并且AQC性能随着$N$而改善，只要去相干率足够低。
2021-04-02 quant-ph
Arbitrary Rotation of a Single Spinwave Qubit in an Atomic-Ensemble Quantum Memory
我们报告的第一个实验实现的单量子比特操纵存储在原子系综量子存储器中的单自旋波。为了实现高保真度的门操作，我们将受激拉曼跃迁和受控的拉莫尔旋进联合使用。我们用量子态层析术和量子过程层析术表征了门的性能，这两种方法都意味着已经实现了高保真度的操作。我们的工作补充了原子系综量子存储器的实验工具箱，增加了单量子比特操纵的能力，因此可能在未来的可扩展量子网络中有重要的应用。
2015-01-28 quant-ph
Quantum dense coding via atomic ensembles without prior distributed entangled state
研究了一种利用原子系综实现量子密集编码的方案，该方案不需要量子纠缠态的先验分布。我们的方案还结合了另外两个明显的优点：原子系综量子比特具有长相干时间作为记忆量子比特和光子量子比特作为飞行量子比特。因此，我们的建议可能提供一个简单和容易的方法来证明量子密集编码实验通过原子系综。
2006-06-30 quant-ph
Reversible state transfer between superconducting qubits and atomic ensembles
我们研究了固态超导量子比特和超冷原子系综之间相干、可逆信息传递的可能性。这些系统之间的强耦合是由微波传输线谐振器介导的，该谐振器通过原子的光激发里德堡态与原子近共振地相互作用。固态量子比特可以用于实现快速量子逻辑门，而原子的集体亚稳态可以用于长期存储和量子信息的光学读出。
2009-02-05 quant-ph
Coherence and Rydberg blockade of atomic ensemble qubits
我们证明了多原子系综量子比特的$|W\rangle$态编码。使用光学捕获的Rb原子的$T_2$相干时间是2.6（3）ms的$\bar N=7.6$原子和规模约成反比的原子数。两个系综量子比特之间的强里德堡封锁被证明与$0.89(1)$的保真度和$\sim \hspace{-.05cm}1.0$的保真度时，后选择控制系综激发。这些结果是原子系综确定性纠缠的重要一步。
2015-07-18 physics.atom-ph quant-ph
Solid-state NMR quantum computer with individual access to qubits and some its ensemble developments
本文分析了半导体核磁共振量子计算机的原理及其发展。个人访问计算机（B。凯恩）和替代的固态体系综方法的版本，以避免在实施第一个变种的一些困难被认为是。
1999-11-15 quant-ph
Molecular Ensemble Based Remote Quantum Storage for Charge Qubit via Quasi-Dark State
我们提出了一个独立于当前时间控制方案的量子存储方案，并研究了由电路QED系统与冷分子系综集成组成的混合系统中的“量子数据总线”（传输线谐振器）。在这里，电荷量子比特和分子之间的有效相互作用由数据总线中的非共振场介导。相应地，电荷态可以通过基于标准暗态的绝热操作映射到分子系综的集体准自旋态。
2009-05-06 quant-ph
Dephasing of Majorana qubits due to quasistatic disorder
基于马约拉纳零模式的量子比特预期对某些噪声类型是鲁棒的，并且因此提供优于常规量子比特的量子计算平台。然而，这种鲁棒性并不完全：不完美仍然会导致量子位退相干，从而导致信息丢失。在这篇工作中，我们在一个极小模型中理论上研究了Majorana量子比特的退相：在具有准静态无序的Kitaev链中。我们的方法，基于数值以及一阶非退化微扰理论，提供了一个概念上简单的物理图片和预测高斯退相。我们表明，作为系统参数的变化，由于无序的失相率振荡的相位相对于振荡的干净系统的Majorana分裂。在我们的模型中，如果无序不相关，则不存在一阶失相最佳点。我们描述了不相关和高度相关的障碍之间的交叉，并表明，移相测量可以用来表征的无序相关长度。我们希望我们的研究结果将用于设计和解释未来的马约拉纳量子比特实验。
2021-11-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
Nonclassicality of a Macroscopic Qubit-Ensemble via Parity Measurement Induced Disturbance
University College London（伦敦大学学院）；Shiv Nadar Institution of Eminence（希夫纳达尔卓越机构）；London Centre for Nanotechnology, University College London（伦敦大学学院伦敦纳米技术中心）
通过测量诱导扰动检测宏观量子比特集合的非经典性，揭示量子到经典过渡的机制。
2026-10-27 quant-ph
Hybrid quantum circuit with a superconducting qubit coupled to a spin ensemble
我们报道了一个超导量子比特和电子自旋系综的混合量子线路的实验实现。transmon类型的量子位通过充当量子总线的频率可调谐超导谐振器相干耦合到由金刚石晶体中的氮空位（NV）中心组成的自旋系综。使用这个电路，我们准备了量子位态的任意叠加，我们将其存储到自旋系综的集体激发中，并在稍后将其取回到量子位中。这些结果首次证明了基于自旋系综的超导量子比特量子存储器的概念。
2011-10-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Incoherent ensemble dynamics in disordered systems
我们推导出一个量子主方程，它描述了在短时间内均匀无序模型的整体平均状态的动力学，并介导了从相干叠加到经典混合物的过渡。虽然每一个单一的实现遵循酉动力学，这种退相干的行为出现作为合奏平均的结果。主方程明显地反映了无序相关的平移不变性，并允许我们将无序诱导的动力学与碰撞退相干过程联系起来，其中无序相关决定了相干性的空间衰减。我们应用我们的理论（一维）安德森模型。
2016-04-06 cond-mat.dis-nn quant-ph
Quantum Data Compression of a Qubit Ensemble
数据压缩是现代信息技术的一个普遍存在的方面，并且量子信息的出现提出了什么类型的压缩对于量子数据是可行的问题，考虑到创建可靠的量子存储器所涉及的极端困难，这是特别相关的。我们提出了一个协议，其中的量子位（量子位）的合奏可以在原则上被完美地压缩成指数更少的量子位。然后，我们实验性地实现我们的算法，将三个光子量子比特压缩成两个。该协议揭示了量子信息和经典信息之间的微妙差异。此外，由于数据压缩将有关量子态的所有可用信息存储在更少的物理量子比特中，因此它可以大大减少存储量子系综所需的量子存储器的数量，即使是今天有限的量子存储器也比以前认识到的要强大得多。
2014-10-15 quant-ph
Mapping multiple photonic qubits into and out of one solid-state atomic ensemble
量子通信的未来挑战是可扩展的量子网络，它需要将光子量子比特相干和可逆地映射到静止的原子系统（量子存储器）上。现实网络的一个关键要求是能够在一个量子存储器中有效地存储多个量子比特。在这里，我们展示了相干和可逆映射的64个光学模式在单光子水平的时域到一个固态系综的稀土离子。我们的光-物质接口基于高带宽（100 MHz）原子频率梳，具有1微秒的预定存储时间。然后，我们可以在短<10 ns的时间模式（时间仓量子位）中编码许多量子位。我们通过同时存储和分析多个时间仓量子比特来展示映射的良好相干性。
2010-02-19 quant-ph
Testing contextuality on quantum ensembles with one clean qubit
我们提出了一个协议，以评估的期望值的测量结果的合奏量子系统的相关性，并用它来实验证明-在公平采样的假设下-违反的不平等，满足任何非上下文隐藏变量（NCHV）理论。该实验是在固态分子核自旋系综上进行的，使用已建立的核磁共振（NMR）技术进行量子信息处理（QIP）。
2009-12-02 quant-ph
Sudden death of entanglement with Hamiltonian ensemble assisted by auxiliary qubits
本文提出通过哈密顿量系综方法将单量子比特与具有随机能级间距的辅助量子比特耦合来模拟纵向弛豫，发现纵向弛豫必然导致纠缠猝灭，而横向弛豫会加速有限时间内的解纠缠。
2023-08-04 quant-ph
Quantum synchronization in disordered superconducting metamaterials
本文对无序超导量子超材料（SQM）中的集体相干量子力学振荡进行了理论研究，SQM是人工制造的相互作用量子比特阵列（二能级系统）。量子位参数中不可避免的无序导致量子位频率的大幅扩展，并且在量子位之间不存在电磁相互作用的情况下，单个量子位的这些单独的量子力学振荡通过传播通过无序SQM（$D(ω)$）的电磁波的频率相关传输中的大量小的谐振降来表现。我们发现，即使相邻量子位之间的弱电磁相互作用可以克服无序，并建立完全或部分\emph{synchronized}量子力学动态的无序SQM。在这样的状态下，大量的量子比特显示集体量子力学振荡，这种集体行为表现为$D(ω)$依赖性中的几个巨大的共振下降。在一维SQM中，显示集体（同步）量子力学行为的系统$r_0$的大小被确定为$r_0 \simeq a [K/δΔ]^2$，其中$K$、$δΔ$、$a$相应地是最近邻相互作用的能量、量子比特能量分裂的扩展以及量子比特之间的距离。我们发现，这种现象有一个起源于安德森局域化的自旋型激发中产生的SQM。我们的分析也是在一个很好的符合最近的实验上的电动力学的无序一维SQMs。
2016-10-23 cond-mat.supr-con quant-ph
Quantum processing with ensembles of rare earth ions in a stoichiometric crystal
我们描述了一种在光学活性稀土离子的晶体化学计量中创建小量子处理器的方法。晶体中掺杂了另一种稀土元素，产生了一个由周围离子组成的相同簇的系综，其光学和超精细频率由它们在簇中的空间位置唯一确定。在掺杂剂周围的每个独特位置中的离子集合充当量子位，不同量子位中的离子之间具有强的局部相互作用。这些系综量子位可以分别用作光的量子存储器，我们展示了量子位之间的相互作用如何用于对存储的光子态执行线性操作。我们还描述了这些集合量子比特如何用于制定和研究纠错。
2019-12-16 quant-ph
Equivalence of dynamics of disordered quantum ensembles and semi-infinite lattices
University College London（伦敦大学学院）
研究通过映射将无序量子系统集合的动力学等价于单粒子在无限晶格中的动力学，揭示了相干丢失的几何解释，并展示了通过晶格模型获得量子比特退相干及通过平均无序实现晶格模型求解的方法。
2024-06-25 cond-mat.dis-nn quant-ph
Encoding qubits into oscillators with atomic ensembles and squeezed light
振荡器内的量子位的Gottesman-Kitaev-Preskill（GKP）编码在用于量子计算的容错架构中使用时提供了许多优点，最值得注意的是高斯运算足以实现所有单量子位和双量子位Clifford门。编码的主要缺点是逻辑状态本身很难产生。在这里，我们提出了一种方法，用于产生光学GKP编码的量子比特耦合原子系综压缩态的光。系综的后续自旋测量的特定结果预示着在光学模式中资源状态的成功产生。我们分析的方法所需的资源（总自旋和挤压量）和成功的概率。我们提出了一个物理实现使用法拉第为基础的量子非爆破相互作用。
2017-05-08 quant-ph
High-efficiency cluster-state generation with atomic ensembles via the dipole-blockade mechanism
我们从理论上证明了一个方案的集群状态生成，原子系综和偶极封锁机制的基础上。在协议中，原子系综充当单个量子比特系统。因此，我们回顾了定义为原子系综集体态的量子比特上的单量子比特操作。我们的纠缠协议需要几乎相同的单光子源，每个物理量子比特一个超冷系综，以及常规的光电探测器。给出了量子纠缠的一般过程，以及一步生成成功概率为p_success ~ eta^{Q/2}的量子比特GHZ态的过程，其中eta是探测效率和源效率的组合。这比任何已知的鲁棒概率纠缠操作都要有效得多。GHZ态构成了通用簇态的基本构建块，这是单向量子计算机的资源。
2009-02-09 quant-ph
Parallel Quantum Computing in a Single Ensemble Quantum Computer
我们提出了一种用于系综量子计算机的并行量子计算模式。在这种模式下，一些量子位可以处于纯态，而其他量子位处于混合态。它使单个系综量子计算机能够执行$"$单指令多数据类型的并行计算。在Grover算法和Shor算法中，并行量子计算可以提供额外的加速。此外，它还可以更充分地利用系综量子计算机中的量子比特资源。因此，在Schulman-Varizani和Cleve-Diplenzo算法中制备有效纯态时丢弃的一些量子比特可以重新利用。
2003-07-08 quant-ph
Interfacing microwave qubits and optical photons via spin ensembles
一个协议进行了讨论，它允许一个实现单光子之间的光学和微波频率范围内的换能器。换能器是自旋系综，其中各个发射器具有光学和磁偶极跃迁。可逆频率转换是通过结合光子存储，借助于EIT，与磁偶极跃迁和超导量子比特之间的耦合的受控切换，这是通过微波腔实现的。量子比特的效率通过在单个光子和超导量子比特之间相干传输量子比特激发的全局保真度来量化。我们测试了各种策略，并表明总效率基本上受到光量子存储器的限制：假设最先进的实验参数，NV中心的合奏可以超过80%，冷原子合奏接近99%。该协议允许人们弥合光学和微波制度之间的差距，以便有效地将超导和光学组件结合在量子网络中。
2015-01-23 quant-ph
Maximum confidence measurement for qubit states
在量子态鉴别中，人们的目标是通过测量从给定的系综中识别未知态。不同的策略，如最小误差歧视或明确的状态识别找到不同的最佳测量。最大置信度测量（MCMs）最大限度地提高了在给定测量结果的情况下识别输入的置信度。这统一了一系列的歧视策略，包括最小误差和明确的状态识别，这可以被理解为MCM的限制情况。在这项工作中，我们调查MCM的一般合奏的量子比特状态。我们提出了一种方法，通过利用它们的几何形状，并将其应用到几个有趣的情况下，包括合奏两个和四个混合状态和合奏的任意数量的纯态的量子比特状态合奏MCMs。我们还比较了MCM的量子位的最小误差和明确的歧视。我们的研究结果提供了各种量子位测量MCM的解释，并可用于设计量子位协议。
2022-09-19 quant-ph
Molecular polaritonics in dense mesoscopic disordered ensembles
本文研究了分子极化激元学中真空拉比分裂（VRS）与频率无序、振动、近场效应和密度的关系。在介观极限，静态频率无序已经可以引入一个损失机制，从极化激元状态到暗态水库，我们定量描述，提供了一个分析缩放的VRS与无序的水平。无序还可以将分子系综分裂成供体型和受体型分子，并且电子振动耦合、偶极-偶极相互作用和振动弛豫的组合诱导集体分子状态内的激发的非相干FRET（Förster共振能量转移）迁移。这相当于一个耗散无序，并具有饱和的效果，甚至减少了介观，高密度极限的VRS。总的来说，这种分析可以量化暗态在腔量子电动力学与介观，无序合奏发挥的关键作用。
2021-08-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
Manipulation of qubits in non-orthogonal collective storage modes
我们分析了两能级系统大系综的集体自旋自由度与单个中心量子位之间的量子信息传递。中心量子位和各个系综成员之间的耦合可以变化，因此提供对多于一种存储模式的访问。存储和操纵几个独立的量子位的手段推导的情况下，耦合强度的变化不允许解决的正交模式的合奏。虽然我们的程序和分析可能适用于许多不同的物理系统，为具体起见，我们研究的量子态之间的转移单电子自旋和一个系综的核自旋在量子点。
2012-06-06 quant-ph
Classical Ensembles of Single-Qubit Quantum Variational Circuits for Classification
University of KwaZulu-Natal（夸祖鲁-纳塔尔大学）；National Institute for Theoretical and Computational Science (NITheCS)（理论与计算科学国家研究所）；Centre for Artificial Intelligence Research (CAIR)（人工智能研究中心）；Stellenbosch University（斯坦伦布什大学）
针对单量子比特QAUM分类架构受NISQ设备相干时间限制的问题，本研究采用经典bagging和boosting技术构建其集成模型，在多个数据集上实现准确率提升，为分类任务提供新方案。
2023-02-06 quant-ph
Synchronization of qubit ensemble under optimized $π$-pulse driving
我们提出了同时激发无序量子比特的技术，有效地抑制了它们的谱密度的不均匀加宽。该技术基于应用最佳选择的具有非矩形平滑形状的$π$脉冲。研究了非共振量子比特在快参考频率慢包络的强经典电磁驱动场作用下的激发动力学。在这个解决方案中，我们优化了包络，以实现量子比特同步的预先指定的精度。
2015-08-04 cond-mat.dis-nn quant-ph
Collective States and Symmetric Local Decoherence in Large Ensembles of Qubits
原子自旋系综的对称集体态（即，在粒子交换下不变的多体状态）不被相同但单独地作用于系综成员的退相干保持。我们在N个自旋为1/2的粒子系综中发展了一类集体态，它在对称局域退相干下是不变的，并且发现这些集体态所覆盖的希尔伯特空间的维数仅为N^2。然后，我们研究实验相关的非经典集体原子态的开放系统动力学，包括薛定谔猫和自旋压缩态，受到各种对称的，但本地退相干模型。
2008-05-19 quant-ph
Highly-Efficient Quantum Memory for Polarization Qubits in a Spatially-Multiplexed Cold Atomic Ensemble
用于飞行光学量子比特的量子存储器是量子信息科学和技术中广泛应用的关键使能器。一个关键的品质因数是整体存储和检索效率。到目前为止，尽管最近在光脉冲的高效存储方面取得了成就，但量子比特的存储效率有限。在这里，我们报告的极化量子位的量子存储器，结合了平均条件保真度超过99%和效率等于（68 $\pm$ 2）%，从而证明了一个可逆的量子位映射，更多的信息被检索比丢失。量子比特在单光子水平上用弱相干态编码，存储器基于铯原子的细长激光冷却系综中的电磁诱导透明性，空间复用用于双轨存储。这种实现方式在两个轨道上都保持了较高的光学深度，而不会在多路复用和存储效率之间折衷。我们的工作为未来量子网络功能和先进光子电路的测试提供了一个有效的节点。
2018-01-31 quant-ph
Coupling spin ensembles via superconducting flux qubits
我们研究了一个由自旋系综和超导磁通量子比特组成的混合量子系统，其中每个自旋系综使用金刚石晶体中的氮空位中心和最近的-我们发现，通过预先设计这种杂化结构，通过外部磁场调谐自旋系综的激发频率。当扩展的混合结构的阵列具有相同的耦合强度，我们发现，在强耦合制度，混合阵列减少到一个紧束缚模型的一维玻色子晶格。在超强耦合区，它表现出与基态相隔能隙的准粒子激发。此外，这些准粒子激发和基态是稳定的，在一定的条件下，是可调的外部磁场。这可以提供一种实验上可获得的方法来探测系统的不稳定性。
2014-09-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Fast and robust two- and three-qubit swapping gates on multi-atomic ensembles in quantum electrodynamic cavity
量子计算机的创建是一个突出的基础和实际问题。量子计算机可以用于执行非常复杂的任务，这些任务是经典计算机无法解决的。第一台固态量子计算机的原型是在2009年用超导量子比特创建的。然而，它受到退相干过程的影响，并且期望找到具有长寿命相干性的量子比特的更实用的编码。它可以是固体中的单个杂质或空位中心，但它们与电磁辐射的相互作用相当弱。因此，在这里，提出了原子系综的量子比特编码，通过使用偶极封锁机制，以把多层次系统的两个层次的。但是基于偶极-偶极的封锁引入了额外的退相干，这限制了其实际意义。近年来，人们提出了三能级原子系统的集体封锁机制，即利用不同激发原子数的原子集体态之间的拉曼跃迁的不同频移来实现集体封锁。在这里，我们提出了基于谐振腔中多原子系综之间虚光子交换相互作用的二能级原子系统中另一种集体封锁机制的双量子比特门。此外，我们还证明了三量子比特门（受控SWAP门）的可能性，它利用光子编码量子比特状态控制的原子能级的动态移动来抑制两个多原子系综之间的交换过程。
2011-03-16 quant-ph
Proposal of ensemble qubits with two-atom decay
本文提出利用双原子衰变提供非谐性来实现系综量子比特，无需里德伯阻塞和强原子相互作用，且兼容腔保护机制抑制退相干，为量子信息处理提供新平台。
2024-06-07 quant-ph
Mesoscopic Spin Coherence in a Disordered Dark Electron Spin Ensemble
Seoul National University（首尔大学）；Ajou University（亚洲大学）；Korea Institute of Science and Technology（韩国科学技术院）
该研究通过迭代协议在钻石中实现高极化介观自旋集体，揭示了相干驱动与局部无序的竞争机制，为量子传感和模拟提供了新资源。
2026-02-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
Theory of cavity-enhanced non-destructive detection of photonic qubits in a solid-state atomic ensemble
光子量子比特的非破坏性检测将在光子量子信息处理和量子通信中得到重要应用。在这里，我们提出了一种方法的基础上，包含一个合奏的稀土离子的固态腔。首先，将包含许多光子的探测脉冲存储在系综中。然后，一个代表时间仓量子比特的单个信号光子在系综上印上一个相位，这是由于AC斯塔克效应。该相位不依赖于信号光子的确切定时，这使得检测对时间仓量子比特状态不敏感。然后，探测脉冲被恢复，并通过零差检测来检测其相位。我们表明，腔导致的依赖性的印记相位上的{ \it探针}光子数，这导致一个扩展的探测相位，在对比简单的移位，发生在没有一个腔。然而，我们表明，这种情况下仍然允许非破坏性检测的信号。我们讨论了该计划的潜在实现，表明高成功概率和低损失应同时实现。
2018-07-12 quant-ph
Disorder-safe entanglement transfer through ladder qubit chains
Universidade Federal de Alagoas（阿拉戈斯联邦大学）；Universidade Federal de Sergipe（塞尔希培联邦大学）
本研究针对两腿梯形自旋1/2链的无序纠缠传输问题，提出基于无序保护子空间的高保真态传输方案，发现无序强度提升可抑制子空间信息泄漏、提高传输保真度。
2018-09-25 quant-ph
Effects of symmetry breaking of the structurally-disordered Hamiltonian ensembles on the anisotropic decoherence of qubits
众所周知，开放量子系统中的退相是由于与周围环境建立了二分相关，这通常难以完全表征。最近，一种新的方法的平均超过无序哈密顿系综的发展和证明能够描述的非经典性的非相干动力学的基础上推断的非经典性质的相关性。在这里，我们进一步扩展的方法的哈密顿系综的正则形式的领域的结构无序。在哈密顿系综内概率分布的变量分离下，几何结构很容易可视化，并且可以根据对称度来表征。我们展示了四个度，并研究了不同类型的对称性破缺对非相干动力学的影响。我们表明，这些影响很容易理解的额外的条款在主方程的出现，导致相当一般的主方程，因此，超越了以前的纯退相或各向同性去极化的框架。
2022-02-21 quant-ph
Optimal measurement preserving qubit channels
我们考虑的问题，区分量子比特状态发送的量子信道，并推导出一个必要和充分条件的最佳测量被保存的信道。我们将结果应用于给定量子位系综的最佳测量保持（OMP）通道的表征，例如，具有相等先验概率的两个状态的集合或多个量子比特状态的集合。相反，我们还描述了给定通道是OMP的量子比特系综，例如酉通道和去极化通道。最后，我们展示了如何为一个给定的合奏OMP通道集可以构建。
2020-07-06 quant-ph
Optimally Controlled Storage of a Qubit in an Inhomogeneous Spin Ensemble
Indian Institute of Technology Bombay（印度理工学院孟买分校）；Imperial College London（帝国理工学院）
研究通过优化腔体调制，提升自旋集体中量子比特寿命，克服不均匀展宽和腔体衰减的影响。
2026-04-15 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
The effects of disorder in superconducting materials on qubit coherence
本文通过系统表征具有不同无序度钛铝氮化物超电感器的fluxonium量子比特，揭示1/f通量噪声与材料无序性强相关且主导通量受挫点退相干，给出缺陷面密度与无序性的定量关系，为超导材料设计优化提供指导。
2025-04-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con quant-ph
Efficient Quantum Compression for Ensembles of Identically Prepared Mixed States
我们提出了一次性压缩协议，最佳地编码成$O(\log N)$量子比特的$N$相同准备的混合状态的合奏。与纯态系综的情况相反，我们发现，只要容忍非零误差，并且以足够的精度知道状态的谱，编码量子比特的数量就会不连续地下降。对于量子位系综，此功能可节省25%的内存空间。我们的压缩协议可以在量子计算机上有效地实现。
2016-02-24 quant-ph
Parallel multi-two-qubit SWAP gate via QND interaction of OAM light and atomic ensemble
该研究利用原子系综与携带轨道角动量的多模光之间的 QND 相互作用，提出离散变量 SWAP 操作方案，并证明可实现并行多双量子比特 SWAP 门。
2023-06-28 quant-ph
Preparing Dicke states in a spin ensemble using phase estimation
我们提出了一个Dicke态制备方案，它使用全局控制的$N$自旋量子比特：我们的计划是基于标准的相位估计算法，估计的特征值的幺正算子。该方案通过使用$\ceil*{\log_2 N} + 1$辅助量子比特测量经由$ZZ$相互作用将自旋集体耦合到辅助量子比特来非确定性地准备迪克状态。如果系综中的自旋用于磁传感，则这种Dicke态的制备可能是有用的：我们讨论了使用位于金刚石氮空位（NV）中心的电子自旋系综耦合到单个超导通量量子位的可能实现。我们还分析了噪声的影响和我们的计划的局限性。
2021-09-10 quant-ph
Fidelity trade-off for finite ensembles of identically prepared qubits
我们计算的质量之间的权衡估计的量子态的系综相同的准备量子位和最低水平的干扰，必须引入这个过程中的量子力学。权衡量化使用两个平均保真度：操作保真度，其特征在于最终量子比特状态的平均相似性的初始状态，和描述所获得的估计的质量的估计保真度。我们分析量子操作的属性饱和的可扩展性界的操作保真度与估计保真度，这使我们能够大大降低的复杂性的问题，找到权衡曲线。简化的优化问题具有一组三对角矩阵的特征值问题的形式，并且可以使用标准数值工具轻松求解。
2001-07-27 quant-ph
Hadamard type operations for qubits
我们得到了最一般的量子比特系综，它是可以设计一个通用的阿达玛门。当这些状态在布洛赫球上几何表示时，给出了一个新的轨迹。我们进一步考虑一些阿达玛“类型”的操作，并找到合奏的国家，这种转变举行。还研究了量子比特与其正交补的不相等叠加。
2005-05-10 quant-ph
Fast Preparation and Detection of a Rydberg Qubit using Atomic Ensembles
我们展示了一种快速制备，操纵和集体读出原子里德伯态量子比特的新方法。利用小原子系综内的里德伯阻塞，制备了一个成功概率为$F_p=0.93 \pm 0.02$的3~ $μ$ s内的单量子比特，旋转它，读出它在$6$ $μs$中的态，单次保真度为$F_d=0.92 \pm 0.04$ .集成辅助检测比具有相同光学分辨率的单个原子成像快$10^3$倍，并且能够快速重复非破坏性测量。我们观测到了15~ $μ$ s的量子比特相干时间，远大于$π$ 90~ns的旋转时间.讨论了从原子阵列中更快的量子信息处理到有效实现量子纠错的潜在应用。
2021-05-24 physics.atom-ph quant-ph
Leggett--Garg inequality violations with a large ensemble of qubits
我们研究如何在准宏观系统的离散内部自由度影响违反Leggett-Garg不等式，测试的宏观现实主义的时间关联函数的基础上。作为一个具体的例子，我们专注于集体和个人噪声的量子位的合奏。这种通用模型可以描述一系列物理系统，包括腔中的原子、金刚石中NV中心的电子或核自旋、Y $_2$ SiO $_5$中的铒、硅中的铋杂质或超导电路阵列，仅举几例。这样大的系综可能比迄今为止用于检验莱格特-加格不等式的其他系统更宏观，并开辟了一条在宏观尺度上探索量子力学边界的途径。我们发现，由于这种合奏的非平凡的内部结构，不同的测量方案的行为，在噪声的影响下，可以是令人惊讶的。我们讨论了哪些测量方案是最佳的通量量子比特和NV中心，以及一些技术限制和困难，观察这种违反与当今的实验。
2016-04-14 quant-ph
Many-particle localization by constructed disorder: enabling quantum computing with perpetually coupled qubits
我们证明，在一个多粒子系统中，粒子可以被强烈地限制在他们的网站。本地化是通过构建一个序列的现场能量，有效地抑制共振跳频。对于窄的能量带宽，多粒子态在无限长链中保持强定域的时间可以超过倒易跳频$\agt 10^6$。结果表明，量子计算机与时间无关的量子比特耦合的可行性。
2004-08-18 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall quant-ph
Arbitrary Control of Entanglement between two nitrogen-vacancy center ensembles coupling to superconducting circuit qubit
提出了一种在混杂系统中实现具有集体氮空位中心系综（NVE）玻色子模的J-C模型的有效方案。具体地，可控transmon量子比特可以交替地与两个NVE中的一个相互作用，这导致产生$N$粒子纠缠态。给出了任意$N$粒子纠缠态、NOON态、N维纠缠态和纠缠相干态。通过数值模拟分析了真实缺陷和退相干效应。由于在整个过程中没有腔光子或NV中心的激发能级被填充，我们的方案对NVE的腔衰减和自发发射不敏感。这一思想为利用现有技术实现NVE-电路腔量子信息处理提供了一种可扩展的途径。
2017-12-08 quant-ph
Projective measurement of energy on an ensemble of qubits with unknown frequencies
在能量的投影测量中，目标系统被投影到系统哈密顿量的本征态，测量结果提供相应的本征能量信息。最近，已经表明，这样的测量可以在原则上实现没有详细的知识的哈密顿量通过使用探测量子比特。然而，在之前的能量测量方法中，随着目标系统的尺寸增加，探针的尺寸的必要大小也会增加，并且还需要每个量子位的个体可寻址性，这对于许多大型系统的实验设置来说可能是不可能的。在这里，我们表明，一个单一的探针量子比特是足够的，以执行这样的投影测量的能量，如果目标系统是由非相互作用的量子比特的共振频率是未知的。此外，我们的方案只需要全局操作，其中每个量子位都受到相同的控制字段。这些结果表明我们的能量投射协议的可行性。
2016-11-12 quant-ph
Coherent coupling of a superconducting flux-qubit to an electron spin ensemble in diamond
金刚石中的电子自旋氮空位色心由于其大的集体耦合和长的相干时间而成为超导量子比特的量子存储器的天然候选者。我们在这里报告的强耦合和相干交换的一个单一的量子的能量之间的磁通量子位和氮空位色心系综的第一个示范。
2011-11-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
A flexible design platform for Si/SiGe exchange-only qubits with low disorder
基于自旋的硅量子点是用于量子信息处理的在相干时间、控制和工程方面有吸引力的量子比特技术。在这里，我们提出了一个只交换硅量子位器件平台，结合了CMOS类晶圆处理的吞吐量与直写光刻的多功能性。该技术，我们硬币“SLEDGE”，特点是点状栅极，同时在一个地形平面上图案化，随后通过过孔连接到互连金属线。该工艺设计实现了非平凡的布局以及栅极尺寸、材料选择和附加器件特征（例如用于rf量子位控制）的灵活性。我们表明，SLEDGE过程中减少了静电无序与传统的重叠栅极器件与剥离金属化，我们目前的自旋相干交换振荡和单量子位盲随机基准数据。
2021-07-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Cavity cooling to the ground state of an ensemble quantum system
我们描述了一种方法，用于初始化一个纯粹的基态的量子比特的合奏，通过应用集体腔冷却技术在每个量子比特的存在下的本地退相噪声。为了解决系综系统的动力学，我们引入了一种耗散微扰理论的方法，该方法将平均哈密顿理论应用于时间耗散相互作用框架中，以找到系统动力学的平均有效微扰子。我们使用SU（4）代数生成器解析求解系综中任意数量量子比特的一阶微扰。我们发现，一阶的有效热弛豫描述了本地$T_1$热弛豫的基态的每个量子比特在系综中的速率等于集体腔冷却耗散率。所提出的技术应该允许并行初始化的高纯度的状态在大型系综量子系统的基础上的固态自旋。
2016-03-01 quant-ph
