Probing many-body interactions in an optical lattice clock
我们提出了一个统一的理论框架，描述了最近观察到的多体效应在审讯的光晶格时钟操作数千个费米子碱土原子。该框架是基于一个多体主方程，该方程考虑了弹性和非弹性p波和s波相互作用，有限温度效应和激发不均匀性之间的相互作用，在量子动力学的询问原子。在不同的参数制度的主方程的解决方案，并进行了比较。它表明，一般的解决方案，可以通过使用所谓的截断维格纳近似，这是适用于在我们的情况下，在开放量子系统的上下文中获得。我们使用开发的框架模型的密度漂移和衰减的条纹在拉姆齐光谱期间观察到的JILA 87 Sr和NIST 171 Yb光晶格时钟。开发的框架打开了一个合适的路径处理各种强关联和驱动的开放量子自旋系统。
2013-10-22 cond-mat.quant-gas quant-ph
Quantum Thermodynamics on a limit cycle
针对零温协同共振荧光量子时钟，本文通过模拟零差检测随机主方程分析极限环相位扩散导致的周期涨落，验证其精度满足量子热力学动力学不确定关系及耗散与计时质量的联系。
2025-03-15 quant-ph
Optimal Clock Speed of Single-Qubit Operations on Open Quantum Systems
量子算法的有效实现需要具有高保真度的单或多量子比特门。在这份报告中，我们报告说，在开放量子系统上的单量子比特门操作的保真度有一个最大值对应的驱动振幅的最佳值的存在下，驱动诱导的退相干。为了证明这一点，我们使用了之前报道的波动调节量子主方程[Phys. Rev. A 97，063837（2018）]。保真度被发现是一个函数的驱动引起的耗散项以及所产生的量子位环境耦合的弛豫项，因此，它的行为与驱动振幅的非单调。最佳驱动振幅的存在意味着开放量子系统上的单量子比特操作将具有最佳时钟速度。
2019-11-18 quant-ph
Phase assumption-free multiparty quantum clock synchronization
本文提出一种无需相位假设的多方量子时钟同步方法，通过超纠缠纯化实现可扩展的时间信号传输。
2025-12-02 quant-ph
The coherent Ising machine with quantum feedback: the total and conditional master equation methods
给出了相干伊辛机的量子主方程的详细理论推导。这是一个带反馈的量子计算网络，解决了NP难组合问题，包括旅行推销员问题和各种扩展和类似问题。有两种类型的主方程，得到的反馈电流的条件或无条件。我们表明，这两种类型可以准确地模拟在一个可扩展的方式使用随机方程的正P相空间表示。这取决于存在的非线性，并且我们使用当前实验的典型参数值。然而，虽然这两种方法非常一致，但它们在效率方面并不等同。我们发现，无条件模拟具有更高的效率，并可扩展到更大的尺寸。在这种情况下，太多的知识是一件危险的事情。在反馈电流上调节模拟对于确定成功概率并不是必不可少的，但它大大增加了计算复杂性。为了说明与无条件的方法获得的速度提高，我们进行了充分的量子模拟的量子主方程与多达1000个节点。
2022-08-16 quant-ph
Entanglement of Trapped-Ion Clock States
一个莫默-索伦森纠缠门实现了对捕获的$^{111}$镉$^+$离子使用磁场不敏感的“时钟”状态和实现提供降低灵敏度的光学相位漂移。该门用于产生完整的四个纠缠态，这是重建和评估与量子态层析。平均达到0.79的目标状态保真度，由可用的激光功率和技术噪声的限制。纠缠态的层析重建展示了两个离子量子比特的通用量子控制，通过多路复用可以为捕获离子量子计算提供可扩展的架构。
2005-08-16 quant-ph
A gravitationally induced decoherence model using Ashtekar variables
本文用 Ashtekar 变量、关系钟与 Dirac 可观测量构建标量场耦合线性化引力的规范不变退相干模型，并经 Fock 空间量子化和投影算符方法得到含残余时间依赖的非 Lindblad 主方程。
2022-06-13 gr-qc hep-th quant-ph
Scalable quantum logic spectroscopy
在量子逻辑光谱学（QLS）中，一种被捕获的离子被用作传感器来检测否则难以接近的离子种类的状态。这将精密测量扩展到更广泛的原子和分子系统，用于原子钟和基础物理测试等应用。在这里，我们开发了一种基于薛定谔猫干涉仪的新技术，以解决将QLS缩放到更大离子数的问题。我们使用$^{25}\text{Mg}^+$逻辑离子和$^{27}\text{Al}^+$光谱离子的各种组合证明了这种方法的基本特征。我们观察到通过增加$^{25}\text{Mg}^+$离子的数量来提高检测效率。应用于多个$^{27}\text{Al}^+$，该方法将提高高精度光学钟的稳定性，并可能实现海森堡限制QLS。
2022-07-24 physics.atom-ph quant-ph
Link-Free Multi-Node Timing Synchronization for Scalable Quantum Networking
Florida State University（佛罗里达州立大学）；University of Tennessee, Chattanooga（田纳西大学查塔努加分校）
提出利用独立微型铷原子钟和计算后处理实现量子网络节点无链路同步，在城域电信光纤网络上验证，性能接近White Rabbit基准，并首次实现无专用定时链路的量子干涉。
2026-06-24 quant-ph
Freely Scalable Quantum Technologies using Cells of 5-to-50 Qubits with Very Lossy and Noisy Photonic Links
精细的量子控制现在已经在小离子阱、氮空位中心和超导量子比特簇中实现。我们可以把这样一个系统看作是一个通用的细胞，它具有从通信到大规模计算的各种技术用途，只要这个细胞能够与其他细胞联网，并克服互连中的任何噪声。在这里，我们展示了容损纠缠纯化使量子计算在当今现实的噪声和有损链路上变得可行：通过适度复杂的小区设计，并使用网络噪声阈值为13.3%的表面码协议，我们发现，以2MHz的速率尝试纠缠但遭受98%光子损失的互连可以导致千赫兹的计算机时钟速度（即高保真度稳定器测量的速率）。改进的链路将大大提高时钟速度。我们的模拟采用了在离子阱器件中已经实现的保真度的局部门。
2014-07-24 quant-ph
Autonomous multi-ion optical clock with on-chip integrated photonic light delivery
Sandia National Laboratories（桑迪亚国家实验室）；University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；IonQ Inc.（IonQ公司）
本研究展示了一种自主多离子光学钟，通过芯片集成光子技术实现高稳定性的频率控制，为便携式量子传感器和计算机提供新架构。
2026-01-22 quant-ph
Scalable Hardware-Efficient Qubit Control with Single Flux Quantum Pulse Sequences
与微波控制相关的硬件开销是超导量子计算规模化的主要障碍。另一种方法涉及用单通量量子（SFQ）脉冲串照射量子位，所述单通量量子脉冲是时间积分精确等于超导通量量子的电压脉冲。在这里，我们描述了紧凑SFQ脉冲序列的推导和验证，其中经典位以大约比量子位振荡频率高5倍的频率被计时到量子位，从而允许可变的脉冲到脉冲定时。控制序列是通过设计用于抑制计算流形泄漏的短子序列寄存器的重复流来构造的。通过单个全局时钟，可以高保真（> 99.99%）控制在20多个不同频率下谐振的量子位。SFQ脉冲可以本地存储，并通过邻近的经典约瑟夫森数字电路传递到量子位，从而提供了一种流线型、低占用空间的经典协处理器的可能性，用于监测错误并反馈到量子位阵列。
2019-02-08 quant-ph
Scalable quantum field simulations of conditioned systems
我们展示了一种技术进行随机模拟的条件主方程。该方法是可扩展的许多量子场的问题，因此允许第一原理模拟的多模玻色子场进行连续测量，如基于测量的反馈控制。作为例子，我们证明了一个单一的被困粒子的反馈冷却的模拟速度增加了53倍，并与32模式的量子场的反馈冷却，这将是不切实际的使用以前的蛮力方法。
2009-12-18 quant-ph
Evaluation of trap-induced systematic frequency shifts for a multi-ion optical clock at the $10^{-19}$ level
为了提高俘获离子光钟的短期稳定度，我们正在研制一种基于${}^{115}$ In ${}^+$ / ${}^{172}$ Yb ${}^+$库仑晶体的频率标准。为了这个目的，我们已经开发出可扩展的分段保罗陷阱，允许多个离子合奏的高水平的控制。在这篇文章中，我们详细介绍了我们最近的研究结果，减少了离子阱引入的频率不确定性的主要来源：由于微动和长期运动的加热引起的二阶多普勒频移，以及由于阱变暖引起的黑体辐射频移。我们表明，由于这些影响的分数频率的不确定性可以降低到远低于$10^{-19}$。
2015-12-17 physics.atom-ph quant-ph
Seconds-scale coherence in a tweezer-array optical clock
基于原子和离子的光学时钟具有极高的精度和准确度，可应用于相对论大地测量、相对论测试和寻找暗物质。实现这样的性能需要平衡竞争所需的功能，包括高粒子数，原子的碰撞隔离，对运动效应的不敏感性，以及高占空比操作。在这里，我们展示了一个新的平台，基于阵列的超冷锶原子限制在光镊，实现了这些功能的一种新的组合，通过提供一个可扩展的平台，孤立的原子，可以询问多次。有了这个镊子阵列时钟，我们实现了超过3秒的相干时间，并记录高达96%的占空比，以及与领先平台相称的稳定性。通过使用光学镊子阵列-一种经过验证的通过微观控制控制纠缠产生的平台-这项工作进一步承诺了一条新的道路，将纠缠增强的灵敏度与最精确的光学时钟转换相结合。
2019-07-24 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Passive Synchronization of Nonlocal Franson Interferometry for Fiber-Based Quantum Networks Using Co-propagating Classical Clock Signals
National Time Service Center, Chinese Academy of Sciences（中国科学院国家授时中心）
本研究通过在光纤中同时传播经典时钟信号和量子纠缠光子对，实现了非局域量子干涉的高可见度和皮秒级被动同步，为光纤量子网络提供了实用的同步方案。
2026-02-25 quant-ph
Direct comparison of two spin squeezed optical clocks below the quantum projection noise limit
构建可扩展的量子系统，展示基于纠缠的真正性能增强是包括计算，网络，模拟和计量学在内的领域的主要科学目标。巨大的挑战来自于越来越大的量子系统中纠缠的脆弱性。利用大量原子的光学原子钟推动了测量科学的前沿，建立在量子态的精确工程和原子相互作用的控制之上。然而，当今最先进的光学原子钟受到由许多不相关原子定义的量子投影噪声（QPN）的限制。关于产生原子自旋压缩态的开创性工作已经显示了将纠缠集成到性能最好的时钟中的途径。然而，为了在工作时钟中直接展示量子纠缠的优势，我们必须防止降低量子相干性并引入不受控制的扰动的反作用效应，以及最小化来自询问时钟激光器的技术噪声的影响。本文提出了一种新的集成集体强耦合腔QED的光钟平台，用于量子非破坏（QND）测量。优化自旋测量精度和相干性损失之间的竞争，我们测量了1.9 × 10 $^4$原子的-1.8（7）dB的Wineland参数，从而验证了纠缠的存在。此外，移动晶格允许腔单独寻址两个独立的子系综，使我们能够连续自旋挤压两个时钟系综并比较它们的性能。两个压缩时钟之间的这种差分比较直接验证了在10 $^{-17}$的测量精度水平下，在QPN以下2.0（3）dB和标准量子极限（SQL）以上0.6（3）dB的增强的时钟稳定性，而没有减去任何技术噪声贡献。
2022-11-17 physics.atom-ph quant-ph
Spin Phonon Coupling and Relaxation time in Lu(II) compound with 9.2GHz clock transition
本文通过第一性原理计算和Redfield主方程研究了Lu(II)配合物自旋量子比特在时钟跃迁下的声子耦合机制，定量重现了T2的磁场依赖性并揭示了不同声子模式对T1和T2的影响，证明了时钟跃迁对相干性的保护作用。
2025-08-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other quant-ph
Is Exact Markovianity Fundamental Once Time Is Relational?
National Institute of Theoretical and Computational Sciences (NITheCS)（国家理论与计算科学研究所）；Department of Physics, University of Stellenbosch（斯泰伦博斯大学物理系）
通过有限分辨率量子钟的关系性表述，推导出相对论开放量子动力学，证明精确马尔可夫演化是有效的而非基本的。
2026-06-07 gr-qc hep-th quant-ph
Quantum logic operations and creation of entanglement in a scalable superconducting quantum computer with long-range constant interaction between qubits
我们考虑一个一维链的超导量子干涉器件（SQUID），作为电荷量子比特。每个SQUID通过恒定电容耦合到其最近的邻居。我们研究了该系统中的量子逻辑运算和纠缠实现。阵列与两个和三个量子比特被认为是详细的。我们证明了，即使量子比特之间的耦合不小，也可以实现任意数量量子比特的纠缠，而没有系统误差。相对大的耦合常数允许增加量子计算机的时钟速度。我们分析和数值演示了这种情况下的纠缠的创建，这可以是一个很好的测试实验实现一个相对简单的量子协议与许多量子位。我们讨论了一个可能的应用，我们的方法来实现更复杂的算法的通用量子逻辑，通过降低耦合常数，相应地，降低时钟速度。对长程相互作用引入的通用逻辑门误差进行了解析估计和数值计算。我们的研究结果可以是有用的实验实现的量子算法使用受控的磁通量和栅极电压施加到SQUID。本文讨论的算法可以使用现有的技术在具有恒定量子位间耦合的超导系统中实现。
2004-08-12 cond-mat.supr-con quant-ph
Number-Phase Wigner Representation for Scalable Stochastic Simulations of Controlled Quantum Systems
条件主方程的模拟对于描述连续测量下的系统和量子系统中控制策略的设计是重要的。对于大型玻色子系统，如BEC和原子激光器，全量子场模拟必须依赖于可扩展的随机方法，其收敛时间受到基于相干态的表示的限制。在这里，我们表明，原子光学系统的典型测量有一个共同的形式，允许使用数相维格纳（NPW）相空间表示的有效模拟。我们证明了基于NPW的随机方法可以收敛超过一个数量级更长，更精确地比它的相干等价。这开启了受控多模量子系统的现实模拟的可能性。
2011-05-30 quant-ph
Scalable Self-Adaptive Synchronous Triggering System in Superconducting Quantum Computing
超导量子计算机（SQC）可以解决一些经典计算机难以解决的问题。量子比特的控制和测量离不开数模转换器（DAC）阵列的同步工作和模数转换器（ADC）的受控采样。本文提出了一种可扩展的自适应同步触发系统，以保证多个量子比特的同步运行。不同量子位之间的控制信号的时滞小于25 ps。改进后的时钟设计使DAC的250 MHz单音相位噪声提高了约15 dB。6.25 GHz量子比特控制信号的相位噪声有约6 dB的改善。
2018-06-11 eess.SP quant-ph
Stochastic Master Equation Analysis of Optimized Three-Qubit Nondemolition Parity Measurement
我们分析了电路量子电动力学中三个超导量子比特态的直接宇称测量。从反射/透射的微波辐射的零差测量推断奇偶性，并且在测量奇偶性而不需要任何量子线路操作或辅助量子比特的意义上，测量是直接的。量子比特耦合到两个谐振腔模式，允许发射辐射的稳态满足必要条件以充当奇偶校验的指针状态。然而，瞬态动力学违反了这些条件，我们分析了这种不利影响，并表明它可以克服在弱测量信号的限制。我们的分析表明，与适度的后选择，它是可能的，以达到95%的保真度的后测量状态。我们相信，这种类型的测量可以作为一个基准，为未来的纠错协议在一个可扩展的架构。
2013-11-08 quant-ph
Beyond-Ten-Hour Coherence in a Decoherence-Free Trapped-Ion Clock Qubit
Tsinghua University（清华大学）；Beijing Academy of Quantum Information Sciences（北京量子信息科学研究院）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）；Renmin University of China（中国人民大学）
本文通过结合钟态量子比特与去相干自由子空间编码，实现了超过十小时的相干性，突破了传统技术限制，为可扩展的量子信息处理奠定了基础。
2026-03-20 quant-ph
The thermodynamics of time
在我们对世界的物理描述中，时间问题是一个深刻的悖论。根据亚里士多德的关系理论，时间是一种变化的尺度，并不独立存在。相比之下，量子力学就像牛顿力学一样，配备了一个支配系统演化的主时钟。这个时钟是无限精确的，并且是由外部物理学免费提供的。这个绝对时间不仅使建立一个相容的量子引力理论变得非常困难，而且也是建立第二定律的根本问题。事实上，与我们的经验相反，惠勒-德威特方程--广义相对论的正则量子化--预言了一个静态的宇宙。类似地，当只考虑封闭量子系统的动力学时，也不存在第二定律，因为冯诺伊曼熵在幺正变换下是不变的。在这里，我们主要关注的是后一个问题，我们表明，它可以解决归因于最小量的资源来衡量的时间。虽然在量子力学中存在绝对时间，但观察者只能通过测量时钟来确定时间。对于局部测量，最小熵产生等于滴答的数量。这个下限是由一个黑洞达到的。
2015-01-22 gr-qc quant-ph
Arnoldi-Lindblad time evolution: Faster-than-the-clock algorithm for the spectrum of time-independent and Floquet open quantum systems
开放量子系统的表征是量子技术发展中的一个核心和经常性问题。对于与时间无关的系统，一个（通常是唯一的）稳态描述了所有瞬态过程消失后的平均物理学，但有趣的量子特性可以在中间时间尺度出现。给定Lindblad主方程，这些性质被编码在Liouvillian的光谱中，然而，即使对于小尺寸的量子系统，对角化也是一个挑战。在这里，我们提出了一种新的方法来有效地提供Liouvillian谱分解。我们称这种方法为Arnoldi-Lindblad时间演化，因为它利用了Liouvillian超算子的代数性质来有效地构造Arnoldi迭代问题的基础。我们的方法的优点是双重的：（i）它提供了一种比时钟更快的方法来有效地获得稳态，这意味着它通过比系统达到平稳所需的时间更短的时间演化来产生稳态。(ii)它以最小的开销检索了Liouvillian的低光谱特性，从而可以确定哪些量子特性出现以及它们在系统中可以观察多久。这种方法是通用的和模型无关的，并适合于大型系统的研究，其中的Liouvillian频谱的确定可以是数字上的要求，但时间演化的密度矩阵仍然是可行的。我们的结果可以推广到具有含时Liouvillian的时间演化。特别是，我们的方法适用于Floquet（即，周期性驱动）系统，它不仅允许构建慢衰减过程的Floquet地图，而且还可以检索频闪稳态和Floquet地图的本征谱。我们将我们的方法应用于几个例子。
2022-02-08 quant-ph
Co-Designing a Scalable Quantum Computer with Trapped Atomic Ions
第一代量子计算机即将出现，由量子硬件平台制造，可能很快就能够处理传统计算机无法执行或建模的某些任务。这些量子设备不太可能是通用的或完全可编程的，而是专用处理器，其硬件将与特定的目标应用程序紧密协同设计。被捕获的原子离子是第一代量子计算机的领先平台，但也可以从根本上扩展到未来几代更强大的通用设备。这是因为被捕获的离子量子比特是原子钟标准，可以与10 ^15中的一部分相同，并且它们的量子线路连接可以通过使用外部场来重新配置，而无需修改量子比特本身的排列或架构。在这篇文章中，我们将展示如何从离子晶体中设计出任何尺寸的模块化量子计算机，以及如何根据各种应用和量子计算协议定制离子阱量子位之间的布线。
2016-02-09 quant-ph
Unfolding quantum master equation into a system of real-valued equations: computationally effective expansion over the basis of $SU(N)$ generators
开放的$N$态量子系统的动力学通常用描述系统的密度算子的演化的马尔可夫主方程来建模。利用$SU(N)$群的生成元作为基，可以将密度算子转化为实值的Bloch向量. Lindbladian是一个超级算子，它是主方程中演化的生成元，可以在相同的基础上扩展并以实矩阵的形式重铸。总之，这些展开式的结果是一个非齐次系统的$N^2-1$实值线性微分方程的布洛赫向量。现在，例如，实现高性能并行单纯形算法以找到该系统的解，该解保证密度矩阵的范数和厄米性的精确保持。然而，当以直接的方式执行时，扩展变成时间复杂度为$\mathcal{O}(N^{10})$的操作。当耗散算子的数量与$N$无关时，可以降低复杂性，这通常是物理意义模型的情况。本文提出了一种将量子主方程转化为实值微分方程组并将其在时间上向前传播的算法。通过使用一个可扩展的模型，我们评估的算法的计算效率，并证明它是可能的处理模型系统与$N = 10^3$状态的计算机集群的单个节点上。
2019-01-22 quant-ph
Coherent manipulation of atomic qubits in optical micropotentials
我们在实验上演示了基于二维微透镜阵列的远失谐偶极阱和偶极阱寄存器中原子态的相干操纵。通过应用Rabi，Ramsey和自旋回波技术，我们系统地研究了退相机制，并确定了相干时间。同时拉姆齐测量在多达16个偶极子陷阱，并证明了我们的方法的可扩展性。这代表了原子量子位的可缩放寄存器用于量子信息处理的应用中的重要一步。此外，该系统可以作为新的原子钟的基础，利用大量的单独的时钟的并行操作，每个保持单独寻址。
2007-02-09 quant-ph
Non-local mass superpositions and optical clock interferometry in atomic ensemble quantum networks
University of Innsbruck（因斯布鲁克大学）；Institute for Quantum Optics and Quantum Information of the Austrian Academy of Sciences（奥地利科学院量子光学和量子信息研究所）；Leibniz Universität Hannover（汉诺威莱布尼茨大学）；JILA, NIST and Department of Physics, University of Colorado（科罗拉多大学JILA、美国国家标准与技术研究院及物理系）；Center for Theory of Quantum Matter, University of Colorado（科罗拉多大学量子物质理论中心）
本文提出基于纠缠原子系综的可编程量子传感网络，利用光钟量子比特模拟质量叠加，实现非局域拉姆齐干涉仪，以探测引力红移并检验量子力学与引力的交汇。
2026-09-22 gr-qc physics.atom-ph quant-ph
PsiQuaSP -- A library for efficient computation of symmetric open quantum systems
在最近的出版物中，我们表明，置换对称性降低了相同的多能级系统的Lindblad量子主方程的数值复杂性，从指数到多项式标度。这是很重要的开放系统动力学，包括现实的系统浴相互作用和退相，例如，迪克模型，多$Λ$系统设置等。在这里，我们提出了一个面向对象的C++库，允许设置和解决任意量子光学Lindblad主方程，特别是那些在多层次系统中的置换对称。Psideration SP（Permutation symmetry for identical Quantum Systems Package）使用PETSc包作为稀疏线性代数方法和微分方程的基础。Psiphon SP的目标是提供灵活，存储效率和可扩展的代码，同时尽可能用户友好。它易于应用于多能级系统的量子光学或量子信息系统。我们首先回顾了量子主方程中多能级系统的置换对称性的基础知识。用几个典型的、简单的开放量子光学系统的例子说明了PsipherSP在量子动力学问题中的应用。
2017-07-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Beyond Reinforcement Learning: Fast and Scalable Quantum Circuit Synthesis
University of Bonn（波恩大学）
本文提出一种基于监督学习和随机束搜索的量子电路合成方法，通过近似最小描述长度实现快速且高效的量子门序列生成，提升了复杂电路的成功率和合成效率。
2026-02-18 cs.LG quant-ph
Lindbladian reverse engineering for general non-equilibrium steady states: A scalable null-space approach
Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Mato Grosso（马托格罗索联邦教育、科学和技术学院）；Universidade Federal Fluminense（弗鲁米嫩塞联邦大学）
本文提出了一种可扩展的空域方法，用于非平衡稳态的利nderbladian反向工程，通过线性问题解决重建主方程的挑战。
2025-11-17 cond-mat.stat-mech quant-ph
Self Clocked Digital LDO for Cryogenic Power Management in 22nm FDSOI with 98 Percent Efficiency
针对量子计算4K低温控制电路的高效供电需求，本文在22nm FDSOI中设计自时钟数字LDO，利用背栅偏置补偿约200mV阈值漂移，并通过精细闭环提升失配容忍度、效率与瞬态响应。
2025-05-15 cs.SY eess.SY quant-ph
Quantum Mechanics with Event Dynamics
本文以粒子探测器和模糊时钟为例，介绍了Lindblad型线性主方程对应的事件发生算法。关系到其他方法的基础上的量子理论和描述量子测量的简要讨论。
1995-06-14 cond-mat hep-th quant-ph
A millisecond quantum memory for scalable quantum networks
可扩展的量子信息处理关键取决于量子态的存储能力。特别是对于单激发态而言，长寿命的可存储和可检索的量子存储器对于基于原子系综的长距离量子通信至关重要。虽然经典光和连续变量的原子存储器已经被证明具有毫秒级的存储时间，但是在单激发的量子存储器的开发方面没有同等的进步，其中仅实现了大约10 $μ$ s的存储时间。在这里，我们报告了我们的实验研究，延长单激发量子存储器的存储时间。我们分离和识别不同的机制，自旋波（SW）的原子系综量子存储器中的退相干。通过利用磁场不敏感态"时钟态”和产生长波SW来抑制退相，我们成功地将量子存储器的存储时间延长到了1 ms。我们的结果代表了远距离量子通信的实质性进展，为大规模量子信息处理提供了现实的途径。
2008-07-31 quant-ph
Quantum Gates with Phase Stability over Space and Time
量子信息处理器的性能取决于在量子门操作期间对引入到系统中的相位的精确控制。由于运算的数量随着计算的复杂性而增加，因此必须控制不同位置和不同时间处的门的相位，这对于光学驱动的运算来说可能是具有挑战性的。我们绕过这个问题，通过演示两个被困原子离子之间的纠缠门，是不敏感的驱动场的光学相位，同时使用一个共同的主参考时钟的所有相干量子位操作。这种技术对于在许多物理平台中扩展到大型量子信息处理器可能是至关重要的。
2014-09-02 quant-ph
Heterogeneously Integrated Efficient and Widely Tunable Lasers at 795 nm for Rubidium-Based Quantum Technologies
Ghent University（根特大学）；imec
本文提出一种基于微转印技术的异构集成激光器，在795 nm实现窄线宽和高功率，并具备宽调谐能力，有望替代宏观外腔激光器用于铷基量子技术。
2026-09-11 physics.optics quant-ph
Scalable decoding protocols for fast transversal logic in the surface code
针对AMO量子计算伴随式提取慢的问题，提出两种表面码横向逻辑窗口化解码协议，恢复了解码的模块性与局部性，以极小空间开销实现比格点手术快一个数量级的逻辑提速，证明大规模AMO算法的可行性。
2025-05-29 quant-ph
Fast and scalable quantum information processing with two-electron atoms in optical tweezer arrays
原子系统，从捕获离子到超冷原子和里德伯原子，在单粒子水平上提供了对内部和外部自由度的前所未有的控制。它们被认为是实现量子模拟和计算平台的最重要的候选者之一，这些平台可以在特定任务中超过经典计算机。在这项工作中，我们描述了一个现实的实验工具箱量子信息处理与中性碱土类原子的光镊阵列。特别是，我们提出了一个全面的和可扩展的架构的基础上可编程阵列的碱土类原子，利用他们的电子时钟状态作为一个精确和强大的辅助自由度，从而允许有效的全光学一个和两个量子位核自旋量子位之间的操作。由于高保真寄存器初始化、快速自旋交换门和读出错误检测，该平台具有优异的性能。作为一个基准和应用程序的例子，我们计算的预期保真度的后续SWAP门的最佳参数，它可以用来分配阵列内的远程原子之间的纠缠。
2019-01-21 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Hong-Ou-Mandel Interference with a Coexisting Clock using Transceivers for Synchronization over Deployed Fiber
本文利用与量子信号共纤传输的经典光通信同步两个独立光子源时钟，在4.3 km已部署光纤上实现Hong-Ou-Mandel干涉，凹陷可见度达0.58±0.04，展示了基于商用设备的可扩展量子网络方案。
2024-07-01 physics.optics quant-ph
Chiral Quantum Optics with Scalable Quantum Dot Dimers
本文提出通过离子注入形成高阻通道来电调谐光子晶体波导中多个量子点的方法，避免物理刻蚀的散射损耗，并利用二阶光子关联测量验证了手性量子点二聚体的光子统计特性，为可扩展手性量子网络奠定基础。
2025-11-10 physics.optics quant-ph
Program-Level Curriculum Analysis of U.S. Quantum Masters Degrees; Implications for Workforce Preparation
Wichita State University（威奇托州立大学）；IBM Quantum（IBM量子）；Quaid-i-Azam University（奎德-阿扎姆大学）
通过结构化编码框架分析美国量子科学与技术硕士项目的课程设置，并与行业需求对比，发现课程强调量子理论但技术技能、应用学习和专业发展存在差异，为课程设计和劳动力政策提供依据。
2026-05-30 physics.app-ph physics.ed-ph physics.pop-ph
