Scheme for teleportation of quantum states onto a mechanical resonator
我们提出了一个实验上可行的方案，将一个未知的量子态传送到宏观镜的振动自由度上。利用辐射压效应建立了两方之间的量子信道。
2003-03-03 quant-ph
Vibrational and electronic ultrafast relaxation of the nitrogen-vacancy centers in diamond
首次对金刚石中的氮空位中心进行了二维电子能谱和瞬态光栅测量。这些测量结果揭示了能量转移和振动路径与自旋相干的后果。
2012-07-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Light reflection upon a movable mirror as a paradigm for continuous variable teleportation network
我们提出了一个光机系统作为三模隐形传态网络的范例。通过利用辐射压力建立的相关性，光学和振动模式之间的量子态转移成为可能。
2003-11-27 quant-ph
Unconditional quantum teleportation between distant solid-state qubits
实现长寿命量子比特寄存器之间稳健的量子信息传输是量子信息科学与技术的关键挑战。在这里，我们展示了任意量子态之间的无条件隐形传态钻石自旋量子比特间隔3米。我们通过两个遥远的电子自旋之间的光子介导的预示纠缠来制备传送器，随后将源量子比特编码为单个核自旋。通过实现一个完全确定性的贝尔状态测量结合实时前馈，我们实现了隐形传态在每次尝试，同时获得超过经典极限的平均状态保真度。这些结果确立了金刚石自旋量子比特作为实现量子通信和基于网络的量子计算的量子网络的主要候选者。
2014-06-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum teleportation between a continuous-variable optical qumode and a discrete-variable solid-state qubit
本文提出一种利用混合纠缠将连续变量光量子比特隐形传态至离散变量固态量子比特的方案，通过仅依赖光零差检测和自旋极化测量的新贝尔态测量方法，在现实噪声下仍可实现超越经典极限的保真度。
2024-06-27 quant-ph
Qubit teleportation between a memory-compatible photonic time-bin qubit and a solid-state quantum network node
Department of Applied Physics, University of Geneva（日内瓦大学应用物理系）；Constructor University Bremen GmbH（不来梅构造大学有限公司）
本研究展示了一种连接固态量子网络节点与兼容型光子时间-bin量子比特的量子接口，实现了75.5±1.0%的量子传送保真度。
2024-03-27 quant-ph
Wavelength conversion for single-photon polarization qubits through continuous variable quantum teleportation
量子互联网通过光子通道连接远程量子处理器，这些处理器需要在长距离上交互和交换量子信号。然而，这些量子节点通常由量子系统组成，其发射的光子不适合长距离传输。因此，将量子波长转换技术应用于通信是基于光纤的长距离量子网络的关键。本文提出了一种基于连续变量量子隐形传态的单光子偏振量子比特波长转换器件，该器件可以在近红外（780/795 nm，适合与原子量子节点相互作用）和电信波长（1300-1500 nm，适合长距离传输）之间高效地转换量子比特。隐形传态使用纠缠光子源（即，非简并双模压缩态），其可以通过铷原子蒸气室中的四波混频产生，具有原子跃迁的金刚石配置。纠缠场可以以锁定相对相位的两个正交偏振发射，使它们特别适合与单光子偏振量子比特接口。我们的工作为实现长距离量子网络铺平了道路。
2021-05-11 quant-ph
Vibrational and vibronic structure of isolated point defects: the nitrogen-vacancy center in diamond
本文采用第一性原理密度泛函理论计算方法研究了稀极限下点缺陷的振动和电子振动性质。作为一个例子，我们选择了带负电荷的氮空位中心，这是一个固态系统，已经成为许多量子技术协议的测试平台。我们通过构建包含数万个原子的大型超原胞的动态矩阵来实现低有效浓度的缺陷。本文的主要目标是计算由于耦合到振动自由度的发光和吸收线型。通过Huang-Rhys理论计算了对称$a_1$模的耦合。重要的是，包括$e$模式的非平凡贡献，我们开发了一个有效的方法来解决多模式$E \otimes e$ Jahn-Teller问题。我们的研究结果表明，对于金刚石中的NV中心，适当处理$e$模式对吸收特别重要。我们得到了很好的协议与实验的发光和吸收。最后，剩余的缺点的理论方法进行了批判性的审查。所提出的理论方法将有助于固体中点缺陷的识别和进一步的研究。
2021-08-06 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph quant-ph
Robust transfer of a quantum state from an absorbed photon into a diamond spin
本文实验实现基于量子隐形传态的光子到金刚石氮-空位中心自旋的态传输，在100 MHz频率误差和100 ns时间误差下仍保持高保真度，为鲁棒远程量子网络奠定基础。
2025-05-14 quant-ph
Vibrational modes of negatively charged silicon-vacancy centers in diamond from ab initio calculations
金刚石中的硅空位（SiV）中心是一种光致发光（PL）中心，其特征零声子线能量为1.681 eV，可作为固态单光子源，并可能作为量子比特。大部分发光强度出现在零声子线中;然而，大约30%的强度出现在声子边带中。由于声子在该系统的运行中起着至关重要的作用，因此详细了解SiV中心的振动特性是非常重要的。为此，我们进行了密度泛函理论计算稀SiV中心嵌入缺陷的大小为几千个原子的超晶胞。我们发现存在两个非常明显的准局域振动模式（共振）与$A_{2u}$和$E_u$对称性，分别对应于沿着和垂直于缺陷对称轴的Si原子的振动。这些模式的同位素位移解释了实验SiV PL谱中突出振动特征的同位素位移。此外，计算表明，相对于基态，$A_{2u}$模的振动频率在激发态时增加了约30%，而$E_u$模的振动频率增加了约5%.这些变化解释了实验观察到的零声子线能量的同位素位移。我们还强调了从有限大小的超级原胞计算中提取振动共振的同位素位移可能存在的危险，并提出了一种正确做到这一点的方法。
2021-07-30 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph quant-ph
The SWAP Imposter: Bidirectional Quantum Teleportation and its Performance
双向量子隐形传态是在通信双方之间交换量子信息的基本协议。具体来说，两个个体利用共享的资源状态以及局部操作和经典通信（LOCC）来交换量子态。在这项工作中，我们简要地强调了我们的同伴论文[Siddiqui and Wilde，arXiv：2010.07905]的贡献。我们提出了两种不同的方法来量化非理想双向隐形传态的误差，分别用归一化钻石距离和信道失真度。然后，我们确定这两个指标给出的值对于这个任务是相等的。此外，通过放宽从LOCC允许的操作集，完全保持部分转置的积极性，我们得到的非理想双向隐形传态的误差的半定规划下界。我们评估这些界限的一些关键的例子-各向同性的状态，当没有资源状态。在这两种情况下，我们都找到了一个解析解。第二个例子建立了经典与量子双向隐形传态的基准。我们研究的另一个例子是通过广义振幅阻尼通道（GADC）发送的两个Bell态。对于这种情况下，我们找到了一个解析表达式的错误，以及一个数值解，同意前者的数值精度。
2022-10-19 quant-ph
Optimal tests for continuous-variable quantum teleportation and photodetectors
量子隐形传态是量子通信、量子计算、纠错和量子网络等重要应用的基础。在这项工作中，我们提出了一个最佳的测试连续变量（CV）的量子隐形传态的性能之间的能量约束信道保真度的理想CV隐形传态和它的实验实现。在我们之前的工作考虑CV隐形传态的性能的次优测试，而不是专注于其性能的特定状态，如合奏的相干态，压缩态，猫态等，在这里，我们证明了测试CV隐形传态的最佳状态是一个纠缠叠加的双Fock态。通过将理想CV隐形传态与其实验近似之间的能量约束信道保真度的估计问题简化为二次规划并求解，得到了该结果，并得到了光电探测器与其实验近似之间的能量约束金刚石距离的解析解。这些结果是相关的实验，利用CV隐形传态和光电探测器。
2022-04-08 physics.optics quant-ph
Heterogeneous teleportation with laser and quantum light sources
量子信息技术将利用量子密码术和量子计算的复杂科学和工程模拟来改变关键的网络安全。量子计算机节点可以基于各种系统，诸如线性光学器件、离子或固态架构，诸如金刚石中的NV中心、半导体量子点或硅中的自旋。在安全的量子网络中，将任何这些平台与光子量子比特接口都需要量子隐形传态协议来传输信息，并且已经证明了其中一些系统的物质-光隐形传态。然而，尽管可以想象输入光子来自与提供纠缠源不同的源，但到目前为止，使用线性光学的隐形传态的每个演示都使用相同或相同的输入和纠缠光子源，通常伴随着第四个先驱光子。在这里，我们表明，光子从根本上不同的来源，可用于光学量子隐形传态协议。输入光子由激光器产生，并使用由纠缠发光二极管（ELED）电产生的偏振纠缠光子对进行远距传送。这些光源的带宽相差1000倍，光子统计不同，不需要精确简并-但我们仍然观察到0.77的隐形传态保真度，超过量子极限10个标准差。这是向实际应用的重大飞跃，例如使用量子中继器和中继器扩展现有QKD系统的范围，这些系统通常使用弱相干激光脉冲进行量子信息传输。ELED的使用提供了电气控制的实际优势，并且如我们所示，消除了激光输入场的多光子特性，从而消除了量子光学电路中使用的误差。
2013-07-11 quant-ph
Ultranarrow Bright Single-Photon Emitters in Diamond with Strong Broadband Phonon Decoupling
University of California Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；CNRS（法国国家科学研究中心）；INSA CVL（中央理工大学瓦勒德卢瓦尔分院）；Université de Tours（图尔大学）；L.F. Vereshchagin Institute for High Pressure Physics, Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院列·弗·韦雷夏金高压物理研究所）；Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）
本文报道了纳米金刚石中与体声子环境强解耦的单色心，室温线宽低至0.3 nm、饱和发射超10 Mcps，并揭示基于局域振动模式的声子解耦新机制，显著提升量子网络与纳米传感性能。
2025-11-09 physics.app-ph quant-ph
Amortized entanglement of a quantum channel and approximately teleportation-simulable channels
定义了量子信道的摊余纠缠为信道输出端和输入端之间的最大纠缠差，其中纠缠由任意的纠缠度量来量化。我们证明了信道的摊销纠缠服从几个期望的性质，并且我们还考虑了特殊情况，例如摊销纠缠的相对熵和摊销雨相对熵。这些后者的数量上的秘密密钥协议和PPT辅助的量子容量的量子信道，分别是单字母的上限。特别感兴趣的是这后两种特殊情况下的摊销纠缠，其中两个通道的摊销纠缠之间的偏差是有界的，从上面的一个简单的函数的钻石范数的差异和输出尺寸的通道的一致连续性约束。然后，我们定义近似的隐形传态和正部分转置模拟（PPT模拟）的通道，这些是接近钻石规范的通道，这是完全隐形传态或PPT模拟，分别。这些结果，然后导致单字母上界的秘密密钥协议和PPT辅助量子容量的信道，近似隐形传态或PPT模拟，分别。最后，我们将本文中的许多概念推广到一般资源理论的背景下，定义了渠道的摊销资源和$ν$ -自由模拟渠道的概念，并以可操作的方式将这些概念联系起来。
2017-12-19 cs.IT math.IT quant-ph
Quantifying the performance of bidirectional quantum teleportation
本文通过归一化钻石距离和信道非保真度两种等价方式量化双向量子隐形传态的模拟误差，利用半定规划给出下界，证明Kiktenko等人的方案次优并提出最优替代方案，同时推广到双向受控隐形传态。
2022-10-19 quant-ph
Generating Einstein$\unicode{x2013}$Podolsky$\unicode{x2013}$Rosen correlations for teleporting collective spin states in a two dimensional trapped ion crystal
本文提出利用声子介导相互作用在二维离子晶体中构建EPR关联，以实现不同核自旋子系统间集体自旋态的连续变量量子隐形传态，并证明在几十至几百离子阵列中可实现多种自旋态的高保真度传态。
2024-05-29 quant-ph
Generating spin squeezing states and Greenberger-Horne-Zeilinger entanglement using a hybrid phonon-spin ensemble in diamond
在量子精密测量中，自旋的量子压缩和纠缠可以用来提高测量的灵敏度。在这里，我们提出了一个计划，以创建集体耦合的自旋系综的机械振动模式驱动的外部磁场。我们发现了一个演化时间，在这个时间里，机械运动从自旋中分离出来，并且累积的几何相位产生了$20$自旋的$5.9~\text{dB}$压缩。我们还显示了一个格林伯格-霍恩-蔡林格自旋态的$20$自旋的保真度$\sim 0.62$在低温下的创建。数值模拟结果表明，基于几何相位的方法对热机械噪声具有很好的免疫性。
2016-10-03 quant-ph
Multimode Jahn-Teller Effect in Negatively Charged Nitrogen-Vacancy Center in Diamond
Hainan University（海南大学）；Iowa State University（爱荷华州立大学）；Xiamen University（厦门大学）；TU Delft（代尔夫特理工大学）
本研究通过从头原理方法揭示了金刚石中负电荷NV中心的多模式詹-特勒效应，解析了振动模式对JT动态的贡献，并提供了关于退相干和固态量子技术相关动态的新见解。
2026-01-31 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph quant-ph
Quantum teleportation and nonlocality: the puzzling predictions of entanglement are coming of age
对纠缠的学术研究很好地说明了基础科学和应用之间的相互作用，以及促进这两个方面以推进其中任何一个方面的必要性。例如，将纠缠光子分布到数十甚至数百公里的可能性是令人着迷的，因为它证实了量子预言在大距离上的作用，而量子理论通常被认为适用于非常小的距离（见图1）。另一方面，纠缠使量子密钥分发（QKD）成为可能[1]。这种量子信息处理的最先进应用允许人们以可证明安全的方式分发密码密钥。为此，人们只需测量纠缠光子对的两半。令人惊讶的是，纠缠的使用具有根本性和实用性，甚至消除了信任用于测量的大多数设备的必要性[5]。此外，纠缠还可以作为量子隐形传态的一种资源（见图2）[1]。反过来，这提供了一种工具，用于将量子密钥分发扩展到任意大的距离，并建立连接未来量子计算机和原子钟的大规模网络[6]。在下文中，我们描述了纠缠粒子的反直觉性质，以及最近的一些实验，解决量子隐形传态的基本和应用方面。虽然使用不同的量子系统（包括捕获离子、钻石中的色心、量子点和超导电路）进行了大量工作，但由于光子适用于构建未来的量子网络，我们将把自己限制在涉及光子的实验中。
2015-08-24 quant-ph
$C^{12}-C^{13}$ Quantum computer with longitudinal rf-magnetic field
结果表明，在金刚石$C^{12}$结构与$C^{13}$原子的线性链，这是内部的横向静态场，具有梯度沿线性链和rf-磁场在一个平面中的一个组成部分的方向上的静态场，一个量子比特旋转，受控-非（CNOT），受控-受控-非（CNOT）量子门，和隐形传态算法。
2019-04-10 quant-ph
Absorption-emission quantum repeater using diamond quantum memories
Yokohama National University（横滨国立大学）；National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST)（产业技术综合研究所）
该研究展示了基于金刚石NV中心的吸收-发射量子中继器节点，实现了完整单节点操作，过程保真度达78%，为可扩展量子中继器架构奠定了基础。
2026-08-19 quant-ph
From Mono- to Hexa-Interstitials: Computational Insights into Carbon Defects in Diamond
HUN-REN Wigner Research Centre for Physics（匈牙利科学院维格纳物理研究中心）；Department of Atomic Physics, Institute of Physics, Budapest University of Technology and Economics（布达佩斯技术与经济大学物理研究所原子物理系）；European Laboratory for Learning and Intelligent Systems (ELLIS) Institute Finland（欧洲学习与智能系统实验室芬兰研究所）；Department of Technical Physics, University of Eastern Finland（东芬兰大学技术物理系）；MTA-WFK Lendület “Momentum” Semiconductor Nanostructures Research Group（匈牙利科学院-维格纳物理研究所Lendulet“动量”半导体纳米结构研究组）
研究通过第一性原理计算分析钻石中碳自空位缺陷的结构与性质，揭示空位聚集的驱动力及电子特性，为实验识别提供框架。
2026-03-12 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Hybrid quantum device with nitrogen-vacancy centers in diamond coupled to carbon nanotubes
我们发现，氮空位（NV）中心的金刚石与悬浮的碳纳米管进行直流电流接口可以促进自旋纳米机械混合装置。我们证明了一个单一的NV自旋和悬浮纳米管的振动模式之间的强磁力相互作用可以通过外部控制系统参数进行设计和动态调谐。这种具有强的\emph{intrinsic}和\emph{tunable}磁力耦合的自旋纳米机械设置允许构建具有NV中心和碳基纳米结构的混合量子器件，以及具有自旋量子位的声子介导的量子信息处理。
2016-07-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Coherent spin control of a nanocavity-enhanced qubit in diamond
量子信息处理的一个中心目标是通过光子实现多个静态量子存储器的有效纠缠。在固态系统中，金刚石中的氮空位（NV）中心已经成为具有第二尺度电子自旋相干时间的优秀光学可寻址存储器。最近，量子纠缠和隐形传态已经显示在两个NV存储器之间，但扩展到更大的网络需要更有效的自旋光子接口，如光学谐振器。在这里，我们证明了这样的NV纳米腔系统的光学品质因数接近10,000和电子自旋相干时间超过200 $μ$ s使用硅硬掩模制造工艺。这种自旋-光子接口与片上微波带状线集成，用于相干自旋控制，为量子网络提供了有效的量子存储器。
2014-09-10 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Digital Twin Simulations Toolbox of the Nitrogen-Vacancy Center in Diamond
Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH（柏林赫尔姆霍兹材料与能源有限公司）；Freie Universität Berlin（柏林自由大学）
提出一个用于模拟金刚石氮-空位中心自旋动力学的Python数字孪生库，基于非微扰含时哈密顿量模型，消除过度简化以揭示真实脉冲约束下的微妙动力学，并通过量子计算、传感和网络领域的实验验证了其有效性。
2025-10-14 cond-mat.other quant-ph
Experimental control of quantum-mechanical entanglement in an attosecond pump-probe experiment
纠缠态是量子力学中最有趣的方面之一，也是正在进行的第二次量子革命的核心，它是量子密钥分发、量子计算和量子隐形传态中使用的一种资源。我们报告的实验表明，纠缠在涉及电离的泵浦探测实验中起着至关重要的作用，这是阿秒科学的新研究领域的一个标志。我们表明，在一个二分离子加光电子系统的纠缠度，因此，在离子的振动相干度，可以通过定制的光谱特性的阿秒极端紫外激光脉冲，用于创建它们来控制。
2021-08-26 physics.atom-ph quant-ph
Preparation and decay of a single quantum of vibration at ambient conditions
机械振荡器的单量子激发是量子物理学原理的教科书示例。尽管机械振荡器在自然界和现代技术中普遍存在，但一般不存在于激发的Fock态。在过去的几年里，GHz频率纳米级振荡器的仔细隔离使实验人员能够在毫开尔文温度下制备这种状态。这些发展说明了量子力学的基本预测和观察这些预测所需的极端条件下的复杂实验之间的紧张关系，量子力学的基本预测应该适用于即使在环境条件下也存在的所有机械振荡器。我们解决的紧张局势，通过创建一个单一的Fock状态的振动模式的晶体在室温下使用的技术，可以应用于任何拉曼活性系统。用飞秒激光脉冲激发金刚石块体，探测到Stokes位移光子后，在Fock态$|1>$中以$98.5\%$几率制备出40 THz拉曼激活内振动模。振动状态由随后的脉冲读出，当进行Hanbury-Brown-Twiss强度相关测量时，揭示了振动模式的亚泊松数统计。通过控制两个脉冲之间的延迟，我们能够见证的振动Fock态在其$3.9$ ps寿命在室温下的衰减。我们的技术是不可知的特定的选择规则，因此应适用于任何拉曼活性介质，打开一个新的通用方法的实验研究的量子效应有关的振动自由度的分子和固态系统。
2019-10-07 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
An efficient cooling of the quantized vibration by a four-level configuration
将振动自由度冷却到基态对于观察机械振动系统的量子特性是必不可少的。我们提出了两个冷却方案，采用四个内部水平的系统，实现了基态冷却在一个有效的方式完全删除的载波和一阶蓝边带跃迁。该方案基于量子干涉和斯塔克位移门，对激光强度和频率的波动具有鲁棒性。该方案的可行性是合理的，使用目前的实验室技术。在实践中，我们的建议很容易适用于纳米金刚石氮空位中心悬浮在光学陷阱或连接到悬臂梁。
2016-05-25 physics.optics quant-ph
