Crosstalk error correction through dynamical decoupling of single-qubit gates in capacitively coupled singlet-triplet semiconductor spin qubits
除了磁场和电荷噪声对自旋量子比特操作产生不利影响外，在多个耦合的单重态-三重态量子比特之一上执行单量子比特门提出了一个新的挑战-串扰，这在任何多量子比特量子计算架构中都是不可避免的（并且必须最小化）。我们开发了一组动态校正的脉冲序列，其被设计为消除两种类型的噪声的影响（即，场和电荷）以及对前导阶的串扰，并为所有24个单量子位Clifford门的这些校正序列提供参数。然后，我们提供了一个估计的误差作为噪声和电容耦合的函数，比较我们的校正门的保真度，其未校正的版本。在当前工作中提出的动态纠错协议对于下一代单重态-三重态量子比特设备是重要的，在下一代单重态-三重态量子比特设备中，许多量子比特之间的耦合将变得相关。
2018-01-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
CAMEL: Physically Inspired Crosstalk-Aware Mapping and gatE scheduLing for Frequency-Tunable Quantum Chips
针对频率可调量子芯片中并行双量子比特门的串扰与退相干问题，提出整合脉冲补偿的CAMEL方法及含串扰感知映射、无串扰门优先调度的编译框架，在串扰抑制、退相干控制及低复杂度硬件性能上优于现有方案。
2024-10-09 quant-ph
Impact of electrostatic crosstalk on spin qubits in dense CMOS quantum dot arrays
University of New South Wales（新南威尔士大学）；Diraq, University of New South Wales（Diraq，新南威尔士大学）
研究电场对自旋量子比特的影响，通过分析不同CMOS设备中自旋量子比特的史塔克位移，建立理论框架解释电场如何影响自旋，从而提升CMOS量子技术的可扩展性。
2023-09-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
Scalable protocol to mitigate $ZZ$ crosstalk in universal quantum gates
针对固态量子系统中$ZZ$串扰损害量子操作的问题，提出一种可扩展协议，通过解析推导缓解条件将含噪哈密顿量转换为抑制串扰的框架，实现高保真通用量子门，数值模拟验证了其在多门并发场景下的有效性。
2024-02-10 quant-ph
Crosstalk Suppression in Individually Addressed Two-Qubit Gates in a Trapped-Ion Quantum Computer
由于控制信号的溢出引起的目标量子位和相邻旁观者量子位之间的串扰表示限制量子计算机中的两量子位纠缠门的保真度的主要误差源。我们表明，在我们的激光驱动的陷阱离子系统的相干串扰误差可以建模为残留的$X\hatσ_ϕ$相互作用，可以主动取消单量子位回波脉冲。我们提出并证明了一个串扰抑制方案，消除了所有的一阶串扰，但只需要通过驱动旋转的目标量子位的本地控制。我们报告了两个量子比特的贝尔态保真度的$99.52(6) \%$与回波脉冲后，集体门和$99.37(5) \%$与回波脉冲施加到每个门在5离子链。该方案可广泛应用于具有类似相互作用哈密顿量的其他平台。
2022-06-06 quant-ph
Crosstalk-robust superconducting two-qubit geometric gates using tunable couplers
South China Normal University（华南师范大学）；Anqing Normal University（安庆师范大学）
本文提出一种基于耦合器的超导双量子位几何门方案，通过引入参数自由度，有效抑制串扰并实现快速门操作，展示了在超导量子计算中实现鲁棒高效双量子位门的可行性。
2026-04-10 quant-ph
First-Order Crosstalk Mitigation in Parallel Quantum Gates Driven With Multi-Photon Transitions
本研究针对囚禁离子量子比特并行门操作中的光学串扰问题，提出频率偏移抑制单量子比特门一阶串扰、相位无关复合门消除双量子比特门串扰误差的方法，在QSCOUT上验证了可显著降低旋转误差且无额外开销，适用于独立寻址拉曼门量子处理器。
2023-09-27 quant-ph
Control and mitigation of microwave crosstalk effect with superconducting qubits
提高门的性能对于可扩展的量子计算至关重要。通用的量子计算也要求门的保真度达到很高的水平。对于工作在微波波段的超导量子处理器，通常采用微波驱动来实现单比特量子门。微波脉冲之间的串扰是不可忽略的误差源。在这篇文章中，我们提出了一个错误缓解方案来解决单量子比特门的串扰问题。我们的方法有三个步骤。首先，通过控制量子比特之间的失谐量，可以将微波引起的经典串扰误差限制在计算子空间内。其次，通过应用一般的分解过程，任意的单比特量子门可以被分解为$\sqrt{X}$和虚拟Z门的序列。最后，通过优化虚拟Z门中的参数，可以校正计算空间中的误差约束。该方法不需要额外的补偿信号，不会延长任意单比特量子门的时间，同时也不会增加包含多个单比特量子门的电路深度.模拟结果表明，在特定的量子比特-量子比特失谐范围内，同时单量子比特门的不相干性可以达到无微波串扰时的最低水平。
2022-11-07 quant-ph
Experimental Characterization of Crosstalk Errors with Simultaneous Gate Set Tomography
串扰是多量子位量子信息处理器中的主要故障源。它可以由各种不同的物理现象引起，并且可以在设备所经历的错误中引入微妙的相关性。几种硬件表征协议能够检测串扰的存在，但很少提供足够的信息来区分各种串扰错误。在这篇文章中，我们描述了如何门集层析成像，一个协议的详细表征量子操作，可以用来识别和表征串扰错误的量子信息处理器。我们证明了我们的方法上的两个量子比特的捕获离子处理器和超导transmon处理器的两个量子比特的子系统。
2021-03-17 quant-ph
Neural network approach to mitigating intra-gate crosstalk in superconducting CZ gates
Fujian Key Laboratory of Quantum Information and Quantum Optics, Fuzhou University（福建量子信息与量子光学重点实验室，福州大学）；Department of Physics, Fuzhou University（福州大学物理系）；Quantum Information Physics Theory Research Team, Center for Quantum Computing, RIKEN（理化学研究所量子计算中心量子信息物理理论研究组）；University of Michigan（密歇根大学）
本文提出基于物理的神经控制框架，用于生成超导转子量子比特系统的鲁棒控制脉冲，以缓解串扰。通过结合硬件感知参数化和哈密顿量引导的目标，PGNC在高维控制景观中高效探索，实验证明其在CZ门中优于基线方法。
2026-03-23 quant-ph
Suppressing crosstalk for Rydberg quantum gates
University of Stuttgart（斯图加特大学）
本文提出通过局部寻址抑制Rydberg量子计算机中受控Z门的串扰，通过理论分析和数值模拟展示了一种改进门保真度的方法，显著提升量子门的精度。
2026-03-19 physics.atom-ph quant-ph
The perfect entangler spectrum as a tool to analyze crosstalk
Freie Universität Berlin, Fachbereich Physik and Dahlem Center for Complex Quantum Systems（柏林自由大学物理系和达勒姆复杂量子系统中心）
本文提出利用完美纠缠光谱检测量子系统中的动态串扰，通过分析光谱峰揭示串扰机制，为量子计算中的串扰分析提供新工具。
2025-07-31 quant-ph
Quantum Noise Suppression at Scale with Crosstalk-Robust Gate Sets
University of Chicago（芝加哥大学）；Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory（约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室）；Northwestern University（西北大学）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）
本文提出抗串扰门集，通过局部性优化控制问题抑制量子串扰，提升多量子比特电路的鲁棒性，并通过实验验证其在量子算法中的性能提升。
2026-03-16 quant-ph
Quantum crosstalk cancellation for fast entangling gates and improved multi-qubit performance
用超导人造原子建造的量子计算机已经突破了经典计算机的极限。虽然这些人造原子的最低能量状态作为量子位的基础，但更高的能级既导致了许多有吸引力的门方案，也产生了不希望的相互作用。特别地，当耦合这些原子以产生纠缠时，更高的能级导致计算能级的偏移，这导致不需要的$ZZ$量子串扰。在这里，我们提出了一种新的技术来操纵的能级，并通过耦合量子位上的同时交流斯塔克效应减轻这种串扰。这打破了量子位-量子位耦合和串扰之间的基本僵局，导致90 ns的CNOT，门误差为（0.19 $\pm$ 0.02）$\%$，并演示了具有固定耦合单结transmon量子位的新型CZ门。此外，我们显示了一个明确的改善电路性能的串扰消除超过7个量子位，证明了该技术的可扩展性。这项工作为超导硬件铺平了道路，它具有更快的门和大大改善的多量子位电路性能。
2021-06-01 quant-ph
Methods for Measuring Magnetic Flux Crosstalk Between Tunable Transmons
在量子计算的门模型中，程序通常被分解为一系列1和2量子位门，这些门被实现为作用于系统的控制脉冲。可扩展控制系统的一个关键要求是量子位是可寻址的-控制脉冲只作用于目标量子位。控制串扰的存在使得这种可寻址性要求难以满足。为了提供可以驱动降低串扰的要求的指标，我们提出了三种测量方法，直接量化可调谐transmons之间存在的DC和AC通量串扰，灵敏度高达0.001%。我们开发的理论连接AC通量串扰措施的参数激活的两个量子位门的不保真度。我们采用量子过程层析成像在串扰的存在下，提供一个经验研究的串扰对两个量子比特门保真度的影响。
2019-12-10 quant-ph
Crosstalk- and charge-noise-induced multiqubit decoherence in exchange-coupled quantum dot spin qubit arrays
通过直接计算返回概率，我们确定了一个$L$交换耦合电子自旋量子比特系统的量子比特间串扰和电荷噪声诱导的退相干时间$T_2^\ast$，该系统的阵列大小为$L=3$- $14$，对于许多不同的多量子比特几何形状。我们比较的行为的返回概率的其他数量，即平均自旋，汉明距离，和纠缠熵。在所有情况下，我们使用具有交替自旋的起始状态$\left |Ψ_0\right >=\left |\downarrow\uparrow\downarrow\cdots\right >$。我们表明，幂律行为，$T_2^\ast\propto L^{-γ}$，是一个很好的适合的结果链和环的几何形状作为量子位数的函数，并提供了数值结果的指数$γ$。我们发现，$T_2^\ast$关键依赖于系统的多量子位几何。我们还计算了其中一个自旋的期望值，汉明距离和纠缠熵，并表明它们是测量$T_2^\ast$的返回概率的良好代理。一个关键发现是$T_2^\ast$随$L$增加而降低。我们还表明，这些结果可以理解的微扰理论及其故障。
2022-06-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Performance Analysis for Crosstalk Errors between Parallel Entangling Gates in Trapped Ion Quantum Error Correction
针对囚禁离子量子计算机中并行纠缠门的固有串扰误差问题，研究其对旋转表面码的影响，发现需距离5码纠正两比特串扰误差，优化并行度后可在现实参数下达盈亏平衡点，并分析了串扰空间依赖性与逻辑误差率的缩放规律。
2025-01-17 quant-ph
CrossBench: Generalized Crosstalk Benchmark Generation for Quantum Computers
MU Quantum Innovation Center（密苏里大学量子创新中心）；Electrical Engineering and Computer Science（电气与计算机工程）；University of Missouri - Columbia（密苏里大学哥伦比亚分校）
本文提出CrossBench系统，通过定制图标记算法生成量子设备的串扰基准，用于评估各门对量子比特误差率的贡献，实验验证其在不同拓扑结构设备上的有效性。
2026-04-29 quant-ph
Quantum crosstalk analysis for simultaneous gate operations on superconducting qubits
本文理论分析了超导量子比特架构中同时门操作的量子串扰影响，揭示了交叉驱动错误和寄生次近邻相互作用是导致性能退化的关键，强调了在可扩展架构中平衡目标与旁观比特错误的重要性。
2022-02-08 quant-ph
Logical Performance of 9 Qubit Compass Codes in Ion Traps with Crosstalk Errors
我们模拟四个量子纠错码的错误模型的启发下，现实的噪声源在近期离子阱量子计算机：$T_2$退相，门过旋转，和串扰。我们使用这些数据来寻找首选代码给定的错误参数以及逻辑错误的偏见和伪阈值比较的物理和逻辑门故障率为CNOT门。使用这些结果，我们得出结论，培根肖尔-13是最有前途的近期候选人，只要串扰的影响可以通过其他手段减轻。
2020-03-15 quant-ph
Procedure for systematically tuning up crosstalk in the cross resonance gate
我们提出了改进的理论理解和实验实施的交叉共振（CR）门，导致更短的两个量子位门的时间和交错随机基准测试的准确性超过99%。CR门是一种全微波双量子位门，不需要可调谐性，因此非常适合基于2D超导量子位的量子计算架构。该门的性能以前受到长门时间和平均94- 96%的结晶度的阻碍。我们已经开发了一个校准程序，准确地测量完整的CR哈密顿量。由此产生的测量结果同意门的理论分析，也阐明了以前限制门保真度的误差项。我们实现的保真度的增加是通过在目标量子位上引入第二个微波驱动音来消除CR哈密顿量的不需要的分量来实现的。
2016-03-15 quant-ph
Mitigation of quantum crosstalk in cross-resonance based qubit architectures
本研究提出一种基于交叉共振门的transmon架构，被动缓解ZZ串扰和频率碰撞，扩展快速高保真CR门操作区域，并给出误差识别模型，有助于提升大规模固定频率量子处理器性能。
2023-11-12 quant-ph
Mitigating crosstalk errors for simultaneous single-qubit gates on a superconducting quantum processor
IQM Quantum Computers（IQM量子计算机公司）
本研究通过结合基于模型的频率优化与CTS脉冲整形技术，缓解超导量子处理器中同时单量子比特门操作的串扰误差，实现了高保真度的并行操作。
2026-03-11 quant-ph
Systematic Crosstalk Mitigation for Superconducting Qubits via Frequency-Aware Compilation
当前噪声中尺度量子计算机（Noisy Intermediate-Scale Quantum，NISQ）的关键挑战之一是利用高保真度的量子门来控制量子系统。量子门出错的原因有很多--特别是对于超导transmon量子比特，门误差的一个主要来源是相邻量子比特之间不必要的串扰，这是由于一种称为频率拥挤的现象。我们激励一个系统的方法来理解和减轻串扰噪声时，超导NISQ计算机上执行近期量子程序。我们提出了一种通用软件解决方案，通过根据输入程序系统地调谐量子位频率，在必要时以并行性换取更高的门保真度，来缓解频率拥挤。最终结果是，我们的工作大大提高了可调量子位、固定耦合器硬件的串扰恢复能力，匹配或超越了其他更复杂的架构设计，如可调耦合器系统。在NISQ基准测试中，与现有的传统序列化策略相比，我们平均将最坏情况下的程序成功率提高了13.3倍。
2020-08-21 quant-ph
Suppressing On-Chip EM Crosstalk for Spin Qubit Devices
我们报告了设计用于抑制自旋量子位器件架构中的电磁（EM）串扰的片上互连的开发和性能，所述自旋量子位器件架构具有多量子位操作所需的大量栅电极。我们的设计提高了典型的设备互连通过使用miniaturised欧姆接触和散置接地保护的性能。低温测量和数值模拟证实，控制和读出信号串扰可以被抑制到1%的水平，从直流到1 GHz。
2012-05-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Suppression of Qubit Crosstalk in a Tunable Coupling Superconducting Circuit
超导量子器件中的寄生串扰是量子门的主要限制。我们证明了在两个量子比特，两个耦合器超导电路，其中的可调谐耦合器的频率可以调整，使得从每个耦合器的ZZ相互作用相消干涉的静态ZZ串扰的抑制。我们验证的串扰消除与同时随机基准，并使用参数激活的iSWAP相互作用，以实现贝尔状态准备保真度为98.5%和$\sqrt{\textrm{iSWAP}}$门保真度为94.8%，通过量子过程层析成像。
2019-05-31 quant-ph
Mitigating Dynamic Crosstalk with Optimal Control
Freie Universität Berlin（柏林自由大学）
本文基于完美纠缠谱利用量子最优控制方法，设计脉冲形状消除动态串扰，显著降低量子硬件中不必要的相互作用。
2026-03-25 quant-ph
Addressing requirements for crosstalk-free quantum-gate operation in many-body nanofiber cavity QED systems
Waseda University（早稻田大学）；NTT Corporation（日本电信电话株式会社）；RIKEN Center for Quantum Computing (RQC)（理化学研究所量子计算中心）
本文提出了一种基于光纤的量子计算平台，通过优化光-物质耦合实现无串扰量子门操作，并分析了其理论最优性能。
2026-01-30 quant-ph
Assessing quantum dot SWAP gate fidelity using tensor network methods
本文采用张量网络数值方法模拟20–100个量子点自旋量子比特的重复 SWAP 操作，揭示谷泄漏、静电串扰、塞曼与谷分裂及谷相位对门保真度的影响。
2024-04-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Inherent flux crosstalk and coupler-driven single-qubit gates in superconducting circuits
University of Konstanz（康斯坦茨大学）
研究超导量子比特中时变磁通引起的串扰，发现电容耦合量子比特间出现交叉电压驱动，并证明可利用耦合器实现快速单比特门，可能消除独立微波XY控制线。
2026-06-09 cond-mat.supr-con quant-ph
Characterizing crosstalk of superconducting transmon processors
本研究针对超导transmon量子芯片的串扰问题，利用随机基准测试协议系统表征全芯片串扰强度，在IBM硬件上验证了串扰对门保真度的显著影响，并提出串扰感知噪声模型以提升含噪量子硬件模拟精度。
2023-03-24 quant-ph
Signal crosstalk in a flip-chip quantum processor
该研究针对量子处理器信号串扰影响门保真度的问题，研发出封装倒装芯片超导量子处理器，测得两类驱动线的低串扰指标，验证了其随距离降低的趋势，为大规模量子处理器的低串扰片上信号架构设计提供参考。
2024-09-13 quant-ph
Cancelling microwave crosstalk with fixed-frequency qubits
可扩展的量子信息处理要求可以并行执行模块化门操作。串扰的存在降低了个体的可寻址性，在同时操作期间导致错误的结果。对于在微波状态下操作的超导量子比特，由于设计约束，电磁隔离通常是有限的，导致信号串扰，这可能会恶化同步门操作的质量。本文提出并论证了一种基于交流斯塔克效应的微波信号串扰校准方法。该方法适用于基于固定频率量子位的处理器，这些量子位以高相干性和简单控制而闻名。最佳的补偿参数可以可靠地识别从一个定义明确的干涉图案。我们在一个7个超导量子比特的阵列上实现了该方法，并证明了它在消除大多数串扰误差方面的有效性。
2022-04-06 quant-ph
Crosstalk Insensitive Trapped-Ion Entanglement through Coupling Matrix Engineering
Joint Center for Quantum Information and Computer Science, University of Maryland（马里兰大学量子信息与计算联合中心）；Department of Physics, University of Maryland（马里兰大学物理系）；Department of Electrical and Computer Engineering, University of Washington（华盛顿大学电气与计算机工程系）
本文提出通过工程化耦合矩阵设计抗串扰的囚离子纠缠操作，通过控制离子链的运动模式几何相位，排除受串扰影响的邻近离子，无需额外门操作或光学装置修改。
2026-02-17 quant-ph
Parallel Quantum Gates via Scalable Subsystem-Optimized Robust Control
Shenzhen University（深圳大学）；Quantum Science Center of Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area (Guangdong)（粤港澳大湾区量子科学中心（广东））
本文提出了一种基于子系统优化鲁棒控制的并行量子门实现方法，通过减少计算成本并抑制串扰影响，实现了高保真度的并行量子操作。
2026-01-05 quant-ph
Cycle-Aware ZZ Crosstalk Mitigation on Quantum Hardware
针对超导量子计算中ZZ串扰与退相干问题，提出周期感知ZZ串扰优化算法CYCO，结合新型数据结构与动态屏障提升并行性，仿真与真实设备实验均验证了其降周期、保保真的加速效果。
2025-03-20 quant-ph
Error correction for gate operations in systems of exchange-coupled singlet-triplet qubits in double quantum dots
提出了一种校正交换耦合单重态-三重态半导体双量子点量子比特中串扰和噪声引起的误差的方案。虽然交换耦合允许耦合强度独立于量子位内交换耦合进行控制，但也存在泄漏问题，这必须得到解决。我们表明，如果一个大的磁场差异存在于两个量子比特之间，泄漏被抑制。然后，我们开发脉冲序列，纠正串扰和噪声引起的错误，并提出参数描述他们的24个克利福德门。我们确定的不忠作为一个函数的错误诱导项的未校正和校正门，并表明我们的校正脉冲序列减少了几个数量级的错误。
2018-07-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Individual-atom control in array through phase modulation
本文提出通过相位调制连续驱动实现中性原子阵列中单量子比特门的高精度单独寻址，显著抑制串扰，并开发两种并行门操作方案，为低错误扩展原子阵列平台提供新途径。
2023-10-30 quant-ph
Variational Quantum Gate Optimization
我们提出了一种门优化方法，我们称之为变分量子门优化（VQGO）。VQGO是一种通过优化参数化的量子线路来构造目标多量子比特门的方法，该量子线路由具有高可控性的可调谐单量子比特门和具有有限可控性的固定多量子比特门组成。作为一个例子，我们应用所提出的计划的模型相关的超导量子比特系统。我们在数值模拟中表明，高保真CNOT门可以构建与VQGO使用交叉谐振门有限串扰。我们还表明，快速和高保真度的四量子位综合征提取可以实现同步交叉共振驱动器，即使在存在非交换串扰。VQGO为量子计算机设计有效的门操作提供了一条途径。
2018-10-30 quant-ph
SurgeQ: A Hybrid Framework for Ultra-Fast Quantum Processor Design and Crosstalk-Aware Circuit Execution
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；The Hong Kong University of Science and Technology（香港科技大学）；The Hong Kong Polytechnic University（香港理工大学）；Tsinghua University（清华大学）；Zhongguancun Laboratory（中关村实验室）
SurgeQ通过增强耦合双量子位门和定制调度策略，提升超导平台量子电路执行的保真度和效率。
2026-01-08 quant-ph
Analyzing crosstalk error in the NISQ era
噪声中尺度量子（NISQ）硬件不可避免地存在噪声，串扰误差是一个重要的误差源。当同时执行多个量子操作时，由于同时操作期间门之间的串扰，量子状态可能被破坏，从而降低电路保真度。在这项工作中，我们首先报告几个协议，表征串扰。然后，我们从硬件和软件的角度讨论了不同的串扰缓解方法。最后，我们在IBM量子器件上进行了串扰注入实验，并证明了串扰缓解方法对保真度的改善。
2021-06-03 cs.AR quant-ph
Realization of Superadiabatic Two-qubit Gates Using Parametric Modulation in Superconducting Circuits
快速、鲁棒、低串扰的双量子比特门操作是可扩展量子信息处理的关键。参数驱动门对串扰不敏感，而超绝热控制可以在不损失精度的情况下提高门的速度。我们提出并实验实现了超导量子线路上的超绝热双量子比特门。我们的研究结果表明，在接近量子极限的门速度绝热保存，除了对控制不稳定的鲁棒性。我们展示了一个CZ门的错误率为5.8 $\%$，主要受量子位退相干，有前途的未来改进和可扩展的实现。
2019-11-28 quant-ph
Crosstalk Suppression for Fault-tolerant Quantum Error Correction with Trapped Ions
实验性量子信息处理器中的物理量子比特不可避免地暴露于不同的噪声和缺陷源，这导致通常会积累的错误，从而阻碍我们可靠地执行长时间计算的能力。朝向可扩展和鲁棒的量子计算的进展依赖于利用量子纠错（QEC）来积极地对抗这些不期望的效应。在这项工作中，我们提出了一个全面的研究的串扰误差的量子计算架构的基础上的一个单一的字符串的离子限制的射频陷阱，并操纵单独寻址的激光束。这种类型的错误会影响旁观者量子位，理想情况下，旁观者量子位在应用以不同的有效量子位集寻址的单量子位和双量子位量子门期间应该保持不变。我们微观模型串扰误差的第一原理，并提出了一个详细的研究表明，使用一个相干与非相干的错误建模的重要性，此外，讨论策略，积极抑制这种串扰在门级。最后，我们研究了残余串扰误差对容错QEC性能的影响数值，确定了在近期捕获离子实验中需要达到的实验目标值，以达到低距离拓扑代码的有益QEC的盈亏平衡点。
2021-06-24 quant-ph
Simple framework for systematic high-fidelity gate operations
半导体自旋量子比特展示了单量子比特门，其在单量子比特子空间中的基准达到$99.9\%$。然而，层析表征揭示了在较大空间中不可忽略的串扰误差。此外，长期以来人们认为双量子位门的性能受到电荷噪声的限制，电荷噪声通过交换相互作用耦合到量子位。在这里，我们表明，相干误差源，如有限的带宽的控制信号，非绝热误差，微波串扰，和非线性传递函数可以同样限制保真度。我们报告了一个简单的理论框架，脉冲优化，涉及错误的动态频谱集中的问题，并允许重用现有的信号整形方法在一个更大的一组门操作。我们将此框架应用于自旋量子位的公共门操作，并表明简单的脉冲整形技术可以显着提高这些门操作的性能，在这种相干误差源的存在下。本文所提出的方法已被用于参考文献[1]中使用$F>99.5\%$的两量子位门的量子效率的演示。[Xue等人，Nature 601，343]。我们还发现，单量子位和双量子位门可以使用相同的脉冲形状进行优化。我们使用解析推导和数值模拟，以达到预测的门的结晶度大于$99.9\%$与持续时间小于$4/(Δf)$，其中$Δf$是量子比特频率的差异。
2022-11-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Scalable Suppression of XY Crosstalk by Pulse-Level Control in Superconducting Quantum Processors
National Taiwan University（台湾大学）；National Center for Theoretical Sciences（国家理论科学中心）
本文提出一种可扩展的脉冲级控制框架，通过频率调制和动态去耦抑制超导量子处理器中的XY串扰误差，提升单量子比特操作的保真度。
2026-01-08 quant-ph
Mitigating many-body quantum crosstalk with tensor-network robust control
University of Surrey（萨里大学）；Imperial College London（帝国理工学院）；Qolumbus SAS（Qolumbus公司）
通过张量网络鲁棒控制缓解多体量子串扰，提升大规模量子系统保真度
2026-03-04 quant-ph
High-Fidelity Inter-Species Rydberg Gates with Two-Photon Driving
The Ohio State University（俄亥俄州立大学）
本研究针对双物种中性原子系统中双光子激发引起的激光串扰问题，建立模型并设计门方案，在$^{85}$Rb/$^{87}$Rb系统中实现超过99.8%的保真度，并指出通过改进激发可进一步提升。
2026-10-08 quant-ph
High-fidelity CNOT gate for spin qubits with asymmetric driving using virtual gates
最近的实验已经证明了两个量子比特的保真度超过99%，然而，理论上，CNOT操作的保真度受到系统哈密顿量中非对角项所描述的非共振驱动的限制。在这里，我们调查这些非对角的贡献，我们提出了几个数量级的保真度改善使用非对称驱动。因此，我们提供了一个简单的电容模型的基础上的交流虚拟门的描述，它不仅能够高保真CNOT，但也串扰减少时，按比例放大自旋量子位器件到更大的阵列。
2021-12-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Mitigating crosstalk errors by randomized compiling: Simulation of the BCS model on a superconducting quantum computer
我们提出一种扩展的随机编译协议，通过特殊处理相邻量子比特来抑制串扰噪声，并在IBMQ超导量子计算机上使用135个CNOT门成功定量模拟了BCS模型的非平衡动力学。
2024-02-06 cond-mat.supr-con quant-ph
Quantum Gates Between Two Spins in a Triple Dot System with an Empty Dot
我们提出了一个实现量子门和自旋量子位之间纠缠的方案。施加到中心点的电压可以被调谐以实现栅极。我们的方案证明了在每个点都有一个电子的情况下，量子门的可能性，因此自旋-自旋交换相互作用不是唯一的相关机制。通过将问题映射到t-J模型，可以进行分析处理。分析了自旋之间纠缠量子门的保真度，在存在退相干的情况下，退相干产生于一个浴的核自旋，以及从电荷波动。我们的方案提供了一种途径，将两个量子比特门实验的范围扩展到三个点，同时需要最小的控制，即单个点的电势，并且可以增强量子比特分离以减轻差分寻址能力。
2011-04-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
Time-adaptive single-shot crosstalk detector on superconducting quantum computer
本文提出一种基于旁观者量子比特和多重量子相干的时间自适应单次串扰检测方法，用于在共享超导量子计算中检测随机稀疏串扰，并在仿真中取得优于已有恒定频率方法的检测成功率。
2025-08-15 quant-ph
Universal gates based on targeted phase shifts in a 3D neutral atom array
虽然量子比特和量子门的质量一直在稳步提高，但量子比特的可用数量增长相当缓慢。为了解决量子计算中的这一重要问题，我们已经展示了基于目标相移的任意单量子比特门，这种方法可以应用于原子、离子或其他类原子系统。这些门对解决光束缺陷高度不敏感，并且几乎没有串扰，允许量子比特数量的急剧增加。我们对由光晶格创建的40%完整的$5\times 5\times 5$ 3D阵列中的48个单独目标位点进行了串联选通。使用随机基准测试，我们证明了平均栅极保真度为0.9962（16），平均串扰保真度为0.9979（2）。
2016-01-14 quant-ph
All-optical controlled phase gate in quantum dot molecules
提出了一种利用绝热通道和空穴隧穿在量子点分子中实现的双量子比特光控相位门。我们的方案结合了当前一代垂直堆叠自组装InAs量子点和绝热通道的优点。仿真结果表明，该门的保真度超过0.98。
2015-05-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
A Synergistic Compilation Workflow for Tackling Crosstalk in Quantum Machines
Rutgers University（罗格斯大学）；Pacific Northwest National Laboratory（太平洋西北国家实验室）；University of Pittsburgh（匹兹堡大学）
本文提出 CQC 串扰感知量子编译框架，在编译早期联合优化算法逻辑、路由与串扰缓解，并利用 VQE 等应用结构，在 IBM-Q 上显著降低错误率和电路深度。
2023-12-09 cs.CL quant-ph
