Suppressing classical noise in the accelerated geometric phase gate by optimized dynamical decoupling
在量子计算的场景中，几何相位门由于其固有的对干扰的容错性而变得越来越有吸引力。随着绝热循环演化，Berry相似乎实现了几何变换。然而，由于系统误差，在相干时间尺度内尽可能多地执行量子门仍然是一个不方便的瓶颈。本文提出了一种基于Berry相位、无跃迁驱动和动力学解耦的加速绝热量子门。它在存在控制噪声或缺陷的情况下协调了高保真度和高速。我们优化的动态解耦序列在时域下流行的高斯噪声频谱的逆二次幂律。
2022-08-04 quant-ph
Active Leakage Cancellation in Single Qubit Gates
本文提出在单量子比特门中引入靠近泄漏跃迁的第二驱动音调以主动抵消主驱动泄漏，并给出参数校准测量序列，在超导 transmon 量子比特上将泄漏降至 10⁻⁵ 以下。
2025-09-26 quant-ph
The Search For Leakage-free Entangling Fibonacci Braiding Gates
这是一个悬而未决的问题，如果有泄漏的纠缠Fibonacci编织门。本文对否定的猜想提供了证据。我们还发现了一个简单得多的协议，以产生近似无泄漏纠缠Fibonacci编织门比现有的算法在文献中。
2019-04-03 cs.ET quant-ph
Leakage Benchmarking for Universal Gate Sets
针对量子计算中泄漏误差难检测纠正的问题，提出LRB及iLRB基准测试框架，可更准确高效地测量多量子比特系统与通用门的泄漏率，数值实验验证了其可行性。
2024-04-18 quant-ph
High-fidelity controlled-Z gate with maximal intermediate leakage operating at the speed limit in a superconducting quantum processor
介绍了一种通过控制基带传输频率来实现受控$Z$（CZ）门的净零方案的突变（SNZ）。SNZ CZ门通过最大化中间泄漏在计算状态和非计算状态之间的横向耦合的速度极限下操作。SNZ的主要优点是调谐简单，这是由于作为两个控制参数的函数的条件相位和泄漏的规则结构。我们在一个多传输处理器中实现了SNZ CZ门，实现了$99.93\pm0.24\%$保真度和$0.10\pm0.02\%$泄漏。SNZ与用于量子纠错的可缩放方案兼容，并且适用于在中等规模应用中有用的广义条件相位门。
2020-08-17 quant-ph
Suppressing decoherence of quantum algorithms by jump codes
在实际非理想条件下，研究了跳变码的稳定性。为此目的，帐篷映射的量子算法被分解成一个通用的一组哈密顿量子门，确保完美的校正自发衰变过程在理想的情况下，即使它们发生在门操作。本文提出了一种纠缠门，它能使任意两个不同纠错码空间的逻辑量子比特纠缠在一起。在此门的帮助下，影响不同码空间的物理量子比特的同时自发衰变过程可以被校正，并且退相干可以被显著抑制。
2005-06-05 quant-ph
Leakage reduction in fast superconducting qubit gates via optimal control
要达到高速、高保真的量子比特操作，需要对底层脉冲的形状进行精确控制。对于弱非谐系统，例如超导transmon量子比特，短门导致泄漏到计算子空间之外的状态。利用开环最优控制设计的控制脉冲可以减少这种泄漏。然而，模型的不准确性会严重限制这种脉冲的可用性。我们实现了一个闭环优化，同时适应所有的控制参数的基础上建立的克利福德门的成本函数的测量。通过用与控制硬件的能力相匹配的分段常数表示来参数化脉冲，我们创建了具有$99.76\,\%$保真度和$0.044\,\%$泄漏的$4.16~\rm{ns}$单量子比特脉冲。这是我们在相同系统上以如此短的持续时间校准的最佳DRAG脉冲的泄漏率的七倍减少。
2020-03-12 quant-ph
Leakage Suppression for Holonomic Quantum Gates
循环量子演化中获得的非阿贝尔几何相位可以作为构造用于量子信息处理的鲁棒完整性门的自然资源。最近，可扩展完整量子计算（HQC）被提出并在最近的超导实验中得到了验证[T。Yan等人，物理修订版信函122，080501（2019）]。然而，对于弱非谐系统，由于泄漏到计算子空间之外的状态，该HQC具有低门保真度。本文提出了一种利用三能级超导量子系统的共振相互作用，利用动力学不变量构造非绝热完整门的方案。此外，所提出的方案可以兼容最佳控制技术，以最大限度地提高门保真度对泄漏误差。为了进行基准测试，我们在实验条件下对我们的方案的性能进行了全面的分析，结果表明，与传统的HQC相比，门误差可以减少91.7%。此外，通过数值计算选择合适的控制参数，可以将泄漏率降低到$10^{-3}$水平。因此，我们的方案为弱非谐固态系统中的容错量子计算提供了一条很有前途的途径。
2020-07-16 quant-ph
Leakage in restless quantum gate calibration
本研究针对restless量子门校准中的泄漏问题，基于马尔可夫链建模仿真，证实该方法可耐受0.5%泄漏，且泄漏会使ORBIT代价函数灵敏度降33%，对非计算态误分类具鲁棒性，可保障校准准确性。
2023-11-09 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
Reducing leakage of single-qubit gates for superconducting quantum processors using analytical control pulse envelopes
针对超导量子处理器中单量子比特门因速度提升导致的泄漏误差问题，提出FAST DRAG和HD DRAG两种解析脉冲整形方法，实验证明其可显著抑制泄漏跃迁，在亚10 ns门时长下实现更低误差且无需迭代优化，同时揭示了脉冲失真的非马尔可夫误差源。
2025-04-15 quant-ph
Simple analytical flux-tuned iSWAP pulses for leakage suppression
Institute for Quantum Control (PGI-8), Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心量子控制研究所）；Institute for Theoretical Physics, University of Cologne（科隆大学理论物理研究所）；Institute for Functional Quantum System (PGI-13), Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心功能量子系统研究所）；Department of Physics, RWTH Aachen University（亚琛工业大学物理系）
提出解析通量控制方法Φ-DRAG，通过通量调谐实现快速高保真两量子比特门，将泄漏抑制到10^{-4}以下，适用于十五纳秒级门操作。
2026-06-12 quant-ph
Coupler-Assisted Leakage Reduction for Scalable Quantum Error Correction with Superconducting Qubits
针对超导量子比特非计算态泄漏导致QEC相关错误的问题，提出利用可调谐耦合器的泄漏减少方案，高效抑制空间与时间相关错误。
2024-10-29 quant-ph
A fast, low-leakage, high-fidelity two-qubit gate for a programmable superconducting quantum computer
在transmon量子比特中实现条件相位（CZ）门的常见方法依赖于量子比特频率的通量控制，以使用快速绝热轨迹使计算状态与非计算状态相互作用，以最小化泄漏。我们开发了一种双极磁通脉冲方法，与传统的单极变体相比具有两个关键优势。首先，双极脉冲的作用对于通量控制线中的长时间尺度线性动力学失真是鲁棒的，从而促进了调谐并确保了原子的可重复性。其次，transmon哈密顿量的通量对称性使得条件相位和脉冲量子位的单量子位相位一阶对低频通量噪声不敏感，从而增加保真度。通过利用相消干涉来最小化泄漏，双极脉冲可以接近由交换耦合设置的速度限制。我们展示了一个可重复的，高保真（$99.1\%$），低泄漏（$0.1\%$），和快速（$40~\mathrm{ns}$）CZ门电路QED量子处理器。详细的数值模拟与实验结果吻合良好，表明泄漏主要是由剩余的短时间尺度的失真和保真度是有限的高频磁通噪声。
2019-03-06 quant-ph
Analytic leakage suppression with a single control field: fast two-qubit gates with tunable couplers
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg（埃尔朗根-纽伦堡弗里德里希·亚历山大大学）；The University of Chicago（芝加哥大学）；Quint Computing GmbH（Quint计算有限公司）
本研究提出一种基于Magnus展开的解析脉冲整形方法，仅用单一基带控制场即可抑制可调耦合器快速两比特门中的非绝热漏泄，将iSWAP门漏泄降低三个数量级。
2026-09-18 quant-ph
Rapid optimization of working parameters of microwave-driven multi-level qubits for minimal gate leakage
提出了一种有效的方法来优化微波驱动量子逻辑门的工作参数。我们表明，通过独立地处理每对能级之间的跃迁，主要是由于不希望的状态的人口泄漏的固有门误差可以准确地估计从量子位的光谱特性，并通过选择适当的WP最小化。通过优化两个耦合rf SQUID磁通量子比特的可控非（CNOT）操作的WP，证明了该方法的有效性和效率。这种独立跃迁近似（ITA）的结果与动力学方法（DM）的结果符合得很好。此外，当量子位数n增加时，ITA与DM的速度之比呈指数级增加为2^n。
2005-07-01 quant-ph
Subspace Leakage Error Randomized Benchmarking of Mølmer-Sørensen Gates
本文提出一种适配两量子比特Mølmer-Sørensen门的随机基准测试新方法，利用可控门相位生成Clifford操作，无需单比特操作即可量化门误差并区分子空间泄漏，在捕获离子量子计算机上实现$2.6\ imes10^{-4}$的门误差。
2025-10-10 physics.atom-ph quant-ph
Suppressing photon detection errors in nondeterministic state preparation
针对光子量子计算中粒子数分辨探测器（PNRDs）实验实现难且有偏置的问题，本研究通过调整非确定性门对应干涉仪的分束器、移相器角度抑制探测误差，并设计优化方法确定角度，可在控门成功概率的同时提升输出态保真度。
2024-07-10 quant-ph
Quantification and Characterization of Leakage Errors
我们提出了一个通用框架的量化和表征的泄漏错误时，量子系统被编码在一个更大的系统的子空间。要做到这一点，我们引入新的度量量化的相干和非相干特性所产生的错误，我们说明了这个框架与超导量子位相关的几个例子。特别是，我们提出了两个数量：泄漏和渗漏率，这与平均门保真度允许表征的平均性能的量子门在泄漏的存在下，并显示如何随机基准协议可以修改，使所有三个数量的Clifford门集的鲁棒估计。
2017-04-10 quant-ph
High-fidelity gates in a transmon using bath engineering for passive leakage reset
本文通过片上七阶切比雪夫滤波器将transmon泄漏态寿命降低三个数量级，同时保持量子比特寿命和门保真度，实现无源泄漏重置，将泄漏错误转化为可纠正错误。
2024-11-06 quant-ph
Leakage suppression for high-fidelity exchange gates and quantum simulation in superconducting circuits
National Laboratory of Solid State Microstructures, School of Physics, Nanjing University（南京大学固体微结构物理学院）；Shishan Laboratory, Suzhou Campus of Nanjing University（南京大学苏州校区石崑实验室）；Jiangsu Key Laboratory of Quantum Information Science and Technology, Nanjing University（南京大学江苏省量子信息科学与技术重点实验室）；Synergetic Innovation Center of Quantum Information and Quantum Physics, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学量子信息与量子物理协同创新中心）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）
针对超导量子比特中快速激发转移引起的泄漏问题，提出参数化DRAG（PDRAG）方法，通过单频率命令实现一阶和二阶导数校正，在保持交换相互作用的同时显著抑制泄漏，实验显示泄漏降低达5个数量级。
2026-11-06 quant-ph
Robustness of error-suppressing entangling gates in cavity-coupled transmon qubits
超导transmon量子位由于其长的相干时间和其可扩展到更大的量子位网络而构成用于量子信息处理的最有前途的平台之一。然而，它们的弱非谐谱导致多量子比特系统中的谱拥挤，这使得在避免泄漏错误的同时实现快速、高保真的门变得具有挑战性。为了应对这一挑战，我们使用了一种称为SWIPHT的协议[Phys. Rev. B 91，161405（R）（2015）]，该协议产生平滑、简单的微波脉冲，旨在通过频谱选择性抑制泄漏，而不牺牲门速度。在这里，我们确定SWIPHT是有效的参数制度，并证明在这些制度中，它系统地产生两个量子比特的门的量子数为腔耦合transmons在99.6%-99.9%的范围内，门时间快至23 ns。我们的研究结果是从完整的数值模拟，包括当前的实验水平的放松和退相。这些高结晶度持续在广泛的系统参数，包括许多目前的实验设置，是不敏感的小参数变化和脉冲缺陷。
2017-07-31 cond-mat.mes-hall quant-ph
Suppressing Counter-Rotating Errors for Fast Single-Qubit Gates with Fluxonium
针对fluxonium等低频量子比特在快速单量子比特门中因强驱动反向旋转分量导致的保真度下降问题，提出并演示了圆偏振驱动和相称脉冲两种互补缓解协议，将门保真度提升至超过99.997%，且相称脉冲平台无关、无需额外校准。
2024-06-12 quant-ph
Spectator Leakage Suppression via Invariant Subspace Engineering for CZ Gates in Superconducting Quantum Circuits
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；CAS Center For Excellence in Quantum Information and Quantum Physics（中国科学院量子信息与量子物理前沿卓越创新中心）；Suzhou Institute for Advanced Research, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学苏州高等研究院）；Institute of Artificial Intelligence, Hefei Comprehensive National Science Center（合肥综合性国家科学中心人工智能研究院）
该研究针对超导量子电路CZ门的spectator泄漏问题，提出基于可调耦合器的动态哈密顿量工程方法，实验将泄漏率抑制至10^-4量级，解决了频率排布与门保真度的权衡，为容错量子计算提供核心技术。
2026-08-18 quant-ph
Efficient Z-Gates for Quantum Computing
对于超导量子比特，微波脉冲驱动围绕布洛赫球的旋转。这些驱动器的相位可用于产生零持续时间的任意“虚拟”Z门，其与两个$X_{π/2}$门组合可产生任何SU（2）门。在这里，我们展示了如何最好地利用这些虚拟Z门来改进算法和纠正脉冲误差。我们进行随机基准测试，使用Clifford集的阿达玛和Z-门，并表明，每克利福德的错误减少与一组标准的有限持续时间的X和Y门。Z门可以校正弱非谐波量子比特的酉旋转误差，作为脉冲整形技术（如DRAG）的替代方案。我们调查泄漏，并表明，结合的DRAG脉冲整形，以尽量减少泄漏和Z门，以纠正旋转误差（DRAGZ）实现了13.3 ns的$X_{π/2}$门，其特征在于低误差（$1.95[3]\times 10^{-4}$）和低泄漏（$3.1[6]\times 10^{-6}$）。最终，泄漏受到量子位的有限温度的限制，但这个限制比由于退相干引起的脉冲误差小两个数量级。
2017-06-28 quant-ph
A complete Randomized Benchmarking Protocol accounting for Leakage Errors
随机基准测试允许有效地和可扩展地表征酉2-设计的平均误差，例如量子计算的物理候选上的Clifford群$\mathcal{C}$，只要系统中没有非计算泄漏水平。我们研究了泄漏误差对每个物理量子位的额外水平引起的随机基准测试的影响，并提供了一个修改后的协议，该协议允许在存在泄漏误差的情况下获得每个门的误差的可靠估计。我们评估的序列保真度的方差对应于有效的保真度估计所需的随机序列的数量。我们的协议允许门相关的错误通道，而不限于扰动。我们表明，我们的协议是兼容的交错随机基准和扩展到基准的任意门。该设置与超导transmon量子位以及其他系统相关。
2015-07-09 quant-ph
Character randomized benchmarking for non-multiplicity-free groups with applications to subspace, leakage, and matchgate randomized benchmarking
随机基准测试（RB）是确定实验量子门错误率的一种有效方法。然而，传统的RB仅限于形成酉2-设计的门集，例如Clifford群。最近引入的字符RB可以基准更一般的门使用技术从表示论;然而，到目前为止，这种方法只适用于“无多重性”的群体，这些群体的数学限制。本文将原特征标RB导子推广到非重数自由群的显式处理，并得到了一些应用。首先，我们推导出最近引入的子空间RB的严格版本，该子空间RB旨在表征一组在SWAP下对称的一个和两个量子比特门。其次，我们开发了一个新的泄漏RB协议，适用于更一般的门组。最后，我们推导出一个可扩展的RB协议的matchgate组，一组，如Clifford组是非普遍的，但成为普遍的，增加了一个额外的门。该示例提供了可扩展的非Clifford RB协议的少数示例之一。在所有这三种情况下，与现有的理论相比，我们的方法需要类似的资源，但要么提供了一个更准确的估计门保真度，或适用于更一般的门组。最后，我们讨论的潜力，和挑战，使用非多重性自由字符RB开发新的类的可扩展RB协议和方法的特征特定的门。
2021-02-01 quant-ph
Suppressing errors in analog logical rotation gates via balanced fusion
NVIDIA Corporation（英伟达公司）；AWS Center for Quantum Computing（亚马逊量子计算中心）；Institute for Quantum Information and Matter, California Institute of Technology（加州理工学院量子信息与物质研究所）
研究早期容错量子算法中模拟逻辑旋转门的误差问题，提出‘平衡融合’技术，通过改进对相干误差项积累的分析，将误差缩放提升至$O(p \phi^{1.5})$，提高小角度模拟逻辑旋转的可行性。
2026-07-24 quant-ph
Purcell-Engineered Hybrid Coupler for Leakage-Suppressed Robust CZ Gates
Zhejiang Qizhen Quantum Technology Co（浙江启真量子科技有限公司）；Institute of Quantum Sensing, Zhejiang University（浙江大学量子传感研究所）；Key Laboratory of Opto-electronic Technology, Ministry of Education, Beijing University of Technology（北京工业大学光电技术教育部重点实验室）；Hunan Normal University（湖南师范大学）
研究提出用于超导 CZ 门的珀塞尔工程混合耦合器，结合相干与泄漏选择性耗散。架构集成多子系统控制相互作用路径与耗散环境，经分析和模拟，相比单跨导耦合器降低泄漏、提高保真度，实现特定参数，证明工程耗散可补充传统方法并提供设计自由度。
2026-10-12 quant-ph
Spin-based all-optical quantum computation with quantum dots: understanding and suppressing decoherence
提出了一种利用半导体量子点实现量子计算的全光方案。量子存储器由存储在每个点中的多余电子的自旋表示。双量子比特门是通过开启不同量子点之间的trion-trion相互作用来实现的。利用泡利不相容原理，通过条件激光激发实现状态选择性。通过量子跳跃技术进行读出。我们分析了真实量子点中存在的主要缺陷：激子衰减、空穴混合和声子退相干对我们方案性能的影响。我们引入一个绝热门的程序，允许一个规避这些影响，并定量评估其保真度。
2003-04-04 quant-ph
Error budget of parametric resonance entangling gate with a tunable coupler
本文在可调耦合器架构中系统分析参量共振门的误差预算，识别非相干、泄漏、幅度和相位误差，发现非相干误差和泄漏分别是限制门保真度的第一和第二大因素，并提出可推广的误差预算方法。
2024-08-01 quant-ph
A Silicon Surface Code Architecture Resilient Against Leakage Errors
硅量子点中的自旋量子位由于其高量子位密度和与现有半导体技术的兼容性而成为大规模量子计算机最有前途的构建模块之一。高保真单量子比特门已经超过了像表面码这样的纠错码的阈值，而双量子比特门已经达到了98%的保真度，并且正在迅速改进。然而，还有其他类型的错误-如电荷泄漏和传播-可能发生在量子点阵列中，并且不能被量子纠错码纠正，使得它们即使在概率很小的情况下也具有潜在的破坏性。我们提出了一种硅量子点自旋量子比特的表面码结构，通过引入多电子介体点，该结构对泄漏错误具有鲁棒性。量子位点中的电荷泄漏通过电荷弛豫过程转移到介体点，然后使用连接到介体的电荷库来去除。然后，针对我们的硬件进行优化的稳定器检查周期可以消除残留物理误差之间的相关性。通过模拟，我们得到的电荷泄漏错误的表面码阈值，并表明，在我们的架构中，由于电荷泄漏错误的损害减少到一个类似的水平，通常的去极化栅极噪声。在我们的架构中，自旋泄漏错误仅限于辅助量子位，并且可以在量子纠错期间通过辅助量子位的重新初始化来移除，这也确保了我们的架构对自旋泄漏的鲁棒性。我们使用一个细长的介体点在整个量子点阵列中为电荷库、测量设备和控制栅极创建空间，从而提供设计中的可扩展性。
2019-12-02 quant-ph
Measuring and Suppressing Error Correlations in Quantum Circuits
量子纠错为大规模量子计算机提供了一条道路，但它是建立在对潜在错误特性的挑战性假设之上的。特别是，量子逻辑运算中独立错误的数学假设与错误源可能表现出强时间相关性的现实环境不一致。我们目前的实验，使量子线路中的操作之间的错误相关性的识别，仅使用投影测量在电路的末端。使用一个单一的捕获离子量子比特和工程噪声与可调的时间相关性，我们确定了一个明确的签名的顺序门之间的错误相关性随机组成的量子线路，并提取定量措施链接到潜在的噪声相关长度。通过将这些电路中的所有门替换为“虚拟”动态校正门（DCG），我们证明了即使在存在强相关噪声的情况下，顺序门之间的错误相关性的签名也类似于暴露于不相关噪声的标准门。应用于我们的实验的理论模型表明，常见的DCG抑制相关误差分量超过$270\times$与$95\%$的信心。使用块相关噪声，我们探讨了在虚拟水平上的有效误差相关长度的缩放，并表明DCG表现出的误差相关性与不相关噪声所产生的误差相关性无法区分。
2017-12-13 quant-ph
Leakage benchmarking with decohering subgroups in the presence of preparation and measurement errors
National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院）；University of Colorado, Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）；Center for Theory of Quantum Matter, University of Colorado, Boulder（科罗拉多大学博尔德分校量子物质理论中心）
该研究针对存在SPAM误差时量子比特泄漏与门保真度无法确定的问题，提出利用含相位退相干子群的随机基准测试结合SPAM保守边界的方法，实验验证了双传输子量子比特的泄漏基准测试并对比了传统方法的置信区间。
2026-10-15 quant-ph
Avoiding leakage and errors caused by unwanted transitions in Lambda systems
本文针对三能级 Lambda 系统中非预期跃迁导致的门保真度下降问题，提出通过静态失谐修改和脉冲校正调制（推广 DRAG 协议）来抑制非预期耦合，实现快速高保真度量子门操作。
2022-05-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Constructing Functional Braids for Low-Leakage Topological Quantum Computing
以Fibonacci任意子模型中CNOT门的构造为例，讨论了在拓扑量子计算中如何通过引入相位无关误差来显著减少泄漏误差.具体地说，我们在六个任意子的希尔伯特空间中构造了一个功能辫子，它可以交换两个相邻的任意子，同时保持编码的量子信息。对于任意子的$\sim$ 100个交换的辫子，泄漏误差是$\sim$ $10^{-10}$。应用辫子大大减少了一般的受控旋转门的建设中的泄漏错误。
2008-10-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Ultrafast Single Qubit Gates through Multi-Photon Transition Removal
通过消除多光子跃迁实现超快单量子比特门，显著降低泄漏误差并提高门保真度。
2025-11-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Closed-loop control of a GaAs-based singlet-triplet spin qubit with 99.5% gate fidelity and low leakage
半导体自旋量子位最近在相干时间和控制精度方面取得了重大进展，从而使单量子位性能与其他领先的量子位平台不相上下。这些进展大部分是基于同位素纯化硅制成的设备中的单自旋的微波控制。为了控制自旋，交换相互作用是一个额外的关键因素，这对高保真控制提出了新的挑战。在这里，我们展示了基于交换的GaAs双量子点双电子自旋量子比特的单量子比特门。使用仔细的脉冲优化和闭环调谐，我们实现了随机基准保真度的$(99.50 \pm 0.04)\%$和泄漏率的$0.13\%$的计算子空间。这些结果为GaAs和其他材料中单重态-三重态量子比特的微波无控制开辟了新的前景。
2021-01-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Pulse Shaping for Ultra-Fast Adiabatic Quantum Gates
本文提出延迟泄漏抑制（DLR）技术，通过时间延迟重复控制信号抑制基带控制中的泄漏，实现自旋量子比特间超快绝热CZ门，在9.4 ns内保真度超过99.9%。
2025-08-04 quant-ph
Fidelity and leakage of Josephson qubits
量子信息的单位是量子比特，即二维希尔伯特空间中的矢量。另一方面，量子硬件通常在更高维度的向量空间的二维子空间中操作。更高量子态的存在可能影响量子信息处理的准确性。在这封信中，我们将展示如何处理基于小约瑟夫森结的器件中的{ \em量子泄漏}。虽然存在较高的电荷状态的结降低了在栅极操作的保真度，我们证明，可以通过适当的设计和操作的门，误差最小化。
1999-06-18 cond-mat quant-ph
Simple Circuits for Exact Elimination of Leakage in a Qubit Embedded in a Three-level System
泄漏错误通过将量子位耦合到其他能级而损坏量子位。多年来，已经开发了几种理论方法来处理这种错误的基础上微扰参数。在这里，我们提出了一个不同的策略：我们使用一系列的有限旋转门，以准确地消除泄漏错误。最近提出的三重量子点中的电荷四极量子比特说明了这种策略，其中有两个逻辑状态来支持量子比特和一个泄漏状态。我们在三能级系统中发现了一个su（2）子代数，并利用该子代数证明了理想的Pauli x和z旋转可以由实验上可用的哈密顿量的两个或三个传播子产生，这对单比特门是普适的.所提出的策略不需要额外的脉冲，是独立的误差幅度，并可能减少实验开销。此外，失谐量波动的大小可以估计的基础上的精确解。
2017-12-14 quant-ph
Evaluating the Resilience of Variational Quantum Algorithms to Leakage Noise
随着我们进入构建实用量子计算机的时代，抑制不可避免的噪声以完成可靠的计算任务将是首要目标。泄漏噪声，作为泄漏到量子比特子空间之外的振幅群体，是错误校正方法无法处理的特别有害的错误源。然而，这种噪声对变分量子算法（VQA）性能的影响，是一种自然抵抗各种噪声的近期量子算法，目前还不清楚。在这里，{我们考虑一个典型的场景，广泛使用的硬件高效的anomaly和泄漏的出现在两个量子位门}，观察泄漏噪声通常会降低VQA的表达能力。此外，我们基准泄漏噪声对VQA在现实世界的学习任务的影响。结果表明，无论是数据拟合还是数据分类，泄漏噪声通常都会对训练过程和最终结果产生负面影响。我们的研究结果有力地证明了VQA在大多数情况下容易受到泄漏噪声的影响，这意味着泄漏噪声必须得到有效的抑制才能实现实际的量子计算应用，无论是短期量子算法还是长期纠错量子计算。
2022-09-30 quant-ph
Fast quantum gate design with deep reinforcement learning using real-time feedback on readout signals
提出一种基于双智能体深度强化学习的无模型量子门设计算法，利用硬件实时读出信号反馈，在匹配默认门保真度和泄漏率的同时将门速度提升两倍。
2023-05-02 quant-ph
Suppressing the geometric dephasing of Berry phase by using modified dynamical decoupling sequences
传统的动态解耦方法虽然具有抵抗低频噪声引起的动态失相的能力，但不适用于抑制参数空间中几何环扰动引起的残余几何失相。这阻碍了基于量子操纵的几何量子门精度的进一步提升。在本文中，我们设计了两种改进的动力学解耦方案来抑制残留的几何失相。进一步的数值模拟验证了我们格式的有效性。
2017-03-16 quant-ph
Finite-blockade dynamics of a three-qubit ccz gate in neutral-atom arrays
Indian Institute of Technology Roorkee（印度理工学院鲁尔基分校）
本文理论研究了对称三中性原子系统中有限阻塞对三量子比特CCZ门的影响，通过对称性适配哈密顿量分析门动力学，识别出高保真、快速且低泄漏的最优工作区域，并量化了主要误差机制，为多量子比特量子计算提供了实用指南。
2026-09-11 quant-ph
Leakage Suppression in Quantum Control via Static Parameter Offsets
Key Laboratory of Atomic and Subatomic Structure and Quantum Control (Ministry of Education), Guangdong Basic Research Center of Excellence for Structure and Fundamental Interactions of Matter, and School of Physics, South China Normal University（原子与亚原子结构及量子控制重点实验室（教育部），广东省物质结构与基本相互作用卓越研究中心，华南师范大学物理学院）；Guangdong Provincial Key Laboratory of Quantum Engineering and Quantum Materials, Guangdong-Hong Kong Joint Laboratory of Quantum Matter, and Frontier Research Institute for Physics, South China Normal University（广东省量子工程与量子材料重点实验室，广东-香港量子物质联合实验室，华南师范大学前沿物理研究院）
本文提出通过静态参数偏移主动抑制量子控制中的泄漏误差，无需修改原有控制框架或增加时间开销，有效提升单量子比特门保真度和多级系统状态转移精度。
2026-04-04 quant-ph
State leakage during fast decay and control of a superconducting transmon qubit
超导约瑟夫森结量子比特构成了许多应用的主要当前技术，包括可扩展的量子计算机和热器件。这种系统的理论建模通常在两级近似内完成。然而，精确的理论建模需要考虑更高的激发态的影响，而不将系统限制在二能级量子比特子空间。在这里，我们研究的动力学和控制的超导transmon使用数值精确的随机刘维尔-冯诺依曼方程的方法。我们重点研究了从理想二能级子空间中态泄漏对浴诱导衰变和单量子比特门操作的作用。我们发现显着的短时间的状态泄漏，由于强耦合到浴。我们量化了单量子比特门中的泄漏误差，并证明了在退相干存在的情况下，用DRAG控制五电平transmon来抑制泄漏误差。我们的研究结果预测的两级近似和可能的内在约束的量子比特动力学和控制的实验相关的参数集的准确性的限制。
2020-11-20 quant-ph
Practical implications of SFQ-based two-qubit gates
由于从室温生成/路由每个量子位的微波控制脉冲的巨大成本，当今超导量子计算机的可扩展性受到限制。工业界和学术界的一个活跃研究领域是将经典控制器推向稀释制冷机，以提高量子计算机的可扩展性。超导单通量量子（SFQ）是一种经典的逻辑技术，具有低功耗和超高速，因此是一个有前途的候选人在冰箱经典控制器具有最大的可扩展性。先前的工作已经展示了基于高保真SFQ的单量子位门。然而，基于SFQ的多量子比特门的研究却很少，这是实现基于SFQ的通用量子计算所必需的。在本文中，我们提出了第一个基于SFQ的双量子比特门的全面分析。我们的观察结果表明，基于SFQ的两量子比特门往往有很高的泄漏到量子比特非计算子空间，这提出了严峻的设计挑战。我们表明，尽管存在这些挑战，我们可以通过仔细设计最佳控制方法和量子位架构来实现高保真度的门。我们开发了抑制泄漏的最佳控制方法，并研究了各种减少泄漏的量子位架构。在仔细设计了我们的SFQ友好量子系统后，我们证明了它可以实现与基于微波的量子系统相似的门保真度和门时间。本文的结果表明：（1）基于SFQ的通用量子计算是可行的和有效的;（2）SFQ是一种很有前途的量子机经典控制器设计方法，因为它可以在保持门保真度和性能的同时提高可扩展性。
2022-02-03 quant-ph
Impact of leakage on the dynamics of a ST$_0$ qubit implemented in a Double Quantum Dot device
Tecnun - University of Navarra（塔库纳-纳瓦拉大学）；Donostia International Physics Center（圣塞巴斯蒂安国际物理中心）；Cavendish Laboratory, Department of Physics, University of Cambridge（剑桥大学物理系卡文迪许实验室）；Hitachi Cambridge Laboratory（日立剑桥实验室）
研究双量子点器件中ST₀量子比特动力学受泄漏影响，揭示泄漏对相位偏移和旋转精度的影响，为提升量子计算相干性和容错算法提供理论支持。
2026-02-27 quant-ph
Optimization of the resonator-induced phase gate for superconducting qubits
谐振器诱导相位门是一种双量子位操作，其中驱动总线谐振器在量子位上诱导等效于有效$ZZ$相互作用的状态相关相移。原则上，门的色散性质为量子位参数提供了灵活性。然而，驱动器可能会导致谐振器和量子位泄漏，其物理特性无法使用现有的Jaynes-Cummings或Kerr模型完全捕获。本文采用基于约瑟夫森非线性的从头算模型来研究transmon量子比特。从头算分析与Kerr模型在弱驱动色散区捕获有效的$ZZ$相互作用方面吻合得很好。此外，然而，它揭示了许多涉及高激发量子位态的泄漏跃迁。我们分析了这种新型泄漏通道背后的物理学，展示了与特定量子比特谐振器频率碰撞的联系，并制定了一个器件参数优化计划。我们表明，这种类型的泄漏可以大大抑制使用非常弱的非谐波transmons。特别是，较弱的量子位非谐性减轻了碰撞密度和泄漏幅度，而较大的量子位频率使碰撞仅在与实验无关的大非谐性下发生。我们的工作是广泛适用于弱非谐transmon量子比特耦合到线性谐振器的物理。特别是，我们的分析确认和概括的测量引起的状态转换中指出的Sank等人。（物理评论快报。117，190503），并为强驱动谐振器诱导的相位门实现和强驱动色散量子比特测量奠定了基础。
2021-10-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Quantum-control approach to realizing a Toffoli gate in circuit QED
我们研究了用量子控制方法在电路QED系统中实现超导量子比特的Toffoli门。从优化的分段恒定控制场作用于所有量子位和量子位之间XY型耦合的典型强度开始，我们证明了最佳门的性能只受到具有微波驱动的典型截止频率的这些场的“低通”滤波的轻微影响。将我们自己限制在控制场幅度的范围内，对于该范围，物理量子比特的非计算状态的泄漏被严重抑制，我们理论上预测，在没有退相干和泄漏的情况下，在75 ns内可以实现Toffoli门，其本征结晶度高于90%，而结晶度高于99%可以在大约140 ns内达到。
2012-01-28 quant-ph
Two-Qubit Gates for Resonant Exchange Qubits
一种新的方法来单量子比特操作使用交换相互作用的单电子在门定义的量子点最近被证明：共振交换量子比特。我们表明，两个量子位操作，特别是CPHASE门，可以非常直接地在谐振交换量子位之间进行，使用单个交换脉冲。这与用于交换量子位的最佳已知协议形成鲜明对比，其中这种门需要许多脉冲，使得可以克服由交换相互作用引起的泄漏过程。对于谐振交换量子位，简单的两量子位门是可能的，因为在这种操作模式下，能量守恒抑制了泄漏。
2013-04-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Leakage mitigation for quantum error correction using a mixed qubit scheme
泄漏错误将量子比特从计算子空间中取出，如果不解决，则会累积。泄漏的量子比特将降低量子纠错协议的有效性，这是由于实现泄漏减少电路的成本以及泄漏状态与量子比特状态相互作用所造成的危害。由拉曼门驱动的离子阱量子比特在编码在可以泄漏的磁不敏感超精细状态中的量子比特和编码在不能泄漏的电子自旋的磁敏感塞曼状态中的量子比特之间具有自然选择。在我们以前的工作中，我们比较了这两个量子比特的情况下的复曲面代码与去极化泄漏误差模型，并发现，对于磁场噪声的标准偏差小于32 $μ$ G的$^{174}$ Yb $^+$塞曼量子比特优于$^{171}$ Yb $^+$超精细量子比特。在这里，我们研究了一个物理动机的泄漏误差模型的基础上，通过Molmer-Sorenson门离子相互作用。我们发现，这大大提高了超精细量子比特的性能，但塞曼量子比特是更有效的磁场噪声的标准偏差小于10 $μ$ G。在这些低磁场下，我们发现最好的选择是混合量子位方案，其中超精细量子位是辅助，并且在不需要额外的泄漏减少电路的情况下处理泄漏。
2019-05-06 quant-ph
Suppressing spurious transitions using spectrally balanced pulse
Beijing Academy of Quantum Information Sciences（北京量子信息科学研究院）；Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心）；University of Cologne（科隆大学）
本研究提出一种频谱平衡脉冲技术，用于抑制超导量子比特中的虚假转换，显著降低量子门误差并提高操作保真度。
2026-01-16 quant-ph
