Parity-assisted generation of nonclassical states of light in circuit quantum electrodynamics
提出了一种在多模微波腔中产生光的非经典态的方法。我们的方法考虑了发生在由两个扩展腔和一个超强耦合光物质系统组成的系统中的双光子过程。在特定的共振条件下，我们的方法产生，在一个确定性的方式，产品状态的不相关的光子对，贝尔态，W态。我们证明了改进的生成时间时，增加多模腔的数量，并证明了真正的多体纠缠态的产生时，耦合的辅助系统，每个腔。最后，我们讨论了我们的建议在电路量子电动力学的可行性。
2018-08-21 quant-ph
Optimal Control for Open Quantum System in Circuit Quantum Electrodynamics
本文基于庞特里亚金极大值原理提出开放量子系统最优控制框架，通过求解有耗LC电路的朗之万方程设计能量和时间高效的脉冲，在信噪比上达到与纵向耦合方案相当的水平，显著提升电路量子电动力学中的量子比特读出效率。
2024-12-28 quant-ph
Observing quantum synchronization blockade in circuit quantum electrodynamics
高品质因数、强非线性和广泛的设计灵活性使超导电路成为研究量子体系中深层同步现象的理想平台。最近\cite{Loerch-2017}预言能量量子化和守恒可以阻止两个相同的弱耦合非线性自振子的同步。在这里，我们提出了一个约瑟夫森结电路实现这样一个系统，随着一个简单的零差测量方案，以观察这种效果。我们还表明，在有限的失谐，相位同步发生，两个振荡器纠缠在稳态所见证的对数负的积极性。
2017-06-15 quant-ph
Simulating Compact Quantum Electrodynamics with ultracold atoms: Probing confinement and nonperturbative effects
近年来，人们对物质和规范场的量子场论效应的模拟产生了浓厚的兴趣。在最近的工作[物理学。107，275301（2011）]已经提出了一种使用玻色-爱因斯坦凝聚体来模拟紧凑量子电动力学（cQED）的方法。我们提出了另一种方法，它依赖于单个原子在光晶格，携带2l+1内部水平，这迅速收敛到cQED作为l的增加。这使得cQED在2+1维的弱耦合和强耦合机制的模拟，从而允许探测限制以及其他非微扰效应的理论。我们提供了一个明确的建设的情况下，l=1，这是足以模拟两个外部静电荷之间的约束效果。
2012-09-20 cond-mat.quant-gas hep-th quant-ph
Deterministic amplification of Schroedinger cat states in circuit quantum electrodynamics
提出了一种基于最优状态转移的确定性放大光子薛定谔猫态的动力学方案。该方案可以在强耦合量子位腔系统中实现，并且非常适合于最先进的超导电路的能力。理想的分析方案进行比较与开放的Jaynes-Cummings模型与现实的设备参数的完整模拟。这种放大工具可用于非经典连续变量态的实际量子信息处理。
2015-08-05 quant-ph
Circuit quantum electrodynamics: A new look toward developing full-wave numerical models
使用电路量子电动力学架构构建的设备是当前正在追求的开发量子信息处理硬件的最流行的方法之一。尽管在过去的二十年中已经取得了重大进展，但仍然存在许多限制制造系统性能的技术问题。由于缺乏严格的数值模拟方法，解决这些问题变得困难。这项工作开始解决这个问题，提供一个新的数学描述的最常用的电路量子电动力学系统之一，一个transmon量子比特耦合到微波传输线。表达在三维矢量场，我们的新模型更适合开发数值求解器比文献中常用的电路元件描述。我们提出了我们的新模型的量子化的细节，并推导出耦合场transmon系统的量子运动方程。这些结果可用于开发全波数值求解器在未来。为了使这项工作更容易为工程界所接受，我们假设只接受了有限的量子物理学培训，并在整个推导过程中提供了许多背景细节。
2021-04-14 quant-ph
New Structural Quantum Circuit Simulating a Toffoli Gate
Toffoli门（$C^{n}$ -NOT门）被认为是量子计算中一种重要的幺正门，并通过由$C^{2}$ -NOT门组成的量子线路进行了模拟。本文提出了一种新的$C^{2}$ -NOT门结构的量子线路，在$m=2^{n}$（$n=1,2,...$）条件下模拟$C^{2m+1}$ -NOT操作.该电路由称为多量子位门（MQG）的单元组成，每个单元同时对$3m$量子位执行$m$ $C^{2}$ -NOT操作。同时操作消除了单独操纵量子位的需要，而这在传统的量子线路中是需要的。因此，所提出的电路代表了一个更现实的操作模式，为实际的计算系统。一个核磁共振实现电路的MQG操作的可行性，为实际系统的演示。
2005-12-02 quant-ph
High-performance parallel classical scheme for simulating shallow quantum circuits
最近，恒定深度的量子线路被证明在解决某些问题时比经典电路更强大，例如，关于对称二进制矩阵的二维（2D）隐藏线性函数（HLF）问题。为了进一步研究经典计算模型和量子计算模型之间的边界，本文提出了一种高性能的两阶段经典方案来解决二维HLF问题的全采样变体，该方案将传统的经典并行算法和基于门的经典电路模型相结合，用于精确模拟目标浅量子线路。在合理的参数假设下，理论分析表明，对于大多数问题实例，我们的经典模拟器比近期量子处理器消耗更少的运行时间。此外，我们展示了典型的全连接的二维网格实例，通过适度的FPGA电路，并表明我们设计的并行方案是一个实际的可扩展的，高效的和操作方便的工具，用于模拟和验证当前的量子硬件执行的图状态电路。
2021-03-01 quant-ph
Quantum Channel Construction with Circuit Quantum Electrodynamics
量子信道可以描述量子力学允许的所有变换。我们提供了一个明确的通用协议来构建所有可能的量子信道，使用一个量子比特的辅助量子非破坏读出和自适应控制。我们的构造在物理资源和电路深度方面都是高效的，并且可以使用超导电路和各种其他物理平台进行演示。量子信道的构建有许多应用，包括系统稳定和量子纠错、马尔可夫和奇异信道模拟、广义量子测量的实现以及更通用的量子仪器。任意量子信道的有效构建为量子控制、量子传感和信息处理任务开辟了令人兴奋的新可能性。
2016-11-10 quant-ph
An Introduction to Superconducting Qubits and Circuit Quantum Electrodynamics
电路量子电动力学的概念的一个子集进行审查，作为参考的轴子暗物质实验（ADMX）社区的一部分，第二届研讨会上的微波腔和探测器的轴子研究。讨论了LC电路的经典拉格朗日函数和哈密顿函数，以及耦合到谐振器或腔的弱非谐量子比特的黑箱电路量子化方法。
2017-08-19 physics.ins-det quant-ph
Quantum heat diode versus light emission in circuit quantum electrodynamical system
本文基于电路QED双光子Rabi模型设计热二极管，发现其在失谐超强耦合下性能更优，并通过光子探测率的非互易性揭示热二极管行为的量子光学机制。
2023-04-04 quant-ph
Hybrid teleportation via entangled coherent states in circuit quantum electrodynamics
我们提出了一个确定性的方案，通过超导电路中的连续变量纠缠态传送一个未知的量子比特。量子比特是超导二能级系统，二分量子信道是两个腔之间的光子纠缠相干态。在腔模中，对固体和光子混合态进行Bell测量，将离散变量的未知电子态转换为连续变量的光子猫态。该方案进一步使量子信息处理的应用，如验证和错误检测方案的纠缠相干态的电路QED相同的架构。最后，在腔态的自克尔可调谐性的动力学方法已被研究，以最大限度地减少自克尔失真和所有必要的成分被证明是实验可行的最先进的超导电路。
2015-09-09 quant-ph
Variational tight-binding method for simulating large superconducting circuits
我们推广固态紧束缚技术的频谱分析的大型超导电路。我们发现紧束缚态比电荷基态更适合于近似低能激发，如电流镜电路的有趣例子所示。紧束缚的使用可以显着降低收敛到真实谱所需的希尔伯特空间维数，并允许精确模拟电荷基对角化无法达到的较大电路。
2021-04-29 quant-ph
Observation of three-state dressed states in circuit quantum electrodynamics
我们研究了直接耦合到传输线的transmon量子比特的微波响应。在transmon量子比特中，由于其弱非谐性，单个驱动场可以产生涉及两个以上裸态的修饰态。我们证实了形成的三态修饰态通过观察所有的六个相关的拉比边带，这似乎是放大或衰减的探测场。实验结果再现与良好的精度，结合量子比特和微波之间的辐射耦合的理论模型。
2013-06-28 quant-ph
Simulating Quantum Circuits by Shuffling Paulis
NISQ时代量子器件的验证需要对大噪声量子线路进行快速经典模拟。我们提出了一种基于稳定器形式的算法，可以有效地模拟有噪声的稳定器电路。此外，该协议可以有效地模拟大量的多量子比特混合状态，这些混合状态不是稳定状态的混合。这些“束缚态”的存在以前只在像qutrits这样的奇维系统中才知道。该算法还具有良好的性能，去极化噪声电路的模拟速度比酉电路快得多。这项工作建立在Bennink等人（Phys.Rev.A95，062337）的类似算法上，并利用Pashayan等人（Phys.Rev.Lett.2005）的框架。115，070501）。
2018-04-15 quant-ph
Reducing Spontaneous Emission in Circuit Quantum Electrodynamics by a Combined Readout/Filter Technique
量子比特的物理实现可能对环境耦合极其敏感，这可能导致退相干。虽然努力保护，耦合到环境是必要的，以测量和操纵量子位的状态。因此，具有长量子位能量弛豫时间的目标与实现高保真量子位控制和测量的目标相竞争。在这里，我们提出了一种方法，集成滤波技术，保持超导量子比特的寿命与色散耦合的量子比特的微波谐振器的控制和测量。其结果是一个紧凑的电路，可以保护量子比特免于自发丢失到环境中，同时还保留了执行快速，高保真读出的能力。重要的是，我们表明该设备在一个制度，是可以达到与当前的实验参数，并提供了一个具体的例子超导量子比特电路量子电动力学。
2015-10-20 quant-ph
Broadband Filters for Abatement of Spontaneous Emission in Circuit Quantum Electrodynamics
快速、高保真地读出量子比特（qubit）的能力对于构建量子计算机的目标至关重要。然而，将快速测量通道耦合到超导量子位通常也通过自发发射加速其弛豫。在这里，我们使用阻抗工程来设计一个滤波器，通过该滤波器，光子可以容易地以腔频率而不是量子比特频率离开谐振器。我们实现这种宽带滤波器在片上和片外配置。
2015-10-29 quant-ph
Engineering dissipation with resistive elements in circuit quantum electrodynamics
耗散工程的重要性范围从通用量子计算到非平衡量子热力学。近年来，越来越多的理论和实验研究表明，这一主题与电路量子电动力学的相关性，电路量子电动力学是量子计算机竞赛的主要平台之一。本文讨论了如何通过在超导量子比特网络中插入电阻元件来模拟热浴。除了从教学角度回顾电阻作为具有Johnson-Nyquist噪声的热浴的唯象和微观模型外，本文还介绍了弱耦合极限的一些新结果，表明开放量子系统的最常见的例子可以通过电容耦合的超导量子比特和电阻来模拟。该手稿的目的，写在脑海中的广大观众，是一个指导性的教程，如何推导和表征一般耗散超导电路与电容耦合的哈密顿量，并审查最相关和专题的理论和实验工作集中在电阻元件和耗散工程。
2021-10-22 quant-ph
Strong Intrinsic Longitudinal Coupling in Circuit Quantum Electrodynamics
本文在电路量子电动力学中实现transmon与微波谐振器间的强本征纵向耦合，耦合率超所有衰减率一个数量级，达强耦合区，可促进高连通量子硬件及引力退相干研究。
2025-04-19 quant-ph
Circuit Quantum Electrodynamics
宏观层次的量子力学效应在20世纪80年代首先在基于约瑟夫森结的超导电路中被探索。在过去的二十年中，量子信息科学的出现加强了对使用这些电路作为量子信息处理器中的量子比特的研究。超导量子比特可以与微波光子（存储在超导电路中的量子化电磁场）进行强烈且可控的相互作用，这一认识导致了电路量子电动力学（QED）领域的创建，这是本文的主题。虽然原子腔QED激发了电路QED的许多早期发展，但后者现在已经成为一个独立和蓬勃发展的研究领域。电路QED允许在量子水平上以前所未有的细节研究和控制光-物质相互作用。它也在目前所有用超导电路处理量子信息的方法中起着至关重要的作用。此外，电路QED使研究与微波光子相互作用的混合量子系统成为可能。在这里，我们回顾超导量子比特的相干耦合到微波光子在高品质振荡器集中在Jaynes-Cummings模型的物理，它的色散极限，在这个系统中的光-物质相互作用的不同制度。我们讨论了超导电路与其环境的耦合，这对于电路QED中的相干控制和测量是必要的，但这也必然会导致退相干。色散量子比特读出，在几乎所有的电路QED实验的核心成分，也被描述。在介绍了电路QED的核心概念之后，我们讨论了这些概念在量子信息处理和量子光学中的重要应用。
2020-05-26 quant-ph
Free Mode Removal and Mode Decoupling for Simulating General Superconducting Quantum Circuits
超导量子线路是通用量子计算机的主要候选者之一。设计新颖的量子位和多量子位超导电路需要能够模拟和分析一般电路的特性。特别是，在transmon方法之外，我们不能对非谐性做出假设，从而排除了黑盒量化方法，并需要正式的电路量化方法。我们考虑并解决了模拟一般超导电路所涉及的两个问题。其中一个问题是处理电路中的自由模式，即在哈密顿量中没有势项的电路模式。另一个问题是电路尺寸，即模拟强耦合多模电路的挑战。我们用来解决这些问题的主要数学工具是量子力学中的线性正则变换。我们解决的第一个问题，给出了一个可证明是正确的算法，通过执行一个线性正则变换，完全解耦的自由模式从其他电路模式，以消除自由模式。我们解决了第二个给出了一系列不同的线性正则变换，以减少模间耦合，从而减少了问题的弱耦合的情况下，大大减轻了经典模拟的开销。我们基准我们的去耦方法，通过将它们应用到两个电感耦合的磁通量子比特的电路，获得几个数量级的希尔伯特空间的大小，需要模拟减少。
2021-05-05 quant-ph
Parametric Stability Analysis for Circuit Quantum Electrodynamical Hardwares
针对transmon量子比特在强参数驱动下的无序动力学问题，结合Floquet理论与数值模拟研究电路QED的稳定区域，揭示参数共振阈值及制造参数敏感性，为量子硬件相关性能阈值提供参考。
2025-05-19 quant-ph
Method for simulating open-system dynamics using mid-circuit measurements on a quantum computer
提出一种利用中间电路测量和重置在量子计算机上模拟开放电子系统动力学的方法，无需额外量子比特，并在IBM量子计算机上验证，可普遍适用。
2025-06-18 quant-ph
Resonant Schrödinger Cat States in Circuit Quantum Electrodynamics
我们提出一种利用连续驱动量子比特在超导谐振器中快速生成薛定谔猫态的方案，无需色散区域或双光子驱动，并通过解析分析与数值模拟验证了其可行性。
2024-01-13 quant-ph
Broadband Bandpass Purcell Filter for Circuit Quantum Electrodynamics
针对电路 QED 中 Purcell 滤波器保护量子比特与限制读取带宽的矛盾，提出并实验实现基于传输线的多级带通 Purcell 滤波器，兼顾寿命保护、宽带测量与多路复用容量。
2023-07-18 quant-ph
Quantum circuits for simulating linear interferometers
受量子工作量证明协议启发，研究人员提出基于二次量子化的数字量子线路模拟线性光学干涉仪的方法，给出资源复杂度，还推出可生成对应线路的Aquinas软件包并给出实例。
2025-09-04 quant-ph
Enhancement and state tomography of a squeezed vacuum with circuit quantum electrodynamics
研究了耗散和非经典驱动作用下一般四次相互作用哈密顿量的动力学。我们表明，这种情况下，可以实现与级联超导腔量子比特系统在强色散制度的设置类似于最近的实验。在耗散的存在下，我们发现，一个有效的Hartree型解耦与福克-普朗克方程产生一个很好的近似。我们发现定态近似为一个压缩真空，它被腔的$Q$ -因子增强，但被相互作用守恒。因此，量子位的非线性，并没有显着影响高度压缩腔内微波场，但对于一系列的现实参数，使巡回压缩场的特性。
2015-07-15 quant-ph
Solving search problems by strongly simulating quantum circuits
使用经典计算机模拟量子线路可以让我们分析量子算法的内部工作原理。最完整的模拟类型，即强模拟，通常被认为是低效的。然而，几个有效的强模拟技术是已知的有限的家庭的量子线路，我们开发了一个额外的技术在这篇文章中。此外，我们表明，强模拟算法执行另一项基本任务：解决搜索问题。有效的强模拟技术允许解决一类搜索问题的计数和有效地找到。这增强了强模拟方法的实用性，已知的或尚未发现的，并扩展了已知的有效模拟的搜索问题的类别。将强模拟与搜索问题联系起来也限制了高效强模拟电路的计算能力;如果它们可以解决$\mathrm{P}$中的所有问题，这将意味着复杂性层次$\mathrm{P} \subseteq \mathrm{NP} \subseteq # \mathrm{P}$的崩溃。
2012-09-26 quant-ph
Simulating Quantum Circuits with Tree Tensor Networks using Density-Matrix Renormalization Group Algorithm
本文将DMRG量子电路模拟从MPS扩展到TTN，通过变分压缩近似演化态，并在随机电路和QAOA上验证其内存与保真度优势。
2025-08-28 quant-ph
Simulating dynamics of RLC circuits with a quantum differential-algebraic equations solver
IBM Research（IBM研究院）
本文提出一种量子算法，用于模拟包含电阻、电感和电容的RLC电路动力学，通过量子态编码电压和电流值，实现指数级加速，证明了该问题的BQP难性。
2026-04-29 quant-ph
Applications of the Fokker-Planck equation in circuit quantum electrodynamics
本文研究了几个非线性开放量子系统稳态行为的精确解，这些系统可应用于电路量子电动力学领域。利用广义P-表象中的Fokker-Planck方程，我们研究了两个基本模型的解析解。首先，我们解决了耦合到近似transmon量子位的线性腔的稳态响应，并使用此解决方案来研究弱和强驱动机制，使用腔场和transmon场的矩的解析表达式，以及transmon的Husimi Q函数。其次，我们重新审视了量子Duffing振子的精确解，该振子同时受到相干和参数驱动，同时也经历了单个光子和成对光子的退相干。我们使用这个解决方案来讨论薛定谔猫态的稳定化和压缩态的产生在参量放大器中，除了研究量子系统的不同相位的Q函数。超导电路领域具有很强的非线性和耦合性，提供了一种新的参数机制，在这种机制中，回到这些精确的量子光学方法可以提供有价值的见解。
2016-12-23 quant-ph
Inducing Non-Classical Lasing Via Periodic Drivings in Circuit Quantum Electrodynamics
我们展示了如何将一对超导量子比特耦合到微波腔模，以设计一个单原子激光器，将光发射到非经典状态。我们的方案依赖于通过量子比特能量的周期性调制来修整量子比特-场耦合。在修饰基中，第一个量子比特的辐射衰变成为一种有效的非相干泵浦机制，将能量注入系统，从而使耗散对我们有利。第二个辅助量子位用于塑造腔内的衰变，以这种方式，在腔模的压缩基础上发生激光。我们用平均场论和精确计算描述了系统的特征.我们的工作在电路量子电动力学中压缩和纠缠的产生以及耗散多体相变的研究中可能有应用。
2014-02-03 quant-ph
Microwave-Induced Amplitude and Phase Tunable Qubit-Resonator Coupling in Circuit Quantum Electrodynamics
在电路量子电动力学体系结构中，可以通过外部电场和磁场控制超导量子比特的谐振频率和与微波场模式的耦合，以探索宽参数范围内的量子比特-光子动力学。在这里，我们通过实验证明和分析了一个方案，用于调谐之间的耦合transmon量子比特和微波谐振器使用一个单一的相干驱动音。我们将transmon视为一个三能级系统，量子比特子空间由基态和第二激发态定义。如果驱动频率与谐振器和量子比特频率之间的差匹配，则诱导Jaynes-Cummings型相互作用，其在幅度和相位上都是可调谐的。我们表明，在我们的设置中可以实现约10 MHz的耦合强度，仅受transmon量子位的非谐性的限制。该方案已成功地用于产生具有受控时间形状的微波光子[Pechal等人，Phys.Rev.X4，041010（2014）]，并且可以直接用超导量子器件实现，该超导量子器件具有更大的非谐性以获得更高的耦合强度。
2015-02-12 quant-ph
Cross Kerr Effect Induced by Coupled Josephson Qubits in Circuit Quantum Electrodynamics
提出了一种通过超导传输线谐振器与耦合器的相互作用实现两个超导传输线谐振器（TLR）之间交叉克尔非线性的方案。耦合器由两个超导电荷量子比特通过超导量子干涉器件相互连接而成。当被适当地驱动时，耦合器可以在两个TLR之间感应非常强的交叉相位调制（XPM），这是由于其N型能级结构以及随之而来的在其最低状态下的电磁感应透明性。我们设计的灵活性可以导致各种TLR间耦合配置。所得到的交叉克尔系数足够大，允许许多重要的量子操作中，只有很少的光子参与。我们进一步表明，该计划是非常强大的对固态电路中的波动。我们的数值计算表明，与所提出的XPM的强度相比，由耦合器的退相干引起的吸收和色散非常小。
2010-12-24 quant-ph
Simulating arbitrary Gaussian circuits with linear optics
玻色子模的线性正则变换对应于高斯幺正，其包括由多端口无源干涉仪实现的无源线性光学变换和由非线性放大介质实现的有源Bogoliubov变换。作为布洛赫-弥赛亚定理的结果，任何高斯幺正都可以分解成一个被动干涉仪，然后是一层单模挤压器和另一个被动干涉仪。在这里，它展示了如何规避对主动转换的需求。也就是说，我们提供了一种技术来模拟采样的联合输入和输出分布的任何高斯电路与被动干涉，提供双模压缩真空状态可作为一个先验资源。在该过程的核心，我们利用了部分时间反转下的分束器模拟双模挤压器的事实，这使得可以在没有任何非线性光学介质的情况下访问任意高斯电路。这产生，特别是，一个程序与线性光学模拟扩展玻色子采样实验，其中光子共同传播通过任意多模高斯电路，随后由输出光子图案的检测。
2018-12-11 quant-ph
Method for identifying electromagnetically induced transparency in a tunable circuit quantum electrodynamics system
电磁感应透明（EIT）已经在原子系统中实现，但满足由超导电路制成的人造原子的EIT条件是一项更困难的任务。在这里，我们报告的EIT在一个可调谐的三维transmon探测腔传输的实验观察。为了满足EIT条件，我们利用腔对传输子态的影响来调节传输子的阻尼率。从实验观察，我们清楚地确定EIT和Autler-Townes分裂（ATS）制度，以及过渡制度之间。实验数据还表明，由Akaike信息准则确定的阈值$Ω_{\rm AIC}$比由EIT理论给出的阈值$Ω_{\rm EIT}$更能描述EIT-ATS跃迁.
2016-05-28 quant-ph
Nonreciprocal quantum information processing with superconducting diodes in circuit quantum electrodynamics
University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）
本文提出利用超导二极管作为非互易元件，实现非互易量子比特耦合和量子纠缠生成，展示了其在量子网络中的应用潜力。
2026-04-20 quant-ph
Circuit Quantum Electrodynamics
电路量子电动力学（cQED）是研究超导电路与一维传输线谐振器之间相互作用的一种新方法，在量子信息处理方面有着广阔的应用前景。出于量子计算的目的，通常将人造原子近似为2级量子比特，并且已经花费了大量努力来尝试将这些量子比特与环境隔离，并发明更复杂的控制和测量方案。而不是集中在这些领域的技术方面，本论文探讨了使用这些精心设计的系统来回答基础物理问题的机会。
2010-07-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
Circuit quantum electrodynamic model of dissipative-dispersive Josephson traveling-wave parametric amplifiers
本文建立了含衬底损耗和热涨落的约瑟夫森行波参量放大器量子模型，推导出弱信号场解析解，成功预测了非零衬底损耗导致的不对称增益谱及等效输入噪声，并与实验数据高度吻合。
2022-10-18 quant-ph
Critical slowing down in the bistable regime of circuit quantum electrodynamics
本文在 transmon 量子比特耦合微波腔的 cQED 系统中研究 GJC 双稳态动力学，通过阶跃驱动响应测量临界慢化，并用 GJC 模型而非 Duffing 近似解释其随功率饱和的量子激活机制。
2019-07-31 quant-ph
Practical framework for simulating permutation-equivariant quantum circuits
Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）；Quantum Science Center（量子科学中心）
本文提出一种高效模拟置换等变量子电路的算法，利用k-局部门生成器假设，将时间复杂度降至O(n^{ω+1})，并通过Lipkin-Meshkov-Glick模型验证，证明在n=512时可在两分钟内计算纠缠度。
2026-03-13 quant-ph
Multi-Target Density Matrix Renormalization Group X algorithm and its application to circuit quantum electrodynamics
针对大规模超导量子比特阵列本征态难精确计算的问题，提出结合 DMRG-X 与多目标 DMRG 的 MTDMRG-X 算法，高效计算强杂化机制下的激发态，促进了大规模超导量子处理器的设计与参数优化。
2025-06-30 quant-ph
Simulating quantum circuits with a neural statebank
Materials Research Laboratory, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院材料研究实验室）；Department of Physics, Harvard University（哈佛大学物理系）；Department of Physics, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院物理系）
提出神经状态库，通过自回归Transformer沿电路轨迹学习波函数，以紧凑表示评估振幅和生成样本，在34量子比特上达到约10^{-2}的保真度，优于其他近似模拟器且内存远少于精确模拟。
2026-06-07 quant-ph
Simulating quantum circuit expectation values by Clifford perturbation theory
本文提出基于海森堡绘景泡利项截断的克利福德微扰方法，用于高效近似大型近克利福德电路的期望值，并在QAOA基准上验证了其有效性及误差量化能力。
2023-07-11 quant-ph
Analytical Quantum Full-Wave Solutions for a 3D Circuit Quantum Electrodynamics System
为解决超导电路量子器件数值方法缺乏验证数据的问题，本文提出首个三维波导腔的解析量子全波解，并通过单光子干涉等参数计算验证了其有效性。
2024-01-05 quant-ph
Shortcuts to Adiabaticity for Open Systems in Circuit Quantum Electrodynamics
绝热性的捷径（STA）是强大的量子控制方法，允许快速演化到目标状态，否则缓慢的绝热动力学。这种方法在量子技术中有广泛的应用，并且各种STA协议已经在封闭系统中得到了证明。然而，实现开放量子系统的STA提出了更大的挑战，由于在现有的建议中需要复杂的控制。在这里，我们提出了第一个实验演示的STA开放量子系统，使用超导电路QED系统组成的两个耦合玻色子振荡器和transmon量子比特。通过施加反绝热驱动脉冲，我们减少了一个单一的有损模式的绝热演化时间从800 ns到100 ns。此外，我们提出并实现了一个最佳的控制协议，以实现快速和量子位无条件平衡的多个有损模式。我们的研究结果为加速开放量子系统的动力学铺平了道路，并在设计物理和跨学科的快速开放系统协议中具有潜在的应用，例如加速生物工程和化学反应动力学。
2021-10-18 quant-ph
Simulating quantum circuits using the multi-scale entanglement renormalization ansatz
提出基于多尺度纠缠重整化假设（MERA）和黎曼优化的可扩展技术，用于中等规模量子电路的近似模拟，并在243量子比特电路上验证了有效性。
2025-02-04 quant-ph
Simulating Zeno physics by quantum quench with superconducting circuits
研究量子猝灭下量子系统的非平衡物理具有重要的理论和实验意义。利用周期性量子猝灭，我们提出了一个实验上可行的方案来模拟单个超导量子比特与传输线谐振器阵列相互作用的开放量子系统中的量子Zeno和反Zeno效应.该方案是基于以下两个观察：第一，与传统的系统相比，在我们的超导电路系统中的短时间非指数衰减是很容易观察到的;第二，淬火过程模仿理想的投影测量时，其持续时间足够长。结果表明量子猝灭在量子模拟和控制中的积极作用。
2014-06-12 quant-ph
Classically Simulating Quantum Supremacy IQP Circuits through a Random Graph Approach
本文提出改进的经典算法模拟随机IQP电路，通过振幅计算和稳定子分解将稠密电路模拟复杂度优化至O(((log n)^(4-β))/n^(2-β)*2^n)，并实现笔记本上模拟50量子比特、集群可达70量子比特。
2023-01-28 quant-ph
Superradiance and Phase Multistability in Circuit Quantum Electrodynamics
通过在电路量子电动力学（QED）框架下模拟多个超导量子比特与单个腔的耦合，我们发现使用现有技术应该可以观察到超辐射和相位多稳态。由于电路QED中存在非常大的耦合，我们预测，在存在能量弛豫和非均匀量子位场耦合强度的情况下，超辐射微波脉冲应该只用非常少量的量子位（只有三个或四个）就可以观察到。这为电路QED实现超辐射态的读出和亚辐射态的无消相干子空间态编码铺平了道路。这里考虑的系统也表现出相位多稳态驱动时，大的场振幅，这种效果可能有集体量子比特读出和量子反馈协议的应用。
2011-07-11 cond-mat.supr-con quant-ph
Hybrid and scalable photonic circuit cavity quantum electrodynamics
提出一种集成半导体量子点与薄膜铌酸锂微环谐振腔的混合固态cQED平台，通过电光特性实现QDs与腔模式同步光谱调谐，实现确定性片上单光子发射并维持稳定Purcell因子，推进大规模芯片量子网络应用。
2025-04-07 quant-ph
Dynamical Regimes of Finite-Length Transmission Lines in Circuit Quantum Electrodynamics
Università degli Studi di Napoli Federico II（那不勒斯费德里科二世大学）；Scuola Superiore Meridionale（南方高等学院）；Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）；Walther-Meißner-Institut, Bayerische Akademie der Wissenschaften（瓦尔特-迈斯纳研究所，巴伐利亚科学院）
研究两个超导量子比特通过有限长度传输线的减少动力学，揭示传输线作为结构化热库或离散多模式耦合器的动态 regime，通过 Breuer-Laine-Piilo 测量识别非马尔可夫放松区域。
2026-06-23 quant-ph
Planar multilayer circuit quantum electrodynamics
利用超导电路的实验性量子信息处理正在迅速发展，这是由两类设备的创新驱动的，一类涉及平面微制造（2D）谐振器，另一类涉及机械加工的三维（3D）腔。我们证明，电路量子电动力学可以实现在一个多层超导结构，结合2D和3D的优势。我们采用标准的微加工技术来图案化每一层，并依靠层之间的真空间隙来存储电磁能量。平面量子位被光刻地定义为谐振器的导电边界中的孔。我们通过实现一个集成的，两个腔模，一个transmon量子比特系统来演示孔径概念。
2016-05-29 cond-mat.supr-con quant-ph
Simulating Dirac equation with Josephson junction circuits
提出了一种利用超导约瑟夫森电路分别模拟自旋为1/2的自由粒子的3+1，2+1，1+ 1Dirac方程的方案，超导约瑟夫森电路由5个、4个和2个量子比特组成.在3+1D和2+1D中，由共振脉冲驱动的磁通量子比特1处于其自身的两个本征态的叠加态，并且它被用作总线来诱导由磁脉冲共振地作用于磁通量子比特2的两个能级和一个相位量子比特的能级组成的（蓝色）红边带激发，这使得一个驱动脉冲产生两个（反）Jaynes-Cummings相互作用，从而减小了驱动脉冲对系统的损害。数值结果表明，在适当的实验参数下，退相干时间比跃迁时间长几倍。因此，验证电子和中微子动力学的实验，例如3+1，2+1和1+1维的Zitterberwung效应，可以通过由量子比特作为人工原子组成的微电子芯片来实现。
2018-06-13 quant-ph
