Coherent population transfer between weakly-coupled states in a ladder-type superconducting qutrit
受激拉曼绝热通过（STIRAP）为非耦合态和弱耦合态之间的相干布居转移提供了显著的优势，具有实现高效量子门、量子比特纠缠和量子信息传输的潜力。在这里，我们报告的实现STIRAP在超导相位qutrit -一个梯形系统中，基态人口相干转移到第二激发态通过暗态子空间。这一结果与主方程的数值模拟结果吻合得很好，进一步证明了采用最先进的超导量子点，在保持第一激发态粒子数低于$1\%$的同时，转移效率很容易超过$99\%$.我们表明，通过STIRAP的人口转移是显着更强大的对实验参数的变化相比，通过传统的共振$π$脉冲方法。我们的工作为利用超导人造原子探索STIRAP进行量子信息处理开辟了新的途径。
2015-08-08 cond-mat.supr-con quant-ph
Entopy-energy inequality for superconducting qutrit
比较了在超导电路中实现的三能级原子的熵-能不等式和vonNeumann熵不等式。利用量子系统熵和能量关系的正性，对量子系统的态层析成像进行了验证。所得结果对一般的量子态是有效的，并以单量子态的温度密度矩阵为例加以说明.
2016-08-05 quant-ph
Characterization of Control in a Superconducting Qutrit Using Randomized Benchmarking
我们描述了在电容性分流磁通偏置超导电路的最低三个能级中实现的qutrit控制。在qutrit Clifford组上进行随机基准测试，得到的平均保真度为98.89 $\pm$ 0.05%。对于选定的子集的克利福德组，我们进行量子过程层析成像，并观察重复的门序列的行为。每个quutrit门是通过一种适用于任何幺正的方法，只使用两个状态的旋转产生的。我们发现，误差主要是由于退相干，并有显着的贡献，从能级位移。这项工作展示了高保真qutrit控制和超导qudits的最佳控制的未来工作的概述途径。
2021-07-22 quant-ph
Dissipative preparation and stabilization of many-body quantum states in a superconducting qutrit array
提出一种基于超导transmon电路的驱动-耗散协议，通过将qutrit映射为自旋-1并利用色散耦合消除特定子空间布居，实现了具有对称保护拓扑序的AKLT多体量子态的制备与稳定。
2023-06-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Efficient two-qutrit gates in superconducting circuits using parametric coupling
针对耦合 qutrit 门因耗时长而保真度低的问题，提出基于两次部分态交换、局部操作和参数耦合的两 qutrit CZ 门方案。
2024-04-04 quant-ph
Large-scale GHZ states through topologically protected zero-energy mode in a superconducting qutrit-resonator chain
本文提出了一个超导量子共振链模型，并解析地计算出了它的拓扑边态的形式。零能模的存在使得在链的两端之间产生状态转移，伴随着所有中间量子的状态翻转，基于该状态转移，可以产生$N$体Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）态，并且对耦合强度的紊乱具有很大的鲁棒性。设计了三种产生大尺度GHZ态的方案，每种方案都具有对量子损耗或谐振腔损耗的鲁棒性，满足不同实验装置的一定性能要求。利用实验上可行的量子-谐振腔耦合强度和量子与谐振腔的相干时间，它有可能在几十个量子中产生大尺度的GHZ态，并具有很高的保真度。在此基础上，我们给出了利用电路QED系统产生快GHZ态的实验设想，并讨论了实现快GHZ态的前景。
2021-02-10 quant-ph
Generating entanglement between microwave photons and qubits in multiple cavities coupled by a superconducting qutrit
讨论了如何利用超导量子比特耦合的四个\textrm{microwave}共振器\textrm{(a.k.a. cavities)}产生纠缠相干态。我们还展示了四个超导量子位嵌入四个不同谐振器\textrm{can be created with this scheme}的GHZ态\textrm{that}。原则上，可以扩展\textrm{the proposed method}以创建$n$谐振器的纠缠相干态，并制备分布在量子网络中的$n$腔上的$n$量子位的Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）态。此外，注意，由耦合器量子比特耦合的四个谐振器可以用作基本电路块以构建二维量子网络，这对于可扩展的量子信息处理是有用的。
2013-07-04 cond-mat.supr-con quant-ph
Experimental Realization of Two Qutrits Gate with Tunable Coupling in Superconducting Circuits
基于量子比特的量子线路已经被广泛研究。在许多情况下，这样的量子比特实际上是由多级系统组成的，但只有两个状态用于计算目的。虽然这种策略具有符合常见二元逻辑的优点，但在某种意义上，它浪费了这些内在多维系统的大希尔伯特空间中的现成资源。超越量子位的量子计算（例如，使用量子位或量子位）因此已经被讨论并且被认为在某些情况下比其量子位对应物更有效。然而，基于量子计算的基本要素之一，二量子量子门，仍然是一个重大的挑战。在这项工作中，我们提出并证明了一个高效的和可扩展的两个quutrit量子门超导量子线路。利用一个可调谐耦合器控制两个量子点之间的交叉克尔耦合，我们的方案通过将施加到耦合器上的简单脉冲与单量子点操作相结合，实现了保真度为89.3%的两个量子点条件相位门。我们进一步使用这样的二qutri门，以95.5%的保真度制备两个qutri的EPR态。我们的计划利用了一个可调qutrit-qutrit耦合与一个大的开：关比。因此，它提供了高效率和低的qutrits之间的串扰，因此是友好的放大。我们的工作是迈向可扩展的基于量子力学的量子计算的重要一步。
2023-02-06 quant-ph
Implementation of a Walsh-Hadamard gate in a superconducting qutrit
我们已经实现了一个沃尔什-阿达玛门，它执行一个量子傅里叶变换，在超导qutrit。qutrit被编码在最低的三个能级的电容并联磁通装置，在最佳磁通对称点操作。我们使用一个有效的分解的沃尔什-阿达玛门成两个酉，分别产生的非对角和对角哈密顿。门的实现利用同时驱动的三对能级之间的quutrit，其中一个是用双光子过程实现的所有三个跃迁。该门具有35 ns的持续时间和99.2%的一组代表性状态的平均保真度，包括准备和层析成像误差，其特征在于具有量子态层析成像。交流斯塔克和布洛赫Siegert位移的补偿是必要的，以达到高的栅极结晶度。
2020-11-16 quant-ph
Encoding optimization for quantum machine learning demonstrated on a superconducting transmon qutrit
本文研究 qutrit 参数化电路在机器学习分类中的应用，提出编码优化训练方法，在超导 transmon qutrit 上以更少电路元件实现高精度三态分类。
2023-09-22 quant-ph
Preparation of Knill-Lafamme-Milburn states based on superconducting qutrits
提出了两种方案，分别在由超导电荷夸克（SCQ）连接的两个传输线谐振器（TLR）中产生两个远距离极性分子（PM）系综的Knill-Lafamme-Milburn（KLM）态，以及在TLR中产生两个SCQ的KLM态.这两种方案都对TLR的微波光子的虚激发引起的光子衰减具有鲁棒性，并且第二种方案中SCQ的虚跃迁可以抑制自发发射。此外，该方案在现有技术条件下具有较高的可控性和可行性。
2014-03-06 quant-ph
Demonstration of Discrete-Time Quantum Walks and Observation of Topological Edge States in a Superconducting Qutrit Chain
National Laboratory of Solid State Microstructures, School of Physics, Nanjing University（南京大学固体微结构物理学院）；School of Physics, Hangzhou Normal University（杭州师范大学物理学院）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）；Shishan Laboratory, Suzhou Campus of Nanjing University（南京大学苏州校区石湖实验室）
该研究利用超导三能级系统实现了可扩展的离散时间量子行走，并首次在超导平台上观测到拓扑边缘态。
2026-01-05 quant-ph
Hybrid controlled-SUM gate with one superconducting qutrit and one cat-state qutrit and application in hybrid entangled state preparation
与量子比特相比，量子比特（即，$d$级或$d$状态量子系统）提供更大的Hilbert空间来存储和处理信息。另一方面，基于qudit的混合量子计算通常需要执行具有性质或编码格式不同的qudit的混合量子门。在这项工作中，我们考虑qutrit的情况下，即，对于具有$d$ =3的qudit的情况。我们提出了一种简单的方法来实现一个超导量子阱和一个猫态量子阱的混合量子控制和门。这个门加上单qutrit门形成了一组通用的三进制逻辑门，用于使用qutrit的量子计算。我们的建议是基于电路QED和操作基本上通过采用SC quantum（四能级量子系统）色散耦合到微波腔。门的实现非常简单，因为它只需要一个基本的操作。既不需要经典脉冲，也不需要测量。SC量子阱的辅助高能级在门操作期间实际上被激发，因此从该能级的退相干被极大地抑制。作为该门的一个应用，我们讨论了一个SC量子态和一个猫量子态的混合最大纠缠态的产生。我们进一步分析了在电路量子电动力学中产生这种混合纠缠态的实验可行性。该方案具有很强的普适性，可以推广到更广泛的物理系统中，如自然或人造的四能级原子与光腔或微波腔的耦合。
2022-08-28 quant-ph
Single-shot realization of nonadiabatic holonomic gates with a superconducting Xmon qutrit
非绝热完整量子计算由于其对控制误差的鲁棒性和高速实现等优点而受到越来越多的关注。用超导transmon qutrit实验验证了非绝热完整单量子比特门的原始方案。然而，原始协议需要两个非对易门来实现任意的单量子比特门，这使得门暴露于错误源的时间加倍，因此使门容易受到环境诱导的退相干的影响。随后提出了单次激发方案来实现一个任意的单比特非绝热完整门。在本文中，我们实验上实现了非绝热完整单量子比特门与超导Xmon qutrit的单次发射协议，其中所有的Clifford元素门都是通过单次发射实现的。通过量子过程层析成像和随机基准测试，单次激发门达到大于99%的保真度。
2018-11-15 quant-ph
Demonstration of dynamical control of three-level open systems with a superconducting qutrit
本文提出了一种三能级开放系统的动态控制方法，并在超导量子阱实验中实现了该方法。我们的工作表明，在马尔可夫环境中的一个相对较长的时间（3 μ s），系统的人口或一致性仍然可以严格遵循预设的进化路径。这是首次对三能级开放系统的马尔可夫动力学进行精确控制的实验，为今后实现多个开放系统的动力学控制奠定了坚实的基础。该实验中展示的技术的即时应用是稳定量子电池的能量。
2021-08-30 quant-ph
Simulating neutrino oscillations on a superconducting qutrit
针对中微子振荡参数测量难题，研究将三味中微子编码到IBM transmon构建的超导qutrit中，用单qutrit门实现PMNS理论下的时间演化，在三种场景下硬件模拟与解析计算吻合良好。
2023-02-10 quant-ph
Realization of two-qutrit quantum algorithms on a programmable superconducting processor
使用量子三能级系统或量子位作为基本单元处理量子信息是当代基于量子位的架构的替代方案，具有提供显著计算优势的潜力。我们利用两个transmons的第三能量本征态演示了一个完全可编程的二quutrit量子处理器。我们开发了一个参数耦合器，以实现良好的连通性，在九维希尔伯特空间，使有效的实现两个qutrit门。我们通过实现几个算法，如Deutsch-Jozsa，Bernstein-Vazirani和Grover的搜索来描述我们的处理器。我们的高效无附属协议使我们能够表明，两个阶段的格罗弗的放大可以提高成功率的非结构化搜索与量子优势。我们的研究结果为使用transmons作为通用量子计算机的构建块来构建完全可编程的三元量子处理器铺平了道路。
2022-11-12 quant-ph
A superconducting qutrit link beyond the qubit limit
Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics, Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所凝聚态物理国家实验室）；School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学物理科学学院）；Centre for Quantum Technologies, National University of Singapore（新加坡国立大学量子技术中心）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）；Beijing Academy of Quantum Information Sciences（北京量子信息科学研究院）
本文实现了一种超导qutrit链路，通过微波通道连接两个独立封装的节点，利用transmon的天然三能级结构进行高维量子通信，实现了高于量子比特基准的态转移保真度和纠缠特性。
2026-10-06 quant-ph
Extending the Computational Reach of a Superconducting Qutrit Processor
本文针对qudit量子计算中噪声复杂、扩展困难的问题，提出定制和缓解任意Markovian噪声的技术，并在超导qutrit处理器上首次实验验证，使纠缠和随机电路采样性能提升达3倍。
2023-05-25 quant-ph
Circuit QED: Cross-Kerr-effect induced by a superconducting qutrit without classical pulses
交叉克尔非线性效应的实现是量子信息处理中许多应用的重要课题。在这项工作中，我们提出了一种方法来实现交叉克尔非线性相互作用的两个超导共面波导谐振器之间的耦合由一个三能级超导磁通quutrit（耦合器）。利用量子共振腔色散相互作用，导出了包含双光子数算符和耦合算符的有效哈密顿量。当耦合器处于基态时，该哈密顿量可以用来描述两个谐振腔之间的交叉克尔非线性相互作用。由于耦合器在整个过程中是不受激励的，所以耦合器退相干的影响可以大大减小。更重要的是，与以前的建议相比，我们的建议不需要经典脉冲。此外，由于只使用了三能级qutrit，实验装置大大简化时，与以前的建议，需要一个四能级人工原子系统。基于我们的哈密顿量，我们实现了一个双共振腔量子比特控制相位门，并产生了一个双共振腔纠缠相干态。数值模拟表明，利用电流电路QED技术实现相位门的高保真度实现和纠缠相干态的产生是可行的。
2016-11-21 quant-ph
Trade off-Free Entanglement Stabilization in a Superconducting Qutrit-Qubit System
量子库工程是一个强有力的框架，自主量子态制备和纠错。然而，油藏工程的传统方法受到目标状态不可避免的相干泄漏的阻碍，这在可实现的稳态保真度和稳定率之间施加了固有的权衡。在这项工作中，我们展示了一个协议，实现贸易关闭自由贝尔态稳定的qutrit-qubit系统上实现的电路QED平台。我们实现这一点，通过创建一个纯粹的耗散通道的人口转移到目标状态，介导的强参数相互作用耦合的第二个激发态的超导transmon和工程浴谐振器。我们的方案实现了84%的状态准备保真度与稳定时间常数为339 ns，导致最低的错误时间产品报告的固态量子信息平台的日期。
2021-08-13 quant-ph
Experimental high-dimensional Greenberger-Horne-Zeilinger entanglement with superconducting transmon qutrits
多体纠缠是量子信息科学的核心概念之一，其应用范围从凝聚态物理到量子物理基础实验都有。虽然它的大多数研究和测试形式包括二维系统，但目前的量子平台在技术上允许操纵额外的量子能级。我们报道了在超导量子处理器中实现高维多体纠缠态的实验证明。我们通过设计必要的脉冲来进行高维量子操作，从而产生了三重Greenberger-Horne-Zeilinger态。我们得到了$76\pm 1\%$的保真度，证明了一个真正的三体三维纠缠态的产生。到目前为止，只有光子器件能够创建和证明这些高维态的纠缠。我们的工作表明，另一个平台，超导系统，已经准备好利用真正的高维纠缠，并且可以使用云上访问的可编程量子设备来设计和执行超越二进制量子计算的实验。
2022-02-24 quant-ph
Universal distributed quantum computing on superconducting qutrits with dark photons
本文提出了一种一步确定性地在通过超导传输线连接的不同谐振器上耦合的远程传输量子上构造受控相位门的方案，用于通用的分布式量子计算.与以前在远程超导量子比特上的工作不同，本发明的门是通过在暗光子的辅助下在全谐振状态下整个系统的相干演化来实现的，以抵抗传输线损耗，这使得复杂的长传输线设计成为可能，以连接大量的电路QED。传输线的长度可以达到几米的规模，这使得我们的方案适用于大规模分布式量子计算。这个门是一个快速的量子纠缠操作，保真度约为99%。与其他量子系统中分布式量子计算的工作相比，在全共振状态下，本方案不需要经典脉冲和辅助量子比特，大大降低了实现的难度。
2018-09-01 quant-ph
Quantum Information Scrambling in a Superconducting Qutrit Processor
量子信息理论提供了一种共同语言，将从宇宙学到凝聚态物理的各个学科联系起来。例如，在强相互作用的多体系统中，量子信息的离域，被称为量子信息扰乱，最近已经开始统一我们对黑洞动力学、奇异非费米液体中的输运以及量子混沌的多体类似物的理解。到目前为止，已验证的加扰实验实现仅处理由两级量子位组成的系统。然而，更高维的量子系统可能表现出不同的加扰模式，并且被预测为使量子信息加扰速率的受限制速度饱和。我们通过实现基于超导量子（三能级量子系统）的量子处理器，迈出了访问此类现象的第一步。我们实现了两个quutrit置乱操作，并将它们嵌入到一个五quutrit隐形传态算法中，以直接测量相关的非时间顺序关联函数。测得的隐形传态保真度Favg = 0.568 +- 0001，证实了即使在存在实验缺陷的情况下也会发生扰码。我们的隐形传态算法，它连接到最近的建议，在实验室中研究可穿越的虫洞，演示了如何量子信息处理技术的基础上，更高的维系统可以利用更大，更连通的状态空间，实现资源有效的编码复杂的量子线路。
2021-02-10 quant-ph
Hardware-Efficient Erasure Qubits With Superconducting Transmon Qutrits
University of Massachusetts-Amherst（马萨诸塞大学阿默斯特分校）；University of Maryland（马里兰大学）
本文提出一种利用超导传输门三量子比特作为擦除量子比特的高效硬件方案，通过检测主控量子比特的退相干误差，实现了超过500微秒的逻辑量子比特寿命，并展示了双用途辅助量子比特在擦除检测和奇偶校验中的应用。
2026-04-09 quant-ph
Efficient generation of NOON states on two microwave-photon resonators
本文提出了一个在超导电荷量子阱辅助下的电路QED中产生光子NOON态的有效方案。它是通过两种操作完成的，即对qutrit和谐振器的谐振操作和对qutrit的单量子比特操作，它们都是高保真操作。与Su等人提出的超导transmon qutrit的结果进行了比较。Rep. 4，3898（2014）），我们的方案不需要长时间维持qutrit在第三激发态，这放松了其在实验中实施的难度。此外，由于电荷量子态的能级非谐性较大，我们可以更好地调谐电荷量子态与谐振腔的不同跃迁，这使得我们的方案比其他方案更快。
2015-07-01 quant-ph
Experimental state control by fast non-Abelian holonomic gates with a superconducting qutrit
量子态操作与门的基础上获得的几何相位在循环操作承诺固有的容错性和弹性的控制参数的局部波动。在这里，我们创建了一个一般的非阿贝尔和非绝热完整门的$(\ket{0},\ket{2})$子空间中的三能级transmon制造在一个完全共面的设计。在实验上，这是通过同时耦合的前两个过渡的微波脉冲的幅度和相位定义，使得平行运输的条件得到满足。我们证明了在这个子空间中的任意叠加的创建通过改变脉冲的振幅和它们之间的相对相位。我们利用作用在完整子空间中的双光子脉冲，揭示了几何门脉冲所产生的态的相干性，并制备了不同的叠加态。我们还测试了完整的非和Hadamard门的作用叠加在$(\ket{0},\ket{2})$子空间。
2018-04-05 quant-ph
Qutrit quantum battery: comparing different charging protocols
该研究针对三能级qutrit量子电池，对比了连续脉冲与同步脉冲两种充电协议，解析证明同步脉冲充电更快、功率更高，且在IBM超导量子设备上实现了固态量子电池迄今最快的稳定充电。
2023-06-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Demonstration of a parity-time symmetry breaking phase transition using superconducting and trapped-ion qutrits
本工作利用囚禁离子和超导transmon两个物理平台的三能级量子系统（qutrit），以数字方式实验模拟了非幺正宇称-时间对称性破缺相变，展示了多能级处理器在模拟物理效应中的潜在优势。
2024-03-27 quant-ph
Contextuality without nonlocality in a superconducting quantum system
经典实在论要求系统属性独立于它们是否被测量而存在，而非上下文性要求测量的结果不依赖于与它们一起执行的其他测量。贝尔-科亨-斯佩克定理指出，非上下文实在论不能再现单个三能级量子系统（qutrit）的测量统计。因此，与贝尔不等式测试相比，非上下文现实模型可以使用单个qutrit来测试，而不依赖于量子纠缠的概念。用实验来反驳这些模型是很有挑战性的，因为不完美可能会带来漏洞，使现实主义的解释成为可能。在这里，我们使用一个超导qutrit与确定性，二进制结果读出违反非上下文不平等，同时解决检测，个人存在和兼容性的漏洞。这种状态依赖的上下文的证据也证明了超导量子电路在表面代码架构中的容错量子计算的适用性，这是目前最有希望的可扩展量子计算的途径。
2016-10-18 quant-ph
Non-perturbative CPMG scaling and qutrit-driven breakdown under compiled superconducting-qubit control: a single-qubit study
CETC International Cornerstone Quantum Industry (Suzhou) Co., Ltd.（中国电科国际基石量子产业（苏州）有限公司）
本研究通过非微扰层次运动方程模拟，发现三能级超导transmon在CPMG序列下出现轴依赖的标度律击穿，包括非单调退相干和X-Y布居不对称性，而X-CPMG保持幂律标度，揭示了第三能级非谐性与浴记忆效应的作用。
2026-06-16 quant-ph
Maxwell's demon in superconducting circuits
本文概述了基于超导电路的量子力学麦克斯韦恶魔的第一个实验实现。这些实验的主要结果被召回，并放入上下文。我们强调超导电路研究量子热力学的多功能性。
2019-04-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Fast and simple scheme for generating NOON states of photons in circuit QED
纠缠的产生、操纵和基本理解是量子力学的核心。在众多的纠缠态中，NOON态是一种特殊的量子纠缠态，两个正交分量态处于最大叠加态，在量子通信和量子信息处理中有着广泛的潜在应用。本文提出了一种在两个超导谐振腔中用单个超导传输子产生光子NOON态的快速简单方案。由于只使用了一个超导量子阱和两个谐振腔，与以前的方案相比，该方案的实验装置大大简化，需要设置两个超导量子阱和三个腔。此外，该方案比以前的方案更容易和更快地实现，以前的方案需要使用复杂的微波脉冲或小脉冲拉比频率，以避免非谐振跃迁。
2014-01-31 quant-ph
Single-step implementation of a hybrid controlled-NOT gate with one superconducting qubit simultaneously controlling multiple target cat-state qubits
混合量子门最近引起了相当大的关注。它们在连接具有不同编码的量子比特的量子信息处理器中起着重要作用，并且在量子处理器和量子存储器之间的量子态传输中具有重要应用。在这项工作中，我们提出了一个单步实现的多目标量子比特受控非门与超导（SC）量子比特同时控制$n$目标猫态量子比特。在这个方案中，门是用耦合到三能级SC quutrit的$n$微波腔实现的。控制SC量子位的两个逻辑状态由qutrit的两个最低能级表示，而每个目标猫态量子位的两个逻辑状态由微波腔的两个准正交猫态表示。该建议基本上通过每个腔与quutrit的色散耦合来操作。门的实现非常简单，因为它只需要一个单步操作。不需要施加经典脉冲或执行测量。门操作时间与目标量子比特的数量无关，因此它不会随着目标量子比特数量的增加而增加。此外，由于在门操作期间qutrit的第三较高能级未被占据，所以来自qutrit的退相干被极大地抑制。作为这种混合多目标量子比特门的应用，我们进一步讨论了SC量子比特和猫态量子比特的混合Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）纠缠态的产生。作为一个例子，我们数值分析了在现有的电路QED技术中产生一个SC量子比特和三个猫态量子比特的混合GHZ态的实验可行性。
2022-08-28 quant-ph
Qudit Dynamical Decoupling on a Superconducting Quantum Processor
本文针对多能级量子位系统易退相干的问题，基于海森堡-魏尔群提出动态解耦协议，在超导处理器上实验验证了其能有效抑制退相干和交叉克尔耦合，显著提升贝尔态保真度，为可扩展量子计算铺路。
2024-07-05 quant-ph
Quantum Simulation with Fluxonium Qutrit Arrays
Université Libre de Bruxelles（布鲁塞尔自由大学）；International Solvay Institutes（国际索尔维研究所）；Univ. Grenoble Alpes, CNRS, Grenoble INP, Institut Néel（格勒诺布尔阿尔卑斯大学、法国国家科学研究中心、格勒诺布尔理工学院、尼尔研究所）；Laboratoire Kastler Brossel, Collège de France, CNRS, ENS-Université PSL, Sorbonne Université（卡斯特勒-布罗塞尔实验室、法兰西公学院、法国国家科学研究中心、巴黎文理研究大学、索邦大学）
本文提出利用磁通量onium电路实现三态量子比特数组，通过调节能级和矩阵元，探索强相关玻色子物质及晶格规范理论的模拟。
2026-01-29 quant-ph
Direct pulse-level compilation of arbitrary quantum logic gates on superconducting qutrits
本文提出利用最优控制在超导 qutrit 与 qubit QPU 上直接脉冲级编译任意幺正门，实验证明其高保真、抗漂移且可共享校准参数。
2024-06-28 quant-ph
Enhanced coherence in superconducting circuits via band engineering
在被约瑟夫森结中断的超导电路中，能谱对不同岛上的偏移电荷的依赖性通过阿哈罗诺夫-卡希尔效应是$2e$周期性的，并且类似于反映约瑟夫森势对称性的晶体能带结构。我们表明，高次谐波约瑟夫森元件描述的$\cos(2φ)$能量-相位关系提供了更大的自由度来定制的约瑟夫森势的形状和设计具有多重峰的平带和狄拉克点在电荷布里渊区的频谱。平坦能带提供噪声不敏感的量子态，并且能带工程可以帮助提高系统的相干性。我们讨论了一个修改后的版本的磁通量子比特，实现原则上没有从电荷噪声退相干，并介绍了一个磁通量子，显示自旋一狄拉克频谱，同时引用强大的电荷和磁通噪声。
2020-12-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Information-to-work conversion by Maxwell's demon in a superconducting circuit-QED system
麦克斯韦恶魔的实验引发了热力学和统计力学基础的研究。Demon测量系统可观测值的波动，并通过反馈控制将信息增益转换为功。最近的发展阐明了信息获取与熵产生之间的关系，推广了热力学第二定律和涨落定理。在这里，我们扩大范围的系统，利用超导电路量子电动力学的技术受到量子涨落。我们实现麦克斯韦妖配备了相干控制和量子非爆破投影测量超导量子比特，在那里我们验证了广义积分涨落定理，并证明了信息到工作的转换。这揭示了超导电路作为研究反馈控制下的量子信息热力学的多功能平台的潜力，这与计算和计量学的量子纠错密切相关。
2017-09-02 quant-ph
Demonstration of Maxwell Demon-assistant Einstein-Podolsky-Rosen Steering via Superconducting Quantum Processor
本研究利用超导量子电路首次实验演示麦克斯韦妖辅助EPR导引，测得导引参数超出经典界限12.6个标准差，验证了非定域性与妖做功的线性关联，揭示EPR导引的麦克斯韦妖漏洞。
2025-09-04 quant-ph
Maxwell-Schrödinger Modeling of Superconducting Qubits Coupled to Transmission Line Networks
针对超导量子比特微波脉冲设计模型未考虑自洽相互作用的问题，提出半经典Maxwell-Schrödinger及时域有限元离散方法，经transmon和fluxonium量子比特系统验证有效，效率高于全量子方法且适配传输线改动，可助力探索更优控制测量协议。
2023-05-01 quant-ph
Quantum Heat Engines Using Superconducting Quantum Circuits
我们提出了一个量子模拟的内燃机在大多数汽车使用。具体而言，我们研究如何实现奥托型量子热机（QHE）的援助下，麦克斯韦的恶魔。这需要三个步骤：热化、量子测量和由麦克斯韦恶魔控制的量子反馈。我们推导出这种复合QHE的正工作条件。我们的QHE可以用超导量子线路来构造。我们明确地证明了恶魔在这个宏观QHE中的重要作用。
2006-09-14 quant-ph
Thermodynamics in Single-Electron Circuits and Superconducting Qubits
本文综述量子纳米结构热现象、测温制冷及单电子电路中的麦克斯韦妖实验，并展望超导电路量子热力学的首批进展。
2018-12-15 cond-mat.stat-mech quant-ph
Local Universality and Structural Certificates for Minimal Fixed-Depth Two-Qutrit Gate Decomposition
National Laboratory of Solid State Microstructures and School of Physics, Collaborative Innovation Center of Advanced Microstructures, Nanjing University（南京大学固体微结构物理国家重点实验室、物理学院、先进微结构协同创新中心）；Jiangsu Key Laboratory of Quantum Information Science and Technology, Nanjing University（南京大学江苏省量子信息与量子科技重点实验室）；Institute of Quantum Information and Technology, Nanjing University of Posts and Telecommunications（南京邮电大学量子信息技术研究所）；State Key Laboratory of Quantum Optics and Devices, Shanxi University（山西大学量子光学与器件国家重点实验室）
研究一种维度饱和固定核心假设下的两量子三比特门分解，通过制定光滑映射给出局部通用性可验证证书，构造核心并分类辛作用，证明对称类结构障碍，评估超导核心，建立局部通用性，区分精确证书与数值证据。
2026-07-28 quant-ph
Quantum process inference for a single qubit Maxwell's demon
虽然量子测量理论是围绕密度矩阵和可观测量建立的，但热力学热力学定律是基于热机和制冷机中使用的过程。量子热力学的研究融合了这两种不同的范式。在这篇文章中，我们强调使用量子过程矩阵作为一种统一的语言来描述量子制度中的热力学过程。我们的实验表明，这在量子麦克斯韦恶魔的背景下，其中两个主要的量通常进行调查;平均工作提取$\langle W \rangle$和功效$γ$，它的措施如何有效地反馈操作使用所获得的信息。利用量子过程矩阵的工具，我们开发了这两个量的最佳反馈协议，并在超导电路QED装置中进行了实验研究。
2021-06-17 cond-mat.stat-mech quant-ph
Nonlocal Topological Maxwell Demon Teleporting Ergotropy via Surface-Code Quantum Error Correction
School of Physics, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学物理学院）；International Centre for Theoretical Physics Asia-Pacific, UCAS（亚太地区理论物理中心，中国科学院大学）
提出一种非局域麦克斯韦妖协议，利用表面码量子纠错在空间分离的量子电池间传输功，仅需局域操作和经典通信，并揭示了热力学临界错误率和基本基础设施成本。
2026-06-24 quant-ph
