Sharpening Worst-Case Error Assessment for Fault-Tolerant Quantum Computing: Fidelity and Its Deviation
Institute for Convergence Research and Education in Advanced Technology, Yonsei University（延世大学先进技术与教育融合研究所）；Department of Statistics and Data Science, Yonsei University（延世大学统计与数据科学系）；Quantum Network Research Center, Korea Institute of Science and Technology Information（韩国科学技术信息研究院量子网络研究中心）；Electronics and Telecommunications Research Institute（电子通信研究院）；Department of Quantum Information, Yonsei University（延世大学量子信息系）
本研究提出保真度偏差作为补充指标，用于更准确评估容错量子计算的最坏误差。
2026-03-08 quant-ph
Phase Sensitivity of a Mach-Zehnder Quantum Sensor
研究了马赫-曾德尔量子干涉仪的保真度对Fock态和最大纠缠态（N 00 N）的相位先验信息的依赖关系。在没有先验信息的情况下，Fock状态输入的保真度大于N 00 N状态输入的保真度。在描述先验信息的窄分布的限制下，我们发现Fock和N 00 N状态输入导致几乎相等的保真度。
2007-01-31 quant-ph
Entangling power and fidelity diagnostic for bipartite quantum channels
Jagiellonian University（雅盖隆大学）；University of Salerno（萨莱诺大学）；Institute of Nanotechnology of the National Research Council of Italy, CNR-NANOTEC（意大利国家研究委员会纳米技术研究所）；Center for Theoretical Physics, Polish Academy of Sciences（波兰科学院理论物理中心）
研究双向量子信道的保真度保持和纠缠生成能力，引入基于并发度和负性的纠缠能力度量，证明其凸性和局部后处理单调性，并推广到非乘积输入。
2026-09-30 quant-ph
Revisiting maximal average fidelity of teleportation
对于任意各向同性分布的输入态和任意资源态，我们得到了标准量子隐形传态协议所对应的最大平均保真度.我们将这一结果扩展到一个家庭的冯诺依曼测量，其中包括预测到计算和贝尔的基础上，考虑贝尔对角资源状态。我们专注于三个特定的各向同性分布的输入状态：1）完全混合的输入状态，2）具有一定程度的（固定）纯度的状态，和3）准纯输入状态。我们证明了标准的量子隐形传态协议可以以比经典协议更高的平均保真度传送任意混合态，即使协议的资源是非纠缠态，具体地说，是可分离的Werner态.此外，我们发现在标准的隐形传态协议中，以经典量子态作为资源所获得的最大平均保真度也超过了经典保真度。为了建立在资源状态中的量子相关性的存在或不存在所发挥的作用，以及它们与Alice进行的冯诺依曼测量中存在的相关性的关系，我们详细分析了贝尔对角资源状态的情况，采用了一系列的单参数基础，其中包括贝尔和计算（非相关）基础。只有在Alice测量的基础完全不相关（计算基础）的情况下，最大平均保真度才不会超过任何资源状态的经典保真度。在所有其他情况下，最大平均保真度超过了经典的一个特定范围的参数描述的资源状态，证明了测量中存在的相关性的重要性。
2021-09-29 quant-ph
Efficient, High-Fidelity Single-Photon Switch Based on Waveguide-Coupled Cavities
本文提出基于嵌入二能级发射体的波导耦合腔的单光子开关，通过原位调节耦合参数控制光子传播方向，实现高效率高保真度的反射或透射，对可扩展光子量子技术至关重要。
2024-10-17 quant-ph
Optimal fidelity of teleportation with continuous-variable using three-tunable parameters in realistic environment
在非理想方案中，我们引入三个可调参数来优化连续变量量子隐形传态的保真度。利用特征函数方法，给出了任意纠缠源的隐形传态保真度与输入相干态的振幅无关的条件。然后，通过解析推导出三种不同输入相干态分布的保真度表达式，研究了在有无环境和不完美测量的情况下，可调参数对保真度的影响。结果表明，对于线性分布，三个可调参数的优化是最好的一个相对于单参数和双参数优化。我们的结果揭示了可调参数对提高量子隐形传态的保真度和抗退相干能力的有效性。
2015-09-15 quant-ph
To Purify or Not to Purify: Entanglement Purification under Input Fidelity Asymmetry in Quantum Networks
University of Pittsburgh（匹兹堡大学）
研究探讨了在量子网络中因输入保真度不对称而进行纠缠净化的必要性，推导了保真度不对称容忍度公式，并提出DeltaPurify策略以优化净化决策。
2026-07-29 quant-ph
Minimum number of input states required for quantum gate characterization
我们推导出一个代数框架，确定所需的最小信息，以评估如何以及量子设备实现所需的量子操作。我们的方法是基于特征的开放系统的演变的单一的一部分。我们表明，一组减少的输入状态是足够的估计的平均保真度的量子门，避免了整个刘维尔空间的采样。令人惊讶的是，最小集只包含两个输入状态，与希尔伯特空间维数无关。然而，最小集合对于器件表征是不切实际的，因为其中一个状态是完全混合的热状态，并且提取平均保真度的界限是不可能的。因此，我们提出了两个进一步减少的输入状态，允许，分别为数值和分析界的平均保真度。
2013-10-09 quant-ph
Probability-fidelity tradeoffs for targeted quantum operations
我们提出了一个固定的输入-输出状态的变化的量子操作和一个固定的量子操作的变化的反转的概率保真度权衡。
2009-02-04 quant-ph
Universality cost of non-Gaussian enhancement in continuous-variable quantum teleportation: A fidelity--deviation trade-off
Institute for Convergence Research and Education in Advanced Technology, Yonsei University（延世大学先进技术与教育融合研究所）；Department of Statistics and Data Science, Yonsei University（延世大学统计与数据科学系）；Department of Physics, Jeju National University（济州国立大学物理系）；Department of Quantum Information, Yonsei University（延世大学量子信息系）
研究探讨了连续变量量子 teleportation 中保真度与偏差的权衡，证明了确定性 unity-gain 通道在相干态基准下的偏差为零，非零偏差反映的是协变性破坏而非非高斯性，通过具体例子展示了协议提升平均保真度时偏差的增加。
2026-04-22 quant-ph
Fidelity of Quantum Interferometers
对于一般干涉仪，给定测量结果$m$的相位$ϕ$的条件概率密度分布$p(ϕ|m)$通常将具有多个峰值。因此，干涉仪的相位灵敏度不能用标准偏差来充分表征，例如$Δϕ\sim 1/\sqrt{N}$（标准极限）或$Δϕ\sim 1/N$（海森堡极限）。我们提出了另一种测量相位灵敏度的方法-干涉仪的保真度-定义为相移$ϕ$ \和测量结果$m$之间的香农互信息。作为干涉仪保真度的一个应用实例，我们考虑一个通用的光学马赫-曾德尔干涉仪，用作经典场的传感器。我们发现了一个令人惊讶的结果，纠缠{ \it N 00 N}态输入导致较低的保真度比Fock态输入，对于相同的光子数。
2006-02-15 quant-ph
A high fidelity heralded squeezing gate
在连续变量量子计算\cite{PRA79062318,PRL112120504}中，一个能压缩任意输入态的通用压缩门是必不可少的。然而，在目前的现有技术水平的技术\cite{PRA90060302,PRL106240504}中，这样的门的保真度最终受限于创建无限能量的压缩真空模式的需要。在这里，我们绕过这个基本的限制，通过使用一个预示着挤压门。我们提出并实验证明了一个压缩门，可以实现近单位保真度的相干输入态。特别地，对于\SI{2.3}{\dB}的目标压缩，我们报告了\SI{98.5}{\%}的保真度。即使当以相同的检测效率为基准时利用\SI{15}{\dB} ~ \cite{PRL117110801}的当前最佳可用的挤压，该结果也不能由常规方案再现。我们的技术可以应用于非高斯态，并提供了一个有前途的途径，对高保真度的门操作和容错量子计算。
2020-06-01 quant-ph
Physical time-energy cost of a quantum process determines its information fidelity
一个量子系统可以用至少两个不同的概念来描述和表征，即它的物理和信息属性。在这里，我们明确地连接这两个概念，通过等同的时间-能量成本，这是量子动力学的哈密顿量的最大能量和演化时间的乘积，和纠缠保真度，这是输入状态和相应的输出状态之间的信息差的量子信道所产生的哈密顿量。具体来说，输入和输出状态之间的最坏情况的纠缠保真度正好是信道的时间-能量成本的余弦（除了保真度为零时）。我们之间关系的精确性有力地说明了信息与物理之间的密切联系。我们的精确结果也可以看作是达到一定保真度的最快状态的时间-能量不确定性关系。
2014-08-25 quant-ph
Entanglement fidelity of the standard quantum teleportation channel
我们考虑了标准的量子隐形传态协议，其中一般的二分态被用作纠缠源。我们用纠缠保真度来描述标准量子隐形传态信道传输量子纠缠的效果，并给出了纠缠保真度在所有输入态上平均时的简单表达式。
2013-06-24 quant-ph
Regularized maximum pure-state input-output fidelity of a quantum channel
作为量子信息理论中容量问题的一个玩具模型，我们研究了一般量子信道$\cal N$的最大纯态输入输出保真度（$F(\cal N$）的有限和渐近正则化.我们证明了渐近正则化$\tilde F(\cal N$）是由通道的最大输出$\infty$ -范数$ν_\infty(\cal N)$下界的。对于$\cal N$是泡利通道，我们发现两个量相等。
2018-02-21 math-ph math.MP quant-ph
High-Fidelity Z-Measurement Error Correction of Optical Qubits
我们展示了一个量子纠错方案，防止意外测量，使用编码，其中一个量子位的逻辑状态被编码成两个物理量子位使用非确定性光子CNOT门。对于单量子比特输入态，|0>，|1>，|联系我们|1>，|联系我们|1>，|0>+i| 1、以及|0>-i| 1>我们的编码器产生具有0.88（3）的平均保真度的适当的2量子比特编码状态，并且单个量子比特解码状态与原始状态具有0.93（5）的平均保真度。我们能够通过对逻辑基中的一个量子位进行测量来解码2量子位状态（高达一个位翻转）;我们发现，从16个实部和虚部单量子位叠加输入产生的64个1量子位解码状态具有0.96的平均保真度（3）。
2004-08-10 quant-ph
Conditional Generation Scheme for a High-fidelity Yurke-Stoler States by Mixing Two Coherent Beams with Squeezed Vacuum State
对两个级联的分束器，分别以一个压缩态和两个相干态作为输入，得到了产生高保真Yurke-StyreneTM态（$|α>+ e^{i ψ} |-α>$）的数值条件。控制光束的振幅和相位，允许以超高保真度操纵各种Yurke-Strongly态，并且预期的理论保真度大于0.9999。
2014-11-23 physics.optics quant-ph
Comparing Energy Difference and Fidelity of Quantum States
我们寻找两个具有固定保真度的纯量子态的相对能量差的上界或相对能量差固定的保真度的上界。结果取决于具体的家庭的国家选择的比较。精确的解析表达式被发现几个流行的状态：相干，压缩真空，二项式，负二项式，相干相位状态。他们的结论是，为了保证，例如，相对能量差小于10%的相当任意（未知）的相干态，保真度必须超过0.995的水平。对于其他类型的国家，限制可能要强得多。
2011-12-18 quant-ph
Fidelity deviation in quantum teleportation with a two-qubit state
任意两比特态的量子隐形传态可以用最大保真度和保真度偏差来刻画。前者量化了过程的最优性，并被定义为标准协议和局部酉策略内可实现的最大平均保真度，而后者被定义为所有输入状态的保真度的标准差，是保真度波动的度量。两个量子比特状态的最大保真度是已知的，并且由可以精确计算的简单公式给出，但是没有这样的公式用于保真度偏差。本文导出了两个量子比特任意态的最优量子隐形传态中保真度偏差的精确计算公式。从这个公式中，我们得到了无色散条件，也被称为普适性条件：所有输入状态都被同样好地传送的条件，并提供了一个状态既有用（最大保真度大于经典界）又普适（零保真度偏差）的充分必要条件。我们还表明，对于任何给定的最大保真度，大于经典界，总是存在色散自由或普遍的状态，并认为这样的状态是最理想的有用的状态。我们用著名的两量子比特态族：纯纠缠态、贝尔对角态和$X$态的子集来说明这些结果。
2020-03-20 quant-ph
Certifying quantumness with the classical fidelity threshold
对于给定的输入态和目标态的系综，经典保真度阈值（CFT）是平均保真度的最大值，它可以通过测量和准备操作来实现。这个量可以用来验证通道是否在量子域中。在Chiribella和Xie [Phys. Rev. Lett. { \bf 110}，213601（2013）]，表明了关于输入态和目标态的所有信息可以等效地由纠缠态和有效纠缠制动（EB）通道描述，并且CFTs可以由有效EB通道的Choi矩阵定义。遵循这一思想，Fuchs和Sasaki [Quantum. Inf. Comput，{ \bf 3}，377（2003）]中提出的方法，推导了量子比特态和相干态的确定性和概率性CFTs.
2018-07-16 quant-ph
Dispersion and fidelity in quantum interferometry
考虑了马赫-曾德尔干涉仪和洪欧-曼德尔干涉仪，研究了干涉仪内部色散对相位测量灵敏度的影响。我们详细研究了一些不同的单光子和双光子输入状态，包括Fock，双Fock，N 00 N状态，和光子对参数下转换。假设在干涉仪的一个臂中存在相移$ϕ_0$，我们计算作为$ϕ_0$的函数的测量结果的概率，然后计算$ϕ_0$和测量之间的Shannon互信息。这提供了一种定量比较各种输入状态的效用的手段，用于确定存在色散时的相位。此外，我们考虑了一个简化的参数下转换模型，其概率可以显式地计算分析，并作为一个限制的情况下，更现实的下转换模型。
2008-10-24 quant-ph
High-Fidelity Magic-State Preparation with a Biased-Noise Architecture
魔法状态蒸馏是一种资源密集型子例程，它消耗噪声输入状态以产生高保真资源状态，这些状态用于在实际量子计算架构中执行逻辑运算。通过提高原始输入态的保真度，可以降低魔态蒸馏的资源消耗。为此，我们提出了一个初始化协议，提供了一个二次改进的错误率的输入魔术状态的架构与偏置噪声。这是通过准备一个错误检测码来实现的，该错误检测码检测在状态准备期间发生的主要错误。我们通过利用在其噪声分布中经历偏差的底层量子位架构的本机门操作来获得这种优势。我们进行模拟，分析我们的协议与XZZX表面码的性能。即使在适度的物理参数与$0.7\%$的两个量子比特门错误率和总概率的门$O(10^3)$中的主要错误相比，非主要错误更大，我们发现，我们的准备方案提供了魔术状态的逻辑错误率$O(10^{-8})$后，一个标准的15比1蒸馏协议的单轮，两个数量级低于使用传统的状态准备。因此，我们的方法有望通过近期技术节省大量的管理费用。
2021-09-06 quant-ph
High-fidelity teleportation beyond the no-cloning limit and entanglement swapping for continuous variables
实验证明了连续变量量子隐形传态的不可克隆性。我们传送了一个相干态，并达到了0.70 $\pm$ 0.02的保真度，超过了2/3的无克隆限制。为了转移输入量子态的非经典性，必须超越这个极限。通过使用我们的高保真传送器，我们演示了纠缠交换，即量子纠缠的传送，作为非经典传递的一个例子。
2005-04-27 quant-ph
High fidelity quantum cloning of two known nonorthogonal quantum states via weak measurement
提出了一种利用弱测量来提高对称量子克隆机保真度的方案。通过调节弱测量参数$p$的强度，得到了不同最佳保真度的拷贝。通过选择合适的$p$值，可以得到初始量子比特的完美拷贝。本文重点研究了两个非正交态的$1-2$量子克隆。包含两个以上的线性独立状态的集合也进行了简要讨论。由于弱测量是概率性的，我们在概率的风险下获得高保真度。如果弱测量成功，我们进行以下操作以获得高保真度的副本，否则，克隆过程失败，我们不需要做任何事情。从这个角度来看，我们提出的方案是经济的节省量子资源和时间，这可能是非常有用的量子信息处理。
2018-06-21 quant-ph
A quantum-copying machine for equatorial qubits
Bužek和Hillery提出了一种通用量子复制机（UQCM）（即，变换）来分析克隆任意状态的可能性。UQCM复制量子力学态，其输出的质量不依赖于输入。我们提出了一个略有不同的变换来分析一组有限的输入状态。我们给出了两个输出态的密度矩阵相同和输入密度算符与输出密度算符之间的距离与输入态无关的条件。利用Hilbert-Schmidt范数和Bures保真度，我们证明了我们的变换可以达到保真度的上界。
2001-01-03 quant-ph
Optimal one-shot entanglement sharing
该研究针对一次性量子信道纠缠共享场景，提出了求解最大保真度及最优输入的方法，证明了保真度的可乘性，还给出了带量子比特环境的量子比特信道的严格噪声参数化方案。
2023-10-06 quant-ph
Gain in Performance of Teleportation with Uniformity-breaking Distributions
利用输入态的先验信息可以提高量子隐形传态的传输效率，并利用保真度的前两阶矩对其进行量化。通过放松输入状态分布的均匀性假设并考虑非均匀分布，即极冠和von Mises-Fisher密度，引入了输入知识。对于这些分布，我们表明，平均保真度的增加，而偏差随着有关输入合奏的信息内容的增加而减少，从而建立其作为一种资源的作用。我们对这两种分布的比较研究表明，对于相同的输入信息量，尽管两者的平均保真度是相同的，但极冠分布“更好”，因为它提供了更小的偏差。此外，我们将先验信息资源与协议中涉及的其他资源（如共享纠缠和经典通信）进行了对比。具体来说，我们观察到，与均匀分布不同，完成任务所需的经典通信量随着输入信息的增加而减少。我们还研究了先验信息在更高（3）维隐形传态中的作用，并报告了基于先验信息的隐形传态中的维度优势的签名。
2022-02-21 quant-ph
High-Fidelity Teleportation of Independent Qubits
量子隐形传态是量子通信的基本原理之一。我们认为，任何量子隐形传态方案都可以通过其效率（即成功传送的频率）、保真度（即输入态在输出端再现的程度）和对串扰的不敏感性（即拒绝不打算传送的输入态的程度）来表征。我们讨论了这些标准的两个独立的量子比特的隐形传态实验已经进行到目前为止。在第一个实验（Nature { \bf 390}，575（1997））中，其中量子比特状态是光子的各种不同偏振状态，隐形传态的保真度高达0.80 $\pm$ 0.05，因此明显超过了2/3的极限，原则上，该极限可以通过对量子比特的直接测量和经典通信来获得。这种高保真度在我们的第二个实验中得到了证实（Phys. Rev. { \bf 80}，3891（1998）），演示了纠缠交换，即实现一个量子比特的隐形传态，该量子比特本身仍然与另一个量子比特纠缠。这个实验是迄今为止唯一一个证明了真正未知的量子态的隐形传态的实验。
1999-10-09 quant-ph
Fidelity-optimized quantum state estimation
我们描述了一个优化的，自校正的程序的纯量子态的贝叶斯推断。通过分析每个步骤的测量结果的历史，该过程返回最可能的纯状态，以及接下来的测量的最佳基础。选择后者以平均最大化测量后最可能状态的保真度。我们还考虑了这个协议的一个实际的变体，其中可用的测量基地被限制在某些有限的基地集。我们通过详细考虑单量子比特和双量子比特的情况，并将我们的方法与其他现有方法的性能进行比较，证明了我们的方法的成功。
2015-09-11 quant-ph
Minimal sets determining universal and phase-covariant quantum cloning
研究了能完全确定泛量子克隆机和相位协变量子克隆机的最小输入集。我们发现，通用的量子克隆机，它可以复制任意输入量子比特同样好，但可以完全由位于四面体的四个顶点的四个输入状态。相位协变量子克隆机可以复制所有位于布洛赫球赤道上的量子比特，可以由三个等角距的赤道量子比特确定。这些结果进一步证明了量子密码学中使用的BB84态和六态可以完全确定相位协变和普适量子克隆机的结论。这就结束了对普适和相位协变量子克隆能力的研究，即，从最小输入集到完全输入集。这可以大大简化量子克隆机是否成功的测试，我们只需要检查最小输入集是否可以被最佳克隆。
2012-08-03 quant-ph
Direct fidelity estimation through joint fiducial grouping
ICFO - Institut de Ciències Fotòniques, The Barcelona Institute of Science and Technology（光子科学研究所，巴塞罗那科技研究院）；Centre for Quantum Technologies, National University of Singapore（量子技术中心，新加坡国立大学）
针对直接保真度估计在非克利福德门场景下开销过高的问题，提出联合基准分组方法，推导相关估计量并将其应用于强化学习门校准，实现低开销的上下文保留保真度估计。
2026-08-20 quant-ph
Dynamical Quantum Memories
我们提出了一个量子存储器的动力学方法，使用一个振荡器腔模型。这克服了在存储时间比输入信号持续时间长的情况下实现高量子输入-输出保真度的已知困难。我们使用一个通用模型的记忆响应，这是适用于任何线性存储介质，从超导设备的原子介质。器件的时间切换或门控可以通过改变耦合的控制场，或者通过可变失谐方法，如在最近的量子存储器实验中。进行对外部输入的时间记忆响应的精确计算。这表明，存在一个模式匹配准则，它决定了最佳的输入和输出模式形状。这种最佳脉冲形状可以通过改变栅极特性来修改。此外，在原子和腔之间存在临界耦合，这使得在长存储时间的情况下能够实现高保真度。量子保真度计算的相干态协议，并为一个完全任意的输入态与有界的总光子数。我们展示了动态量子存储器如何超越相关的经典存储器界限，同时保持相对较长的存储时间。
2008-08-14 quant-ph
Bounds on quantum process fidelity from minimum required number of quantum state fidelity measurements
为了证明实验实现的量子变换是d维希尔伯特空间上的某个幺正操作U，足以确定d+1个适当选择的纯输入状态的输出状态的奇偶性[Reich等人，A 88，042309（2013）]。这些d+1个探测态的集合可以由形成基态的d个正交态和作为所有d个基态的平衡叠加的一个附加态组成。在这里，我们提供了一个分析下限的量子过程保真度的两个量子位量子门的结果，从知识的平均态保真度的基态和保真度的叠加态。我们比较这一界的霍夫曼界的基础上的知识，平均状态的两个相互无偏的基地。我们还讨论了我们的研究结果可能扩展到N量子位操作。
2014-01-23 quant-ph
Phase-covariant quantum cloning of qudits
本文研究了量子系统的相位协变量子克隆机，即d能级量子系统的输入态具有任意相位的复系数，但模是常数。提出了一种克隆酉变换。在优化了输入态与输出态的单量子点约化密度算符之间的保真度后，得到了1到2相位协变量子点克隆的最佳保真度和相应的克隆变换.
2002-12-03 quant-ph
Improving the efficiency of quantum engineering of SCSs by adding two demultiplexed input photons
本文提出利用单模压缩真空态和两个解复用光子，通过测量诱导量子工程高效生成振幅大于2.5、保真度超过0.99的偶/奇相干态叠加，并显著提升输出保真度和成功概率。
2025-09-18 quant-ph
Optimal GHZ-State Distribution in LOSR Quantum Networks via Local Decoding from Information Sets
University of Luxembourg（卢森堡大学）
针对仅使用二分源时LOSR网络无法制备GHZ态的问题，本文证明通过将网络超边与线性码坐标对应，当每个节点的边构成信息集时，局部解码器可将源态转换为保真度为d^{m-M}的N方GHZ态，且该保真度在局部酉策略中达到最优。
2026-06-23 quant-ph
Fidelity of Fock-state-encoded qubits subjected to continuous variable Gaussian processes
当谐振子受到线性阻尼、参量增益和与热环境的线性耦合等高斯过程的影响时，其相干态被变换为具有高斯Wigner函数的态。量子比特状态可以被编码在|0>和|1>量子谐振子的Fock态，并且它与知道在对谐振子进行高斯过程之后输出量子比特态的保真度有关。在本文中，我们提出了一个一般的表达式的平均量子比特保真度的输入相干态的输出的第一和第二的时刻受到高斯过程。
2013-12-12 quant-ph
Generalized Hofmann quantum process fidelity bounds for quantum filters
我们提出并研究了量子滤波器的量子过程保真度的界，即由单个Kraus算子K表示的概率量子操作。这些界推广了酉操作量子过程保真度的Hofmann界[H. F. Hofmann，Phys. Rev. Lett. 94，160504（2005）]，并且基于通过形成两个相互无偏基的纯态来探测量子滤波器。因此，这些界限的确定需要比全量子过程层析成像少得多的测量。我们发现，它是特别合适的，以构建一个探头的基础，从K的右本征态，因为在这种情况下的边界是紧的意义上说，如果实际的过滤器符合理想的，然后两者的下限和上限都等于一。我们从理论上研究了这些边界在部分偏振分束器上由两个光子干涉形成的两量子比特光量子滤波器中的应用。为了便于实验选择的因式分解的输入状态和测量，我们研究的界限的紧密性。我们表明，更严格的界限，可以通过更复杂的处理数据，使用凸优化，我们比较我们的方法，不同的选择的输入探针状态。
2015-06-11 quant-ph
Entanglement Distillation using the Exchange Interaction
量子中继器的一个关键成分是纠缠蒸馏，即，从一组较大的较低保真度的对中产生高保真纠缠量子比特。在这里，我们提出了基于量子位耦合的纠缠蒸馏协议，源于交换相互作用。首先，我们利用各向异性交换相互作用产生的非对称双边两量子比特操作，并展示了如何使用两个输入对提取纠缠。我们进一步考虑的情况下，通过各向同性交换耦合的三个输入对。在这里，我们描述了一组协议，这些协议优化了保真度增加和成功运行的概率之间的权衡。
2016-09-26 quant-ph
Distribution of Fidelity in Quantum State Transfer Protocols
本文提出推导量子态传输协议中保真度完整概率分布的通用框架，揭示平均保真度相同的不同模型可具有不同分布，从而提供最小保真度等额外信息。
2024-05-04 quant-ph
QuGAN: A Quantum State Fidelity based Generative Adversarial Network
人工智能已经取得了巨大的进步，其中神经网络支持的深度学习系统已经被使用，几乎在每个领域都有应用。生成对抗网络（GAN）作为一种具有代表性的深度学习框架，已被广泛应用于科学、艺术和视频游戏等领域的人工图像生成、文本到图像或图像增强。然而，GANs在计算上是昂贵的，有时在计算上是禁止的。此外，训练GANs可能遭受收敛失败和模态崩溃。为了加速实际量子计算机的用例，我们提出了Qu GAN，这是一种量子GAN架构，提供稳定的收敛，基于量子态的梯度和显着减少的参数集。QuGAN架构纯粹在量子态保真度上运行卷积器和生成器，并利用量子位的交换测试来计算基于量子的损失函数的值。构建在量子层上，与经典的GANs相比，QuGAN实现了相似的性能，参数集减少了94.98%。此外，在相同数量的参数下，QuGAN的性能优于文献中最先进的基于量子的GANs，与生成的分布和原始数据集之间的相似性相比，系统性能提高了48.33%。QuGAN代码发布于https://github.com/yingmao/Quantum-Generative-Adversarial-Network
2022-09-23 quant-ph
Average fidelity and fidelity deviation in noisy quantum teleportation
分析了噪声信道下量子隐形传态的平均保真度（F）和保真度偏差（D）。在这里，F表示平均而言，隐形传态的执行情况有多好，D量化了隐形传态是否在给定的输入上公平地执行，即普适性的条件。我们的分析结果证明，可实现的最大平均保真度确保零保真度偏差，即完美的普适性。隐形传态的这种结构特征与其他有限保真度概率量子操作（例如，泛非或量子克隆）的结构特征不同。基于量子比特情况下F和D之间更紧密的关系，再次确认了该特征。然后，我们考虑另一个现实的噪声模型，其中F减小，D增加，由于不完善的控制。为了减轻这种恶化，我们提出了一种基于机器学习的算法。我们通过数值模拟证明了所提出的算法可以稳定系统。值得注意的是，恢复过程仅由F的最大化组成，这减少了控制时间，从而导致更快的固化周期。
2021-02-10 quant-ph
Fidelity deviation in quantum teleportation
从平均保真度和保真度偏差两个方面分析了量子隐形传态的性能。平均保真度被定义为所有可能的输入状态的保真度的平均值，保真度偏差是它们的标准偏差，这被称为波动或普适性的概念。在分析中，我们找到了在有噪声的量子信道下优化这两种测量的条件--我们在这里考虑所谓的Werner信道。为了表征我们的结果，我们引入了一个由上述措施定义的二维空间，其中的隐形传态的性能表示为一个点的信道噪声参数。通过进一步的分析，我们确定了不同信道条件下的一些区域，建立了纠缠对量子隐形传态的不同贡献与贝尔不等式破坏之间的联系.
2018-03-01 quant-ph
Maximum possible fidelity in $1\rightarrow 2$ qubits cloning
我们重新分析了Bužek-Hillery通用量子克隆机协议，并表明它允许更好的值的保真度和希尔伯特-施密特规范比迄今为止报道。保真度的该较高值与Bruel-Cinchetti-D 'Ariano-Macchiavello的相位协变量子克隆的最大保真度相同。Niu和Griffiths在没有机器状态的工作中也获得了这种保真度值。这是在$1\rightarrow 2$量子位克隆中可获得的最大可能保真度。然后，我们描述了一个不同的和新的状态依赖克隆协议与四个机器状态的输入状态的所有非精确副本被考虑在输出中，我们使用的海森方法确定多变量函数的极值。在该方案中，最佳总体量子克隆的保真度是$\bar{F}=0.847$，相关的冯诺伊曼熵为$\bar{S}=0.825$。
2015-09-26 quant-ph
Two-state teleportation
与完全未知态的隐形传态相比，具有关于输入态的附加先验信息的量子隐形传态实现了更高的保真度。然而，两个非正交输入状态的完美隐形传态需要与未知状态的完美隐形传态相同的纠缠量，即一个ebit。我们分析了如何以及两个状态的隐形传态可以实现使用每一个程度的纯态纠缠，并讨论了保真度的“隐形传态”，可以实现只有经典通信，但没有共享纠缠。构造了一个两态遥克隆方案。
2000-02-23 quant-ph
Information transfer and fidelity in quantum copiers
我们发现，根据用于评估其性能的指标，非常不同的量子复制机是最佳的。研究了几种作用于非正交输入态的量子复制机模型，并根据两种标准进行评估：初始态中编码的（香农）信息到副本的传输，以及副本与初始态之间的保真度。我们发现了优化量子比特编码信息传输的变换。如果信息是一次解码一个符号，那么信息最好是由Wootters-Zurek复印机复制。
2000-04-12 quant-ph
Tight bounds on the distinguishability of quantum states under separable measurements
量子非定域性的许多有趣的特征之一是，多体量子系统的态不能总是像在允许所有量子测量时那样被局域测量区分开。在这项工作中，我们描述了多体量子态集的可分离性时，限制到可分离的测量-那些包含类的本地测量，但仍然是免费的组件系统之间的纠缠。我们考虑两个量：可分离的保真度--一个真正的量子量--衡量我们可以“克隆”输入状态的程度，以及经典的成功概率，它只是给出了正确识别状态的最佳概率。我们得到的可分离的保真度的上下界，并给出了几个例子，在二分和多分设置这些界限是最佳的。此外，这些情况下的最佳值可以通过局部测量来获得。我们进一步表明，区分正交状态下可分离的测量，一个策略，最大限度地提高成功的概率也是最佳的可分离的保真度。我们指出，保真度和成功概率的相等性不依赖于使用最优策略，而只依赖于状态的正交性。为了说明这一点，我们提出了一个例子，其中两个集合（一个由正交状态组成，另一个由非正交状态组成）被证明具有相同的可分离保真度，即使成功概率不同。
2013-11-13 quant-ph
Simulating Universal Quantum Gate Sets on Photonic OAM Qubits: Single-Qubit and Multi-Qubit Operations via Spatial Light Modulator Phase Holography
NED University of Engineering & Technology（NED工程与技术大学）
本文基于HOLOEYE LC 2012透射式SLM，通过三通道噪声模型模拟通用单量子比特门和两量子比特纠缠门，预测保真度在0.9914-0.9936之间，并分析了噪声来源和最优工作波长。
2026-06-24 quant-ph
Demonstration of deterministic and high fidelity squeezing of quantum information
通过采用最近的建议（R。菲利普，P.马雷克和U.L. Andersen，Phys.Rev.A { \bf 71}，042308（2005）\cite{Filip05.pra}），我们实验证明了光场的普遍的、确定性的和高保真的压缩变换。它仅依赖于线性光学、零差检测、前馈和辅助压缩真空态，从而避免了强泵浦与量子态之间的直接相互作用。我们证明了三个不同的压缩水平的相干态输入。该方案非常适用于连续变量量子计算机中的容错压缩变换。
2007-11-09 quant-ph
Process fidelity estimation of linear optical quantum CZ gate: A comparative study
我们提出了一个系统的比较不同的方法的保真度估计的线性光量子控制Z门实现的双光子干涉的部分偏振分束器。我们已经利用了一个线性保真度估计的基础上的蒙特卡罗抽样技术，以及一个非线性估计的基础上极大似然重建的一个完整的量子过程矩阵。此外，我们还计算了由两个相互无偏基的平均量子态量子数决定的量子门保真度的下限。为了探测各种制度的操作的门，我们引入了一个可调延迟线之间的两个光子。这使我们能够从高保真操作转移到光子变得可区分的状态，并且该方案的成功概率显着取决于输入状态。我们详细讨论了可能影响门保真度估计的系统效应。
2014-03-19 quant-ph
Improving the Fidelity of Quantum Cloning by Fast Cycling away the Unwanted Transition
量子克隆的保真度经常受到伴随的不需要的跃迁的限制。我们展示了如何通过使用相干场来消除不需要的跃迁来提高保真度。我们证明了这一点明确的背景下，西蒙{ \it等人}的模型。[J. Mod. Opt. { \bf 47}，233（2000）; Phys. Rev. Lett. { \bf 84}，2993（2000）]。我们还研究了原子数目对量子克隆质量的影响。我们证明了根据量子比特的输入态选择循环场可以保持方案的普适性。
2001-02-28 quant-ph
High-fidelity fast quantum transport with imperfect controls
量子信息的有效传输是量子计算的基本要素。我们考虑利用移动势阱传输量子态，同时保持编码的量子信息的问题。特别是，我们看看一组的情况下，定义的位置的势阱的输入控制受到不同类型的失真，其中每一个是出于实验考虑。我们表明，即使在这些条件下，我们能够完美地传输的量子信息在任何给定的距离上的非线性。
2009-02-03 quant-ph
Efficient experimental estimation of fidelity of linear optical quantum Toffoli gate
提出了N比特控制Z门量子过程保真度的一个有效可测下界。这个界限是由N个部分共轭乘积基的平均输出态密度决定的。我们的方法的一个明显的优势是，只有与产品状态的结晶需要测量，同时保持测量的总数远远小于什么是必要的全量子过程层析成像。作为应用，我们用这种方法对三量子比特线性光量子Toffoli门的量子过程保真度F进行了实验估计，发现F>=0.83。我们还通过从输入的乘积态制备GHZ型三量子比特纠缠态证明了门的纠缠能力。
2013-10-16 quant-ph
Control landscapes for high-fidelity generation of C-NOT and C-PHASE gates with coherent and environmental driving
本研究针对环境存在下双量子比特C-NOT和C-PHASE门的高保真生成，通过相干与非相干控制，利用inGRAPE等方法分析控制景观，发现保真度平滑无陷阱，与单量子比特门情况不同。
2024-05-23 quant-ph
