On-demand storage and retrieval of single photons from a semiconductor quantum dot in a room-temperature atomic vapor memory
本研究实现了半导体量子点单光子在室温原子蒸气存储器中的按需存储与读取，通过控制光子与原子蒸气相互作用，达到19.8 ns的读取时间和0.6%的内部效率，拓展了量子网络应用。
2025-01-26 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Prospects for storage and retrieval of a quantum dot single photon in an ultracold $^{87}$Rb ensemble
外延生长的量子点（QD）是光的非经典态，如单光子和纠缠光子的有前途的来源。然而，为了将它们用作长距离量子通信、分布式量子计算或线性光学量子计算的资源，这些光子必须有效地耦合到作为量子中继器网络的一部分的长寿命量子存储器。在这里，我们从理论上研究了在多能级原子系统中有效存储和检索具有1 ns寿命的量子点产生的单光子的前景。我们计算使用实验证明的光学深度为150，存储（总）效率可以超过46%（28%），在一个密集的，超冷的合奏$^{87}$ Rb原子。此外，我们发现，存储和检索所需的最佳控制脉冲可以使用二极管激光器和电光调制器，而不是锁模，脉冲激光源。增加光学深度，例如通过使用玻色凝聚系综或光学腔，可以将效率增加到接近1。除了能够实现基于QD的高速量子网络之外，原子系综和QD之间的这种有效的光学界面还可以导致原子的集体自旋波激发与量子点中限制的电子或空穴的自旋之间的纠缠。
2013-11-06 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Deterministic photon storage and readout in a semimagnetic quantum-dot--cavity system doped with a single Mn ion
光捕获是光通信中实现同步的重要机制。特别是在单光子水平上，需要控制精确的发射时间。在本文中，我们从理论上提出了一个单光子缓冲器件的量子点与一个单一的Mn原子掺杂在一个腔中。我们提出了一种方法来保留一个单腔光子作为点的激发。存储方案是基于亮到暗的激子转换与非共振的外部光场和介导的自旋翻转与磁性离子。诱导的斯塔克位移使两个激子状态共振，并导致激发转移到光学惰性的。存储的光子可以按需以相同的方式通过重新填充具有短寿命的亮态来读出。我们的研究结果表明，有可能暂停一个光子几乎两个数量级以上的寿命亮激子。
2022-02-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Room-temperature ladder-type optical memory compatible with single photons from InGaAs quantum dots
实验实现室温梯型 Cs D1 线原子蒸气存储器，实现弱相干光脉冲按需存储检索，最大内部效率 15%，结合 InGaAs 量子点为异质按需量子光接口提供前景。
2024-11-19 quant-ph
Quantum repeaters based on individual electron spins and nuclear-spin-ensemble memories in quantum dots
受最近量子点核自旋控制和操纵的发展的启发，我们提出了一个量子中继器方案，该方案结合了单个量子点电子自旋和核自旋系综，分别作为自旋光子接口和量子存储器。我们考虑使用低应变量子点嵌入高协同光学微腔。量子点核自旋系综允许纠缠态的长期存储，并且使用腔辅助门来执行预示的纠缠交换。我们强调了实现我们的量子中继器方案所需的量子点技术的进展，该方案承诺在长距离上建立高保真纠缠，其分布速率超过光子的直接传输。
2021-10-26 quant-ph
Simple atomic quantum memory suitable for semiconductor quantum dot single photons
与单光子源相匹配的量子存储器将成为未来量子网络技术的重要基石。我们证明了这样的记忆在温暖的Rb蒸汽与按需存储和检索，基于电磁感应的透明度。该存储器的接收带宽为$δf$ = 0.66~GHz，适用于半导体量子点发射的单光子。在这种情况下，蒸汽单元存储器提供了一个很好的折衷之间的存储效率，存储时间，噪声水平，和实验的复杂性，和原子碰撞的光学相干性的影响可以忽略不计。存储器的操作演示使用衰减的激光脉冲上的单光子水平。对于50 ns的存储时间，我们测量$η_{\textrm{e2e}}^{\textrm{50ns}} = 3.4(3)\%$ \emph{end-to-end efficiency}的光纤耦合存储器，与\emph{total intrinsic efficiency} $η_{\textrm{int}} = 17(3)\%$。简单的技术改进可以将端到端的效率提高到$η_{\textrm{e2e}} \approx 35\%$ ;除此之外，增加光学深度和利用原子的塞曼子结构将允许这样的存储器接近单位效率。在本存储器中，$9\cdot 10^{-3}$光子的无条件读出噪声电平由原子荧光支配，并且对于平均包含$μ_{1}=0.27(4)$光子的输入脉冲，信噪比电平将是1。
2017-09-23 quant-ph
Exciton-spin memory with a semiconductor quantum dot molecule
报道了一种基于半导体量子点分子的单光子和自旋存储器件。光激发的单电子-空穴对被捕获在分子内，它们的复合速率被电控制在三个数量级以上。单光子存储时间长达1微秒，并在亚纳秒时间尺度上读出。使用共振激发，单个光子的圆偏振被转移到电子-空穴对的自旋状态，保真度超过80%，在实验的12.5ns重复周期内存储时间不会降低。
2011-05-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
On the Capacity of Erasure-prone Quantum Storage with Erasure-prone Entanglement Assistance
University of North Texas（北德克萨斯大学）；University of California Irvine（加州大学尔湾分校）
研究了有擦除倾向量子存储容量，考虑擦除倾向的存储节点和纠缠辅助节点，提出容量表征方法并分析了不同擦除情况下的容量限制。
2025-12-08 cs.IT math.IT quant-ph
Keeping the photon in the dark: Enabling full quantum dot control by chirped pulses and magnetic fields
本文提出利用啁啾脉冲和面内磁场从基态全光存储与读取量子点中的自旋禁戒暗激子，实验与乘积张量理论高度一致，实现了无需前置衰变的暗态控制。
2024-04-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Long-time electron spin storage via dynamical suppression of hyperfine-induced decoherence in a quantum dot
在量子点中，通过使电子经历合适的动态退耦序列，可以显著增加由核自旋环境引起的电子自旋退耦的相干时间。我们分析了高层次的解耦协议的性能，通过使用分析和精确的数值方法相结合，并特别注意大脉冲间延迟和长时间的动态，这是超出了标准的平均哈密顿理论描述的制度。我们证明，动态解耦可以保持有效的远远超出其正式域的适用性，并发现，利用级联设计的协议提供了最佳的性能，该系统在相关的参数范围内。在初始电子状态是已知的情况下，能够完全冻结退相干在很长一段时间的协议的构建和特征。还评估了系统和对照非理想性的影响，包括浴内偶极相互作用、磁场偏置和浴极化以及系统脉冲缺陷的影响。虽然小的偏置场和小的浴极化降低了去耦保真度，但增强的性能和时间调制来自于强的施加场和高极化。总体而言，我们发现，如果控制参数的相对误差不超过5%，解耦协议仍然可以延长相干时间高达两个数量级。
2008-01-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.other quant-ph
Simultaneous Wavelength Translation and Amplitude Modulation of Single Photons from a Quantum Dot
混合量子信息设备结合了通过光子相互作用的不同物理系统，提供了将低损耗电信波长传输与高保真可见波长存储和操纵相结合的前景。这种系统的实现需要控制单光子的波形，以实现光谱和时间匹配。在这里，我们实验证明了由量子点发射近1300 nm的指数衰减波形（寿命$\approx$ 1.5 ns）产生的单光子的同时波长平移和幅度调制。准相位匹配的和频产生与脉冲1550 nm激光器创建在710 nm的单光子，在350 ps的时间尺度的受控幅度调制。
2011-08-19 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Manipulation of qubits in non-orthogonal collective storage modes
我们分析了两能级系统大系综的集体自旋自由度与单个中心量子位之间的量子信息传递。中心量子位和各个系综成员之间的耦合可以变化，因此提供对多于一种存储模式的访问。存储和操纵几个独立的量子位的手段推导的情况下，耦合强度的变化不允许解决的正交模式的合奏。虽然我们的程序和分析可能适用于许多不同的物理系统，为具体起见，我们研究的量子态之间的转移单电子自旋和一个系综的核自旋在量子点。
2012-06-06 quant-ph
Single electron-spin memory with a semiconductor quantum dot
我们展示了光场的圆偏振的存储，将其转移到单个半导体量子点中的单个电子的自旋状态。该状态随后通过单个光子的电子触发发射读出。发射的光子与初始脉冲具有相同的偏振，但具有不同的能量，使得量子信息在不同物理系统之间的传输成为可能。当外加磁场为2特斯拉时，自旋记忆的保存时间至少是激子辐射寿命的1000倍。
2007-06-14 quant-ph
Spin wave based quantum storage of electronic spin with a ring array of nuclear spins
提出了一种基于固态的电子自旋量子比特通用存储协议。该方案中的量子存储器是量子点中原子核环形阵列中的自旋波激发。我们证明了电子自旋的任意态所携带的量子信息可以相干地映射到自旋波激发或磁振子态上。通过适当的外部控制，可以可逆地读出存储在量子存储器中的量子态。我们还详细讨论了由于电子自旋与核自旋之间的非均匀耦合而引起的量子退相干机制。
2006-04-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Suppression of exciton dephasing in quantum dots through ultrafast multipulse control
我们研究了Viola和Lloyd [Phys. Rev. A 58，2733（1998）]开发的方案在基于激子的自组装量子点量子计算中控制退相的有用性和可行性。我们证明了通过施加一个简单的周期性控制脉冲序列，可以显著增强受声子诱导的退相作用的受限激子量子比特的光学相干性。量子点的形状对退相特性有显著影响。值得注意的是，我们发现，具有为实现量子计算而优化的参数的量子点是最容易受到失相影响的，然而周期性去耦对于这种类型的量子点是最有效的。我们还表明，电场的存在下，这是一个必要的成分，许多激子为基础的量子计算计划，可以进一步提高控制效率。我们的研究结果表明，动态解耦可能是一种方法的选择，在量子算法的空闲阶段的激子量子比特的鲁棒存储。
2008-03-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Erbium-Doped Fibre Quantum Memory for Chip-Integrated Quantum-Dot Single Photons at 980 nm
University of Calgary（卡尔加里大学）；Institute for Quantum Science and Technology（量子科学技术研究所）
本研究实现了基于掺铒光纤的量子记忆与芯片集成量子点单光子的相干接口，展示了980纳米处的单光子存储与检索，无需光谱调谐。
2025-08-02 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Quantum Transduction of Telecommunications-band Single Photons from a Quantum Dot by Frequency Upconversion
将光的非经典状态从一个波长转换到另一个波长的能力是集成不同量子系统的一个要求，这些量子系统利用双折射带光子进行量子信息的光纤传输，并利用近可见的固定系统进行操纵和存储。此外，由于近红外探测的挑战，将1.3 μm的单光子源转换为可见光波长进行探测将是线性光量子计算的组成部分。最近，在单光子功率水平的转导已经通过频率上转换完成，但它还没有被证明是一个真正的单光子源。在这里，我们测量了半导体量子点在1.3 μm到710 nm的触发单光子发射，总探测（内转换）效率为21%（75%）。我们证明了710 nm信号保持了1.3 μm信号的量子特性，产生了光子反聚束二阶强度相关g^（2）（t），表明光场由g^（2）（0）= 0.165 < 0.5的单光子组成。
2011-08-19 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Coherent control of quantum and entanglement dynamics via periodic modulations in optomechanical semi-conductor resonator coupled to quantum-dot excitons
系统地研究了同时调制输入激光强度和量子点（QD）谐振频率对嵌入QD的光机械半导体谐振腔中的平均场动力学、涨落能量转移和纠缠的影响。我们表明，调制和混合系统可以被设计成达到所需的平均场值，控制波动能量转移和纠缠之间的各个自由度。通过仅调制QD频率可以实现非常高的纠缠度。两种调制之间的相互作用导致纠缠，其位于仅通过调制QD或泵浦激光强度产生的纠缠之间。当我们打开调制时，会发生从低静态到大动态纠缠的转变。这项研究为最优控制策略开辟了新的可能性，可用于量子通信平台中的数据信号传输和存储。
2020-07-23 quant-ph
Complete All-Optical Quantum Control of Electron Spins in InAs/GaAs Quantum Dot Molecule
InAs量子点分子中电子和空穴的自旋态是一种很有前途的量子信息存储和处理系统。本文描述了一种在两个垂直堆叠的单电荷InAs量子点中通过相干电子隧穿耦合实现两个电子自旋量子比特的完全量子光学控制的可行方案。与横向的生长方向施加的磁场，我们构建了一个通用的一组门，对应于可能的拉曼跃迁之间的自旋状态。我们详细的程序来分解一个给定的两个量子比特的幺正操作，以便实现它与连续的应用程序多达8个这些门。我们给出了用于实现这一通用门的激光脉冲的脉冲形状，并演示了保真度为0.881和持续时间为414 ps的双量子比特量子傅里叶变换的实现。因此，我们的建议提供了一个可访问的路径，在量子点分子的通用计算和点的优点，使用脉冲整形非相干操作的光学活性量子点，以减轻意外的动力学和自发发射的负面影响。
2015-01-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Universal quantum gates for hybrid systems assisted by quantum dots inside double-sided optical microcavities
本文提出了在双面光学微腔中利用量子点辅助，在飞行光子量子比特和静止电子自旋量子比特之间构造通用量子门，即受控非门、三量子比特Toffoli门和Fredkin门的确定性方案.我们的门的控制量子比特被编码在运动的单光子的偏振上，目标量子比特被编码在光学微腔中的量子点中的受限电子自旋上。我们在混合系统上设计的这些通用量子门方案具有一些优点。首先，原则上所有的门都以100%的成功概率完成。其次，我们的方案不需要额外的量子比特。第三，门的控制量子位很容易操纵，目标量子位非常适合存储和处理。第四，为了获得高保真度，门不要求非耦合腔的透射与耦合腔的反射可平衡。第五，三个通用门的器件工作在弱耦合和强耦合两种情况下，在实验上是可行的。
2013-02-08 quant-ph
Optically Loaded Semiconductor Quantum Memory Register
我们提出并分析了一种利用自组装量子点分子和电选通量子点分子之间的电容耦合的光加载量子存储器。自组装点用于自旋光子纠缠，其通过单光子探测预示的隐形传态过程转移到门控点进行长期存储或处理。我们说明了一个设备架构，使这种相互作用，我们概述了它的操作和制造。我们提供了自洽的泊松-薛定谔模拟，以建立设计的可行性和完善的设计，并估计的物理耦合参数和它们的灵敏度点的位置。我们提出的设备产生光子量子比特和固态量子比特之间的纠缠态的预示副本，故障时具有快速重置时间。由此产生的纠缠产生的快速速率对于涉及有损光信道的量子网络场景具有很高的实用性。
2015-07-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Conditional dispersive readout of a CMOS quantum dot via an integrated transistor circuit
量子计算机需要与经典电子学的接口，以实现有效的量子位控制、测量和快速数据处理。使用相同的技术制造量子位和经典控制层是有吸引力的，因为它将促进集成过程，提高反馈速度，并为布线和布局挑战提供潜在的解决方案。使用互补金属氧化物晶体管（CMOS）工艺将经典和量子器件单片集成，使处理器能够从制造大规模电路的最成熟工业技术中获益。在这里，我们展示了一个单电子电荷存储CMOS量子点与CMOS晶体管的集成，用于通过基于栅极的色散感测使用集总元件$LC$谐振器的读出控制。控制场效应晶体管（FET）和量子点采用全耗尽绝缘体上硅技术制作在同一芯片上。当控制场效应管使能量子点读出时，我们得到了$δq=165\, μe \mathrm{Hz}^{-1/2}$的电荷灵敏度。此外，当在毫开尔文温度下将单电子电荷存储在量子点上时，我们观察到一秒量级的单电子保留时间。这些结果表明，在CMOS技术中，基于门的色散量子比特读出的基于时间的多路复用迈出了第一步，为全硅量子经典处理器的开发开辟了道路。
2017-08-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Realization of Graphene Quantum Dots for Innovative Biosensor Development and Diverse Applications
本文探讨石墨烯量子点作为传统量子点更安全稳定的替代品，凭借其优异光电性质与低毒性，在生物传感、食品安全监测及智能包装等领域展现广阔应用前景，并有望与量子技术融合。
2025-09-24 cs.ET physics.atm-clus quant-ph
Delay and polarization routing of single photons
对单光子的完全控制在量子信息和量子网络中具有重要意义。方便的光子存储设备是存储器辅助量子通信和计算的关键。虽然即使是简单的光纤也可以作为方便可靠的存储设备，但其存储时间是严格固定的，无法适应。因此，理想情况下，光子存储应该是由外部装置（例如，磁或电控制场）主动控制的。为了复用多个光子，有源路由也将是期望的。在这里，我们表明，单光子的半导体量子点可以故意延迟的原子蒸气。此外，可以根据外部磁场选择输出路径。通过选择光子的输入偏振并通过对准热原子蒸气的外部磁场，基于延迟的存储可以被精细地调谐到预定值。总延迟为25 ns，我们能够微调超过600 ps。根据输入偏振，光子被路由到不同的输出端口。实验数据完全相似的理论模型，该模型描述了考虑光谱扩散下的群速度延迟，并考虑了原子蒸气的复折射率。目前的结果使使用的原子蒸气作为波长选择性延迟，并允许路由的单光子根据其偏振和外部磁场。
2019-05-29 quant-ph
Cavity-QED enhancement of quantum entanglement and battery performance in double quantum dots
P. J. Šafárik University（帕·约·沙法里克大学）；Abbottabad University of Science and Technology（阿伯塔巴德科学与技术大学）；Institute for Research in Fundamental Sciences (IPM)（基础科学研究所）
本研究理论探讨了硅双量子点与微波腔耦合系统，发现腔可调控自旋-电荷纠缠，并提升量子电池的ergotropy，确立了腔耦合与SOC作为互补控制手段。
2026-09-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.other quant-ph
Quantum Teleportation from a Propagating Photon to a Solid-State Spin Qubit
在用于传输量子信息的传播光子与用于存储和操纵的静止量子比特之间实现量子接口长期以来一直是量子信息科学中的突出目标。实现这种不同量子比特之间接口的方法是量子隐形传态，它不仅作为一种通用的量子态转移方法，而且作为一种量子计算原语，已经引起了相当大的兴趣。在这里，我们实验演示了利用量子隐形传态将光子量子比特携带的量子信息传输到量子点自旋量子比特。在我们的实验中，利用中性量子点的选择性共振激发产生了一个处于双色叠加态的单光子--光子量子比特。我们利用局域电场和磁场控制，实现了来自不同量子点的单光子的前所未有的不可逆性。为了传送一个光子量子比特，我们在距离第一个量子点5米远的第二个量子点中产生一个纠缠的自旋光子态，并在Hong-Ou-Mandel装置中干涉来自两个量子点的光子。在干涉仪的输出重合检测预示着成功的隐形传态，我们通过测量所产生的自旋状态后，其相干时间延长的光学自旋回波脉冲序列验证。光子和半导体自旋量子比特的成功相互转换的演示构成了实现基于半导体纳米结构的片上量子网络的重要一步。
2013-07-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
Parity-selected charging and noise-correlated work retention in a coupled Si/SiGe double quantum dot battery: theory and experimentally parameterized modeling
Mohammed V University in Rabat（拉巴特穆罕默德五世大学）
研究电容耦合双量子点量子电池在1/f电荷噪声下的可提取功，发现共振隧道耦合驱动主导种群转移通道，可提取功主要存储在非被动种群分布中，噪声削弱种群ergotropy。
2026-10-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Ultrafast nonlocal control of spontaneous emission
固态腔量子电动力学系统将形成未来量子网络的可扩展节点，允许存储，处理和检索量子比特，其中需要实时控制腔中的辐射相互作用以实现高效率。在这里，我们展示了在耦合腔系统中的真空场的动态成型，以实现超快的非局域调制的自发发射的量子点在光子晶体腔，在~200 ps的时间尺度上，远远快于他们的自然辐射寿命。这开辟了超快控制的基于半导体的腔量子电动力学系统的应用在量子接口和一类新的超快激光器的基础上的纳米光子腔的方式。
2013-11-10 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Many-body quantum register for a spin qubit
本文利用半导体量子点中约13000个核自旋形成的多体暗态和单磁振子激发构建量子寄存器，通过130纳秒SWAP门实现电子自旋与核自旋间的量子态转移，验证了完整写入-存储-读取协议，将量子点升级为多量子比特量子节点。
2024-04-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Chip-integrated visible-telecom photon pair sources for quantum communication
光子对源是实现量子纠缠和量子通信的基本构件。硅光子学的最新研究已经证明了电信波段内光子对源的有希望的特性，包括亚毫瓦光泵浦功率、高光谱亮度和高光子纯度。然而，大多数适用于本地操作（如存储和计算）的量子系统支持可见光或短近红外波段的光学跃迁。与电信波长相比，在这种波长下二氧化硅中显著更高的光学衰减限制了这种本地节点之间可以发生的基于光纤的量子通信的长度尺度。通过光纤连接这种系统的一种方法是通过可以桥接可见光和电信波段的光子对源，但是还没有在集成平台中开发出应该产生具有高信噪比的窄带光子对的合适的源。在这里，我们首次展示了纳米光子可见电信光子对源，使用高品质因数氮化硅谐振器产生明亮的光子对，具有前所未有的重合-意外比（CAR）高达（3800 +/- 200）。我们进一步展示了微谐振器的色散工程，以使不同种类的被困原子/离子，缺陷中心和量子点连接到未来量子通信系统的电信频段。
2018-05-10 physics.optics quant-ph
Towards optimized suppression of dephasing in systems subject to pulse timing constraints
我们研究了不同的动态解耦协议的有效性，在一个纯粹的退相玻色子浴的存在下，一个单一的量子比特的存储，重点是比较量子相干性保存下均匀与非均匀的脉冲之间的延迟时间。在瞬时位翻转脉冲的限制下，这是通过建立受控量子位演化的新表示来实现的，其中所产生的退相干行为直接表示为自由演化。给出了欧姆和超欧姆环境下的长、短期相干行为的近似解析表达式。我们专注于可实现的时间延迟的物理约束的系统，强调在量子点的激子量子比特的纯退相。我们的分析表明，小的优势，高层次的解耦方案的基础上级联或优化设计是可以预期的，如果操作的限制，防止脉冲施加足够快。在这种约束的情况下，我们演示了如何简单的修改重复的周期性回波协议可以提供显着改善的相干性保存在现实的参数制度。
2009-12-10 quant-ph
Long-lived quantum correlation by cavity-mediated subradiance
本研究在低品质因子腔中实现多个量子发射体的长寿命亚辐射态，通过平衡腔耗散、耦合强度和非相干泵浦，产生高度负合作参数及大光子聚束，为量子存储和计量提供长寿命纠缠资源。
2024-12-12 physics.optics quant-ph
Majorana box qubits
由存储介质的拓扑结构保护的量子信息预期表现出长的相干时间。另一个特征是通过编织马约拉纳束缚态产生的拓扑保护门。然而，编织需要具有分支拓扑片段的结构，这在现在被认为具有马约拉纳束缚态的超导体-超导体异质结构中具有固有的困难。在本文中，我们构造量子比特利用拓扑保护和非局域性质的Majorana束缚态的平行线网络，但不依赖于编织的量子门。基本单元由三条拓扑线组成，其中两条线由平凡的超导体耦合，第三条线作为干涉臂。组合线的库仑阻塞产生分数自旋，可通过用于单量子位读出、初始化和操作的量子点进行非局部寻址。我们描述了相同的工具如何允许测量为基础的实施的克利福德门，在总的架构通用。因此，使用现有技术进行拓扑保护量子位的原理证明是可以实现的。
2016-12-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Silicon CMOS architecture for a spin-based quantum computer
用于容错量子计算的量子纠错（QEC）码\cite{Terhal2015}和在广泛的平台\cite{Kok2007, Brown2011, Barends2014, Waldherr2014, Dolde2014, Muhonen2014, Veldhorst2014}中高保真量子比特的物理实现的最新进展为基于数百万个相互作用的量子比特的量子计算机的构建提供了希望。然而，经典量子界面仍然是一个新兴的探索领域。在这里，我们提出了一种完全基于互补金属氧化物半导体（CMOS）技术的硅基量子计算机处理器架构，这是所有现代处理器芯片的基础。我们展示了一个基于晶体管的控制电路和电荷存储电极如何用于操作一个密集的、可扩展的二维量子比特系统。量子位由限制在量子点中的单个电子的自旋状态定义，通过交换相互作用耦合，使用微波腔控制，并通过基于门的色散读出\cite{Colless2013}测量。该系统完全基于现有技术和现有组件，与通用表面码量子纠错\cite{Terhal2015}兼容，实现了大规模通用量子计算。
2016-09-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum control in spintronics
叠加和纠缠是唯一的量子现象。叠加包含了一个相位，它包含的信息超过了任何经典的混合物。纠缠提供了量子系统中测量之间的相关性，这种相关性比经典可能的任何相关性都要强。这些给量子计算带来了巨大的潜力，但其影响远远超出了量子信息处理。早期的应用可以在纠缠增强的传感和计量学中找到。凝聚态中的量子自旋为研究和利用叠加和纠缠提供了有希望的候选者，并且在此类系统的量子控制方面正在取得巨大进展。在GaAs中，单个电子的自旋可以被操纵和测量，单重态-三重态可以在双点结构中被控制。在硅中，单个电子自旋可以通过磷供体的电离来检测，并且信息可以从电子自旋转移到核自旋以提供长的存储时间。电子和核自旋可以在嵌在富勒烯分子中的氮原子中进行操纵，而富勒烯分子又可以组装成有序阵列。金刚石中带电氮空位中心的自旋态可以用光学方法操纵和读取。一系列材料系统中的集体自旋态为信息的全息存储提供了范围。现在，在自旋电子器件中实现叠加和纠缠的条件非常好，从而开辟了量子技术的新时代。
2011-02-08 quant-ph
Optical Memory in a Microfabricated Rubidium Vapor Cell
该研究利用微加工铷蒸气室在超精细帕申-巴克体系中实现了高带宽光学存储器，通过特斯拉级磁场实现多普勒展宽介质中的跃迁寻址，在80纳秒存储时间下测得端到端效率3.12%，为量子网络提供可扩展的存储方案。
2023-12-19 physics.atom-ph quant-ph
Self-error-corrected hyperparallel photonic quantum computation working with both the polarization and the spatial-mode degrees of freedom
通常，超并行量子计算可以提高量子计算的速度，减少量子资源的大量消耗，抗噪声，简化量子信息的存储。在这里，我们提出了第一个方案的自纠错超并行光子量子计算工作的偏振和空间模式的光子系统的自由度同时。它可以在近乎现实的条件下防止由于不完美的非线性相互作用而发生位翻转错误。利用双面微腔系统中圆偏振光子与量子点中电子自旋之间的非线性相互作用，在近似现实的条件下考虑非理想相互作用，给出了在双光子系统中设计通用超平行光子量子控制非门的方法.它的自纠错模式避免了超并行量子CNOT门中的位翻转错误，保证了其鲁棒保真度，并放宽了对实验的要求。与此同时，这一计划以一种失败的方式运作。同时，我们将这种方法推广到一个多光子系统中，实现了自纠错超并行量子CNOT $^N$门。这些优良的特性使得该方案在未来的光子量子计算和量子通信中具有更大的应用前景。
2018-09-01 quant-ph
