Discrimination of thermal baths by single qubit probes
与热浴接触的量子系统的非平衡态有助于区分不同温度或不同统计的环境。我们将这些研究扩展到一个更通用的问题，即在不平等的温度下区分两个不同成分的浴缸。值得注意的是，存在的温度制度，在初始状态准备的相干性的存在是有益的歧视能力。我们还发现，非平衡态并不是普遍最佳的，并详细说明了条件，在这种条件下，它变得方便，等待完全热化的探头。这些概念在线性光学模拟中示出。
2020-05-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dynamical signatures of conventional and asymptotic quantum many-body scars on a trapped ion simulator
Trinity College Dublin（都柏林三一学院）；Trinity Quantum Alliance（都柏林量子联盟）；Algorithmiq Limited（Algorithmiq有限公司）；Dublin Institute for Advanced Studies（都柏林高等研究院）
研究通过实验验证了渐进量子多体疤痕在扩大系统规模时的热化行为，展示了无间隙激发与渐近量子多体疤痕之间的联系。
2026-04-14 quant-ph
Implementing two-qubit gates at the quantum speed limit
本文利用机器学习启发的最优控制方法，在超导transmon量子比特上实验实现了接近量子速度极限的高保真度双量子比特门，并证明该方法适用于多种量子计算平台，可显著加速非原生双量子比特门。
2023-12-01 quant-ph
Engineering Coherence and Ergotropy through Spatial Arrangement of Environmental Channel in a Two-Qubit Quantum Battery
Indian Institute of Technology Guwahati（印度理工学院古瓦哈提分校）
该研究探究双量子比特量子电池的环境通道空间排布对相干性与功提取的影响，采用XY交换耦合量子比特，发现共置配置可保留更多全局功熵，二者为调控可提取功提供互补机制。
2026-08-31 quant-ph
Speed limits of two-qubit gates with qudits
本研究拓展计算空间至量子比特子空间外，推导了两量子多体实现两量子比特门的速度极限理论边界，提出实验可行的超导transmon方案及机器学习辅助的最优控制算法，为门提速开辟新途径。
2023-12-14 quant-ph
Quantum speed-up based on classical-field and moving-qubit
在这项工作中，我们提供了一个模型的运动量子比特与多模腔相互作用，其中量子比特是由经典场驱动。我们得到了量子比特密度算符的解析解，并在经典场和运动速度的基础上研究了量子速度极限时间和非马尔可夫性。结果表明，从马尔可夫动力学到非马尔可夫动力学的转变是量子加速过程的内在物理原因，驱动场和强耦合都能增强动力学过程的非马尔可夫性，加速量子比特的演化，但量子比特的运动速度会降低动力学过程的非马尔可夫性，延迟量子比特的演化.在一定程度上，经典场可以减小量子比特运动速度对量子演化过程的影响。
2020-01-12 quant-ph
Speed of disentanglement in multi-qubit systems under depolarizing channel
研究了多量子比特系统在局域去极化信道下的退纠缠速度，其中每个量子比特独立地与环境耦合。我们关注的是一个量子比特和构成系统的其余量子比特之间的双分纠缠，这是由负性来衡量的。对于双量子比特系统，纯态的速度完全取决于它的纠缠度。得到了任意两比特态速度的上、下界以及达到它们的必要条件。对于三量子比特系统，我们研究了纯态的速度，其纠缠特性可以完全用五个局域幺正变换不变量来描述。导出了速度与不变量之间关系的解析表达式。三个量子比特之间的纠缠态即三纠缠增强了系统的速度，但同时发生的两个量子比特之间的关联则降低了系统的速度。消极性的衰减可以受到其他两种消极性的制约，具有同等的意义。两个量子比特之间的不平衡会降低系统中剩余量子比特解纠缠的速度，甚至可以部分恢复纠缠。对于GHZ态和W态任意叠加的k量子比特系统，当k增加到5或6时，速度几乎完全取决于负性的大小。基于解纠缠的速度给出了纠缠鲁棒性的另一种定量定义，并与广泛研究的由纠缠消失的临界噪声量参数测量的鲁棒性进行了比较。在大粒子数的限制下，GHZ型态的选择鲁棒性与k成反比，W态的选择鲁棒性接近1/ \sqrt{k} .
2013-03-08 quant-ph
Quantum speed limit time for a two-qubit system interacting with independent and common reservoirs
研究了双量子比特系统与独立和公共库相互作用的量子速度极限时间。该系统最初是在一类X结构密度矩阵中制备的，即扩展的类沃纳态（EWL）。我们证明了当库进入非马尔可夫状态时，量子速度极限时间在公共库中比在独立库中减小得更快。
2017-02-13 quant-ph
Quantum speed limit time of a qubit system with non-Hermitian detuning
研究了非厄米失谐量子比特系统的量子速度极限时间。我们的结果表明，对于两个可区分的非厄米特系统的状态，演化时间没有一个非零的下限。通过调节非厄米失谐量可以有效地加速系统的量子演化，并且量子速度极限时间可以任意小甚至为零。
2018-10-22 quant-ph
Quantum speed limit time for moving qubit inside leaky cavity
量子系统从任意初始态演化到正交态所需的最小时间称为量子速度极限（QSL）时间。在这项工作中，我们考虑的模型中，一个单一的量子比特内运动的泄漏腔，然后我们研究了这种模型的QSL时间。值得注意的是，我们表明，无论是弱耦合和强耦合制度，QSL时间增加的速度内的泄漏腔的量子比特。此外，我们还观察到，随着量子比特速度的增加，演化的速度趋于一个恒定值，系统变得更加稳定。
2022-06-25 quant-ph
Speedup of quantum state transfer by three- qubit interactions: Implementation by nuclear magnetic resonance
通用量子信息处理需要单量子比特旋转和两量子比特相互作用作为最小资源。超越这种最小方案的一个可能步骤是使用三量子比特相互作用。我们考虑这样的三个量子位的相互作用，并显示他们如何可以减少所需的时间在XY自旋链的量子态转移。对于实验实现，我们使用液态核磁共振（NMR），其中三个量子比特的相互作用可以通过射频脉冲序列来实现。
2006-03-10 quant-ph
Taking the temperature of a pure quantum state
温度是一个看似简单的概念，但它仍然在量子物理研究的前沿提出了深刻的问题。在完全孤立的量子系统（如冷原子量子模拟器）中观察到的热化现象意味着温度甚至可以被分配给单个的纯量子态。在这里，我们提出了一个方案，通过量子干涉测量这种纯态的温度。我们的建议涉及一个辅助量子位探针的干涉测量，该探针在叠加态中制备，随后由于与封闭的热多体系统的弱耦合而去聚。仅使用几个基本的假设混沌量子系统-即，本征态热化假设和流体动力学的出现在很长一段时间-我们表明，量子比特经历纯指数消相干的速率取决于其周围环境的温度。我们验证了我们的预测，通过数值实验的量子自旋链，热化后吸收能量从周期性的驱动器。我们的工作提供了一个通用的方法来测量孤立的，强相互作用系统的温度在最小的假设。
2022-03-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Quantum limit cycles from phase coupling: A framework for NISQ thermodynamic devices
Institute of Physics, Slovak Academy of Sciences（斯洛伐克科学院物理研究所）；Department of Theoretical Physics, Comenius University（布拉迪斯拉发康斯坦丁神哲大学理论物理系）；Chennai Mathematical Institute（金奈数学研究所）
该研究提出基于相位耦合的量子极限环框架，将Kuramoto模型与Van der Pol振荡器量子化后耦合量子比特，在量子热力学环境中实现稳定极限环，观测到新颖效应，为NISQ热力学器件提供新方案。
2026-10-14 quant-ph
Quantum Speed Limit Time in two-qubit system by Dynamical Decoupling Method
本文研究两量子比特系统在退相干下通过周期动力学解耦方法工程化量子速度极限与量子关联，发现对双比特施加脉冲可完全消除退相干，并实现超高速量子过程加速，利于高速量子门实现。
2024-11-07 quant-ph
Optimal Clock Speed of Single-Qubit Operations on Open Quantum Systems
量子算法的有效实现需要具有高保真度的单或多量子比特门。在这份报告中，我们报告说，在开放量子系统上的单量子比特门操作的保真度有一个最大值对应的驱动振幅的最佳值的存在下，驱动诱导的退相干。为了证明这一点，我们使用了之前报道的波动调节量子主方程[Phys. Rev. A 97，063837（2018）]。保真度被发现是一个函数的驱动引起的耗散项以及所产生的量子位环境耦合的弛豫项，因此，它的行为与驱动振幅的非单调。最佳驱动振幅的存在意味着开放量子系统上的单量子比特操作将具有最佳时钟速度。
2019-11-18 quant-ph
Quantumness and speedup limit of a qubit under transition frequency modulation
控制和保持开放量子系统的量子特性是实现其基本目标和技术目标的关键。我们评估嵌入在漏腔中的频率调制量子比特的能力，以表现出其动力学量子特征的增强。量子位跃迁频率由外部驱动场正弦调制。我们表明，适当优化的量子证人有效地识别由于频率调制的量子相干性保护，而标准的量子证人失败。我们还发现，通过适当的操纵驱动场的调制参数的量子比特的演化加速。重要的是，通过引入一个新的品质因数Rg，我们发现量子速度极限时间（Qs）和非马尔可夫性之间的关系取决于系统的初始状态，这推广了以前的连接这两个动力学特征。因此，频率调制量子比特模型表现出有见地的动力学性质与潜在的利用对退相干。
2022-06-14 quant-ph
High-Speed Low-Crosstalk Detection of a $^{171}$Yb$^+$ Qubit using Superconducting Nanowire Single Photon Detectors
量子计算中使用的量子比特往往会受到错误的影响，无论是量子比特与环境的相互作用，还是应用量子逻辑门时的不完美控制。基于量子纠错码（QECC）的容错结构可以用来从这样的错误中恢复。QECC的有效实现需要辅助量子位的高保真度读出，从辅助量子位可以确定错误伴随式，而不影响其中存储相关量子信息以供处理的数据量子位。在这里，我们提出了一个探测方案的\yb捕获离子量子比特，我们使用超导纳米线单光子探测器和利用光子到达时间统计，以提高保真度和速度。量子比特穿梭允许创建单独的检测区域，在该区域中可以测量辅助量子比特而不破坏数据量子比特。我们实现了11 $μ$ s的平均量子比特状态检测时间，保真度为$99.931(6)\%$。由检测串扰引起的误差（定义为由于检测辅助量子比特的过程而丢失数据量子比特的相干性的概率）通过在它们之间创建370 $μ$ m的间隔而被减小到$\sim2\times10^{-5}$。
2019-05-20 quant-ph
High Speed, High Fidelity Detection of an Atomic Hyperfine Qubit
在捕获离子量子信息处理中，快速有效地检测量子比特状态对于实现量子纠错和执行诸如无环孔贝尔测试的基本测试是至关重要的。在这项工作中，我们提出了一个简单的量子比特状态检测协议的$^{171}$ Yb $^+$超精细原子量子比特捕获在一个微制造的表面陷阱，使高收集效率的散射光子和低背景光子计数率。我们证明了平均检测时间分别为10.5、28.1和99.8 μ $\upmu$ s，分别对应于99%、99.85（1）%和99.915（7）%的状态检测准确度。
2013-04-11 quant-ph
Quantum speed limit time for topological qubit influenced by fermionic and bosonic environment
量子理论对从初始状态转换到目标状态所需的最小时间设置了限制。它被称为量子速度限制时间。量子速度限制时间可用于确定封闭和开放量子系统的量子演化速率。考虑到在现实世界中我们所处理的是开放量子系统，研究这类系统的量子速度极限时间具有特别重要的意义。在这项工作中，我们考虑的拓扑量子比特实现的两个马约拉纳模式。我们考虑的情况下，拓扑量子比特的影响，费米和玻色子环境。假设费米和玻色子环境具有类欧姆谱密度。研究了在不同欧姆参数的环境中量子速度极限时间。观察到在超欧姆环境中，随着欧姆参数的增加，量子速度极限时间逐渐达到一个恒定值，从而演化速度达到一个均匀值。研究了外加磁场对演化速率的影响。研究发现，随着磁场强度的增加，量子速度极限时间减小
2020-11-28 quant-ph
Information transfer and orthogonality speed via pulsed-driven qubit
研究了矩形脉冲激励下单量子比特系统之间的信息传递和交换。在旋转波近似（RWA）内和旋转波近似外处理系统的动力学。量子比特的初始状态对于以高保真度发送信息起着重要作用。在RWA中，随着转换信息的保真度增加，与环境的交换信息增加。随着原子失谐量的增加，保真度下降得更快，交换信息有一个上限。在RWA之外，变换信息的保真度随着扰动参数的增加而增加。然而，与RWA内部相比，交换信息非常高。研究了不同初始原子态设置和场参数下量子比特的正交速度。
2012-10-27 quant-ph
Modulating quantum evolution of moving-qubit by using classical driving
在这项工作中，我们研究了一个开放的运动量子比特调制的经典驱动场的量子演化。利用量子速度极限时间和最近引入的一种非马尔可夫测度，得到了零温下量子比特的密度算符，并分析了它的量子演化动力学。结果表明，非马尔可夫环境和经典驱动都能加速演化过程，这种量子加速过程是由非马尔可夫性引起的，临界点只依赖于量子比特的速度.此外，量子比特的运动会延迟演化过程，但量子比特速度对量子加速比的负面影响可以通过经典驱动来抑制。最后，利用退相干率给出了相应的物理解释。
2023-02-06 quant-ph
High-speed $R_{ZZ}$ gates in Kerr-cat qubits via fast-forward scaling
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST)（产业技术综合研究所）；Global Research and Development Center for Business by Quantum-AI Technology (G-QuAT)（量子AI技术商业全球研发中心）；NEC-AIST Quantum Technology Cooperative Research Laboratory（NEC-AIST量子技术联合研究实验室）
本文提出利用快速前移缩放理论实现超导谐振子的完美位移，并应用于Kerr-猫量子比特中的高速R_ZZ门。
2026-09-11 quant-ph
Qubit purification speed-up for three complementary continuous measurements
我们考虑了三个非对易量子比特算符σ_x，σ_y，σ_z同时连续测量下的量子比特纯化。纯化动力学通过（i）平均纯化速率和（ii）达到给定纯度水平的平均时间（1-ε）量化。在理想的测量（检测器效率η=1），我们在第一种情况下，显示了一个渐进的平均净化速度为4相比，一个标准的（经典的）单检测器测量。然而，通过第二个度量--纯度的第一次通过的平均时间T（ε）--相应的加速仅为2。我们使用量子比特演化的各向同性来解释这些加速，该各向同性提供了原始测量方向和三个同时测量之间的等效性，一个测量的轴沿布洛赫矢量对齐，另一个测量的轴在两个互补方向上。对于低效检测器，η=1-δ<1，第一次通过的平均时间T（δ，ε）增加，因为量子位纯化与各向同性量子位退相竞争。在渐近高纯度极限（ε，δ<< 1）下，我们证明了这种增长具有标度行为：ΔT（δ，ε）仅是δ/ε的函数.ΔT（δ/ε）的增加在小变元时是线性的，而在大变元时则变成指数~ exp（δ/2ε）。
2012-01-18 quant-ph
Controlling speedup in open quantum systems through the manipulating of system-reservoir bound states
在本文中，我们给出了一个机制，控制加速的单量子比特开放量子系统的独家操纵系统库的束缚态使用额外的非相互作用的量子比特。结果表明，在系统-库谱中提供更强的束缚态可以使单量子比特的演化速度更快。我们研究了该机制在不同谱密度下的性能，如洛伦兹和欧姆谱密度，并发现了束缚态操纵在加速量子演化中的决定性作用。
2017-03-15 quant-ph
The orthogonality speed of two-qubit state interacts locally with spin chain in the presence of Dzyaloshinsky-Moriya interaction
正交时间检查不同的初始状态设置相互作用的本地不同类型的自旋相互作用：$XX$，伊辛和各向异性模型。结果表明，随着环境量子比特数的增加，正交性的数目增加，从而正交性的时间减少。对于$XX$链模型，显示正交性的最短时间，而对于伊辛模型，显示正交性的最长时间。外场增加了正交性的数目，而Dzyaloshinsky-Moriya相互作用减少了正交性的时间。初始状态的设置和外场对减少/增加正交性时间有显著的影响
2021-02-05 quant-ph
High-speed calibration and characterization of superconducting quantum processors without qubit reset
为了表征和校准量子处理设备，必须收集大量的测量数据。主动量子位重置提高了数据收集的速度，但需要额外的硬件和/或校准。然而，实验装置可以在不重置的情况下以提高的重复率操作。在这种情况下，第一次测量的结果作为下一次实验的初始状态。罗尔。$\textit{et al.}$使用这种不稳定的操作模式，通过测量构成$X$门的Clifford门的固定长度序列来加速单量子位门的校准[Phys. Rev. Appl. $7$，041001（2017）]。然而，我们发现，当测量组成任意操作的脉冲序列时，在测量数据中出现失真。在这里，我们通过展示如何有效地分析不稳定的测量和校正失真来扩展不稳定的方法，以实现与超导量子位重置的测量相同的结果和精度。这使我们能够快速表征和校准量子位。我们通过测量具有$1/2πT_1=3~\rm{kHz}$衰减率的量子位在$250~\rm{kHz}$重复率下没有任何重置的拉比振荡来说明我们的数据收集和分析方法。我们还表明，我们可以测量一个单一的和两个量子位的平均门保真度与随机基准20和8倍，分别比测量重置量子位通过$T_1$衰减。
2020-10-13 quant-ph
Quantum Speed Limits in Qubit Dynamics Driven by Bistable Random Telegraph Noise: From Markovian to Non-Markovian Regimes
研究双稳态随机电报噪声下量子比特的量子速度极限，发现非马尔可夫记忆效应通过信息回流加速演化，而非平衡初始条件则导致纯马尔可夫行为，为设计快速抗噪量子协议提供指导。
2025-04-22 quant-ph
Excited-state quantum phase transition and the quantum speed limit
研究了激发态量子相变（ESQPT）对开放量子系统量子速度极限（QSL）时间的影响。该系统由一个中心量子位耦合到由Lipkin-Meshkov-Glick（LMG）哈密顿量建模的自旋环境组成。我们表明，当量子比特和环境之间的耦合是这样的，后者是位于ESQPT临界能量的量子比特的演化表现出显着的放缓，标志着在QSL时间的一个突然的峰值。有趣的是，ESQPT临界点处的这种减速是由量子比特退相干率的奇异行为引起的，与环境的马尔可夫性质无关。
2019-08-13 quant-ph
Robust Control of Single-Qubit Gates at the Quantum Speed Limit
本文研究量子速度极限下的鲁棒时间最优控制问题，基于幺正传播子泰勒展开构建增广有限维系统，并利用梯度下降算法求解，所得时间最优控制脉冲能有效抑制单量子比特系统中由频率和场幅不确定性引起的门误差。
2023-09-11 quant-ph
Towards the speed limit of high fidelity 2-qubit gates
量子门操作的大多数实现依赖于外部控制场来驱动量子系统的演化。生成这些控制场需要大量的努力来设计合适的控制哈密顿量。此外，控制场中的任何误差降低了所实现的控制操作相对于理想目标操作的保真度。因此，在低错误率下实现足够快的门操作仍然是一个巨大的挑战。在这项工作中，我们提出了一种新的方法来克服这一挑战，消除特定的门操作，完全依赖于时间的控制字段。这种方法似乎是有用的，最大限度地提高门操作的速度，同时消除相关来源的错误。我们提出了一个实验演示的概念，在一个单一的氮空位（NV）中心的金刚石在室温下。
2022-05-04 quant-ph
Quantum speed limits in dephasing dynamics of a qubit system coupled to thermal environments
本文研究了与热退相干环境耦合的量子比特系统的量子速度极限，发现QSLs时间受跃迁频率、动力学行为、环境温度及欧姆性参数影响，为开放量子系统动力学理解和环境谱密度工程调制提供了依据。
2025-04-05 quant-ph
Accelerated quantum adiabatic transfer in superconducting qubits
量子绝热转移在量子计算和量子模拟中有着广泛的应用。然而，由于量子绝热近似条件的限制，使得其在短退相干时间量子系统中的应用受到了限制。在这里，我们展示了量子绝热状态转移跳沿测地线在一个量子比特和两个量子比特超导transmons。与通常的绝热过程相比，该方法具有速度快、鲁棒性好、保真度高等优点。我们的协议为改善超导量子线路中的状态操纵和门操作提供了可行的策略。
2022-08-30 quant-ph
CLOPS: Benchmarking System Speed at Utility Scale
IBM Quantum, IBM T. J. Watson Research Center（IBM量子，IBM托马斯·J·沃森研究中心）
针对现有量子速度指标无法反映效用规模工作负载端到端吞吐量的问题，研究提出CLOPS_h基准，关联设备能力与质量范围，实现速度与质量的连贯解释。
2026-08-24 quant-ph
Accelerated adiabatic quantum gates: optimizing speed versus robustness
我们开发了高保真单量子比特门的新协议，利用和扩展了加速绝热演化的理论思想。我们的协议与具有高度隔离逻辑状态的量子位架构兼容，传统方法存在问题;一个主要的例子是超导fluxonium量子位。通过使用加速绝热协议，我们可以强制执行期望的绝热演化，同时具有与逆绝热能隙（最终由控制脉冲中使用的功率量设置的尺度）相当的选通时间。通过对退相干的影响进行建模，我们探索了绝热性捷径方法所固有的速度和鲁棒性之间的权衡。
2019-06-16 quant-ph
Quantum speed limit time: role of coherence
对于非马尔可夫量子信道，估计了多比特量子态之间的最小演化时间。我们考虑最大相干纯态和混合态以及多量子比特$X$态作为初始态，讨论了初始相干性和相干性行为对退相和耗散过程演化速度的影响.通过量子限速时间流（$τ_{QSL}$）揭示了信息回流条件下初始相干性的非零值对非单位耗散过程的作用。混合性和相干性在速度极限时间上的权衡揭示了态所经历的量子过程的本质。在量子非么正耗散过程中，混合性与相干性的互补效应更为突出。限速时间的参数轨迹生动地描述了纯初态和混合初态演化的差异，这可以用来区分本文研究的单位通道和非单位通道。对多比特纠缠$X$态的量子速度极限时间的研究表明，$τ_{QSL}$可以作为区分多比特纠缠态演化过程的动力学证据.
2022-12-31 quant-ph
Quantum sensing with tunable superconducting qubits: optimization and speed-up
本文基于可调谐 transmon 量子比特与 Kitaev 相位估计算法优化外磁通量子传感，给出最优偏置点并比较多体纠缠态，实现 10^{-8}·Φ_0 精度及约 1/t 的加速标度。
2024-03-04 quant-ph
Single-qubit quantum gate at an arbitrary speed
本文研究量子速度极限下超快单量子比特门的实现，提出通过调节驱动脉冲中心频率和拉比频率在强耦合区域构造通用门集，并发现中心频率标度指数在转变门时间处从0变为-1。
2024-12-27 quant-ph
Qubit Geodesics on the Bloch Sphere from Optimal-Speed Hamiltonian Evolutions
本文对单量子比特在最优速度哈密顿演化下的测地线进行了显式分析，通过最小统计长度、单位几何效率和消失的几何相位验证测地性，并探讨了开放量子系统的挑战。
2023-04-30 quant-ph
Quadratic Models for Engineered Control of Open Quantum Systems
我们引入一个框架来模拟一类开放量子系统的演化，其环境周期性地经历瞬时非幺正演化阶段。对于二次模型的特殊情况下，我们展示了这种方法如何可以概括的重复相互作用的形式主义，允许保存系统环境的相关性。此外，它的连续零周期极限提供了一个自然的描述耦合到大环境中的小系统在可忽略的扰动稳态的演变。我们探讨这种方法的优点和局限性，说明性的应用程序，热化在一个简单的跳跃环和初始化的量子位链通过环境工程的问题。
2020-12-07 cond-mat.other quant-ph
Speed limits for quantum gates in multi-qubit systems
我们使用解析和数值计算，以获得在典型的实验条件下的多量子比特系统中的各种幺正量子操作的速度限制。我们考虑的操作包括单、双和三量子比特门，以及量子比特链中的量子态传输。我们特别发现，实现双量子位门的简单方法通常提供了这些门的最快实现。我们还发现，三量子位Toffoli门时间根据相互作用的类型和系统的几何形状而变化很大，对于三角形几何形状，仅比两量子位控制非（CNOT）门稍长。量子比特链上的量子态传输的速度限制由链中的最大自旋波速度设定。
2012-05-30 cond-mat.other quant-ph
Quantum Speed Limits Based on Schatten Norms: Universality and Tightness
本文基于Schatten α-范数构造了有限维量子系统的一般量子速度极限，证明单量子比特几何QSL具有范数无关的普适性，并给出其紧致性的充要条件及几何解释。
2025-07-22 quant-ph
High speed flux sampling for tunable superconducting qubits with an embedded cryogenic transducer
我们开发了一种高速片上磁通测量使用电容并联SQUID作为嵌入式低温换能器，并将这种技术应用于近期可扩展的印刷电路板（PCB）封装的频率可调超导量子比特的资格。换能器是一个通量可调LC谐振器，其中施加的通量改变谐振频率。我们应用微波音调来探测这个频率，并使用时域零差测量来提取作为施加到SQUID的通量的函数的反射相位。传感器响应带宽为2.6 GHz，最大增益为$\rm 1200^\circ/Φ_0$，使我们能够研究优于0.1%的建立幅度。我们使用这种技术来表征片上偏置线路由和各种基于PCB的封装，并证明阶跃响应建立可以在建立时间和幅度上按数量级变化，这取决于是否使用正常或超导材料。通过在铝中电镀铜PCB，我们测量了与用于现有高保真量子比特的封装一致的阶跃响应。
2018-08-30 quant-ph
Graph-based identification of qubit network (GidNET) for qubit reuse
本文提出GidNET算法，通过分析量子电路的有向无环图和候选矩阵优化量子比特重用，在大幅降低运行时间的同时显著缩减电路宽度，有效解决了量子比特重用中最优性与可扩展性的权衡问题。
2024-10-11 quant-ph
Realization of Superadiabatic Two-qubit Gates Using Parametric Modulation in Superconducting Circuits
快速、鲁棒、低串扰的双量子比特门操作是可扩展量子信息处理的关键。参数驱动门对串扰不敏感，而超绝热控制可以在不损失精度的情况下提高门的速度。我们提出并实验实现了超导量子线路上的超绝热双量子比特门。我们的研究结果表明，在接近量子极限的门速度绝热保存，除了对控制不稳定的鲁棒性。我们展示了一个CZ门的错误率为5.8 $\%$，主要受量子位退相干，有前途的未来改进和可扩展的实现。
2019-11-28 quant-ph
The quantum computational speed of a single Cooper Pair box
利用正交速度研究了荷电量子比特与初始制备在Fock态或二项式态的单腔场相互作用的计算速度。我们观察到计算速度的速率与腔内光子的数量有关。此外，我们表明，量子位场耦合起着相反的作用，其中的计算速度降低耦合的增加。我们建议使用在现场的光子数作为控制参数，以提高计算速度。
2011-07-09 quant-ph
Ideal Quantum Nondemolition Readout of a Flux Qubit Without Purcell Limitations
在量子计算中，基于Rabi模型的大失谐色散耦合被广泛用于量子非破坏（QND）量子比特读出。然而，测量速度和保真度通常受到Purcell效应的显著限制，即：Purcell衰变，临界光子数和依赖于量子位的克尔非线性。为了避免这些影响，我们提出了如何实现一个理想的QND读出的梯度通量量子比特与可调间隙通过其非微扰色散耦合（NPDC）的频率可调测量谐振器。我们表明，这种基于NPDC的读出机制是免费的偶极场相互作用，量子比特QND测量不恶化腔内光子。量子位读出速度和保真度都可以\emph{avoid the Purcell limitations}。此外，NPDC可以方便地打开和关闭通过外部控制通量。我们将展示如何将此建议扩展到多量子位架构的联合量子位读出。
2019-12-17 quant-ph
Quantum Speed Limit for Change of Basis
本文将量子速度极限推广到量子态集合，研究态基到无偏基的最快转换，给出低维紧界、多量子比特与一般 d 维界限，并分析双量子比特、qutrit 及相干性生成的最短时间。
2022-12-23 quant-ph
Dynamical control of state transfer through noisy quantum channels: optimal tradeoff of speed and fidelity
提出了一种通过噪声量子信道（自旋链）最优控制态转移的方法。这个过程被视为通过费米子浴的量子比特状态转移。我们表明，动态调制的边界量子比特的水平足以确保快速和高保真的状态转移。这可以通过动态优化信道的传输频谱来实现。所得到的最优控制对静态和波动噪声都具有鲁棒性。
2013-10-06 quant-ph
Optimal control of a qubit in an optical cavity
我们用最优控制理论研究了量子信息处理。为此，我们分析了阻尼Jaynes-Cummings模型，并推导出最佳控制协议，使加热或能量分散率最小化，并控制驱动系统达到量子速度极限。特别强调的是把我们的系统的最优控制理论的微妙之处进行分析。特别是，它表明如何从根本上不同的方法来量子速度限制可以通过仔细制定的问题来调和。
2014-06-13 quant-ph
Quantum speed limit and nonclassicality in open quantum system models using the Wigner function
该研究利用Wigner函数，通过相位协变模型及双量子比特与压缩热库的位置依赖耦合模型，探究开放量子系统的量子速度极限与非经典性，发现非马尔可夫行为、量子性和量子速度极限间的相互作用及量子关联对演化的加速作用。
2024-12-31 quant-ph
Time-bin to Polarization Conversion of Ultrafast Photonic Qubits
量子信息在光子时间仓量子比特中的编码适合于长距离量子通信方案。在实践中，由于诸如检测器响应时间或共极化时间仓可以被切换的速度之类的技术约束，其他编码（例如极化）通常优选用于像状态检测这样的操作。在这里，我们提出了使用基于超快光学克尔快门的方法在偏振和时间仓编码之间进行量子比特转换，并在快门速度接近1 ps的情况下获得97%的效率和0.827+/-0.003的平均保真度。我们的演示描绘了混合和高速光量子网络的发展的基本要求。
2017-11-27 quant-ph
Quantum speed-up of multiqubit open system via dynamical decoupling pulses
提出了一种利用动态退耦脉冲（DDP）加速多量子比特开放系统动力学演化的方法。研究发现，这种加速演化在弱耦合区和强耦合区都可以实现。加速演化背后的物理机制被解释为库的非马尔可夫性和量子比特的激发态布居的共同作用的结果。结果表明，非马尔可夫性和激发态布居都可以通过DDP来控制，从而实现量子加速。
2015-08-19 quant-ph
Quantum speed limit for the creation and decay of quantum correlations
我们推导出Margolus-Levitin和Mandelstamm-Tamm类型的量子速度限制时间的量子关联的创建和衰减的量子系统的影响下，其周围环境的演变量。一个非经典态与一组适当的经典态之间的最小距离是对该态的量子性的合理度量。我们考虑量子相关性的纠缠和量子不和谐的措施，量化使用Bures距离为基础的措施。为了证明量子噪声对量子关联的速度限制时间的影响，我们估计了在修改的OUN退相和集体两量子比特退相干信道下两量子比特系统的量子关联的创建和衰减的量子速度限制时间。
2022-05-24 quant-ph
Molecular groundstate determination via short pulses on superconducting qubits
提出一种自由式超导脉冲优化方法，通过引入双量子比特通道提升抗噪性与执行速度，在真实硬件上以0.22 ns脉冲确定H2基态至化学精度内，并为LiH找到短脉冲达到最先进精度，有望加速量子计算性能。
2024-03-26 quant-ph
