Generation of entanglement and magic via continuous homodyne monitoring of a qubit pair
VIT-AP University（维特-阿普拉大学）；Università di Bari（巴里大学）；INFN, Sezione di Bari（意大利国家核物理研究所巴里分部）；Université de Lorraine（洛林大学）
本研究通过连续零差监测两个量子比特，利用碰撞模型推导随机主方程，证明该监测能产生纠缠并增强量子魔力，且资源可通过光学相位调节。
2026-09-15 quant-ph
Qubit state monitoring by measurement of three complementary observables
我们考虑了自旋为1/2的量子比特在三个非对易量子比特算符sigma_x，sigma_y，sigma_z同时连续测量下的演化。对于相同的理想检测器，量子比特状态通过在布洛赫向量空间中以随机方向接近纯态并通过在垂直方向上进行局部各向同性扩散而演化。以完整检测器记录为条件的量子态用于评估基于运行时间平均值和离散时间仓检测器输出的经典启发估计的保真度。
2010-06-10 cond-mat.stat-mech quant-ph
Weak continuous monitoring of a flux qubit using coplanar waveguide resonator
我们通过测量共面波导谐振腔中的传输来研究磁通量子比特。在我们的系统中，磁通量子比特与谐振器电流解耦，实现了中间耦合状态。在这种情况下，色散读出是可能的，量子位上的反作用很弱。详细的理论分析和模拟给出了与实验数据很好的一致性，并允许进行量子比特表征。
2010-05-10 cond-mat.supr-con quant-ph
QSVM-RQNN: Low-Qubit Recurrent Quantum Similarity Learning for Condition Monitoring and Fault Classification
Dharmsinh Desai University（达尔姆辛赫·德赛大学）；Bikash’s Quantum (OPC) Pvt. Ltd.（Bikash量子有限公司）；Università degli Studi di Cagliari（卡利亚里大学）
该研究针对NISQ设备的量子资源限制问题，提出QSVM-RQNN框架，结合QSVM与RQNN实现低量子比特需求，在故障分类任务上达到有竞争力的性能，实现了性能与效率的良好权衡。
2026-10-28 quant-ph
Diffusive entanglement generation by continuous homodyne monitoring of spontaneous emission
我们考虑的协议，以产生两个远程量子比特之间的量子纠缠，通过联合时间连续检测他们的自发发射。我们证明了基于零差检测的方案，导致扩散量子轨迹，导致相同的平均纠缠产率作为可比的光电检测策略;这是尽管这些方案之间的两个量子比特状态动力学存在很大差异，我们详细探讨。使用不同的测量来实现相同的目的的能力可能具有实际意义;不太知名的扩散方案在短期内在超导量子位平台上似乎更可行。
2020-01-29 quant-ph
Monitoring Entanglement Evolution and Collective Quantum Dynamics
我们推广了最近开发的用于监测相干量子动力学的方案，该方案具有良好的时间分辨率和低的反作用[Alfrether等人，物理修订版信函102，033602（2009）]的情况下更复杂的量子动力学的一个或几个量子位。其基本思想是用锁定技术测量量子系统对高频交流场的响应。我们证明，这种方案也允许人们观察量子动力学与许多频率尺度，如量子比特进行朗道-齐纳跃迁。此外，我们提出了如何测量两个量子比特之间的纠缠以及量子比特阵列的集体动力学。
2010-11-30 cond-mat.supr-con quant-ph
Theory-independent monitoring of the decoherence of a superconducting qubit with generalized contextuality
Institute for Quantum Optics and Quantum Information, Austrian Academy of Sciences（奥地利科学院量子光学与量子信息研究所）；Vienna Center for Quantum Science and Technology (VCQ), Faculty of Physics, University of Vienna（维也纳大学物理学院维也纳量子科学与技术中心）；Department of Physics, ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院物理系）；Perimeter Institute for Theoretical Physics（基础物理研究所）
本文提出一种不依赖理论的过程重构方法，用于监测超导量子比特的退相干现象，展示了系统在不假设量子理论的情况下如何通过广义情境性分析其退相干过程，并揭示了非马尔可夫演化特性。
2026-03-17 quant-ph
Continuous Monitoring of Rabi Oscillations in a Josephson Flux Qubit
在共振辐射下，量子系统可以在时间上经历相干（拉比）振荡。我们在一个连续观测的三约瑟夫森结通量量子比特中报告了这种振荡的证据，该量子比特耦合到一个调谐到拉比频率的高质量储能电路。除了简单之外，这种拉比光谱学方法还能实现约2.5微秒的长相干时间，对应于有效量子位品质因数\~7000。
2003-08-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Dynamics of a qubit while simultaneously monitoring its relaxation and dephasing
退相干起源于量子信息泄漏到外部自由度中。对于一个量子位，两个主要的退相干通道是弛豫和退相。在这里，我们报告了一个超导量子比特的实验，我们在这两个通道中恢复了部分丢失的信息。我们证明，原始平均相应的测量记录提供了一个完整的量子位态的量子断层扫描，其中所有三个组件的有效自旋1/2同时测量。从实验的单个实现中，可以推断出以弛豫和/或退相通道为条件的量子比特状态所遵循的量子轨迹。量子比特的这些量子测量之间的不兼容性导致量子态的统计中的可观察结果。超导电路的高水平的可控性使我们能够探索许多制度，从芝诺效应欠阻尼拉比振荡取决于驱动，失相和松弛的相对强度。
2018-04-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Model for monitoring of a charge qubit using a radio-frequency quantum point contact including experimental imperfections
量子轨道理论的扩展，将现实的缺陷，在测量固态量子比特是重要的量子计算，特别是状态准备和纠错的目的，以及读出的计算。以前，这已经实现了低频（直流）弱测量。在本文中，我们扩展了现实的量子轨道理论，包括射频（rf）弱测量的低透明度量子点接触（QPC），耦合到一个电荷量子比特，是用来阻尼一个经典的振荡器电路。由此产生的现实量子轨道方程必须用数值方法求解。我们提出了一个分析结果的限制内的振荡器（相对于QPC），其中振荡器奴隶的量子比特的大耗散。被认为是射频+直流工作模式。这里，QPC被偏置（直流），并受到小幅度正弦载波信号（射频）的影响。rf+dc QPC被示出为是低效率的电荷量子比特检测器，其可能仍然高于dc-QPC（其受到1/f噪声的影响）。
2008-03-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Entanglement protection and generation under continuous monitoring
两个量子系统之间的纠缠是量子信息的一种资源，但耗散通常会破坏它.本文考虑两个没有直接相互作用的量子比特，我们表明，即使在开放系统动力学破坏任何初始纠缠的情况下，仅仅对环境的监测可以通过过滤量子比特的状态来保持或创造纠缠.虽然我们研究的系统非常简单，但我们可以展示由于监控而具有纠缠保护或纠缠出生，死亡，重生的例子。
2012-02-09 math.PR quant-ph
Monitoring Quantum Simulators via Quantum Non-Demolition Couplings to Atomic Clock Qubits
我们讨论了通过量子非破坏（QND）耦合到辅助“时钟”量子位来监测模拟量子模拟器的时间演化。感兴趣的QND变量是量子多体系统的“能量”，由量子模拟器的哈密顿量表示。我们描述了一个物理实现的基础QND哈密顿里德伯原子被困在镊子阵列使用激光修整计划的一个广泛的一类自旋模型。作为一个应用，我们讨论了一个量子协议测量光谱形状因子的量子多体系统，其目的是确定签名的遍历与非遍历动力学，我们说明无序的一维海森堡和Floquet自旋模型的里德堡平台。我们的研究结果还提供了物理成分运行量子相位估计协议的能量测量，并准备一个特定的光谱分辨率上的模拟量子模拟器的能量本征态。
2020-09-14 cond-mat.dis-nn cond-mat.quant-gas quant-ph
Detection of temporal fluctuation in superconducting qubits for quantum error mitigation
本研究通过连续监测发现超导量子比特错误率存在持续数分钟的阶梯状波动，并利用错误与输出异常方差的相关性，提出了基于后选择的量子错误缓解方法，且经数值分析验证。
2023-07-10 quant-ph
Entanglement dynamics in open two-qubit systems via diffusive quantum trajectories
我们利用量子扩散轨道证明了在自发发射下两量子比特纠缠的时间演化可以用最优连续监测来充分表征。我们分析确定这个最佳的解开，并推导出一个确定性的演化方程系统的并发。此外，我们提出了一个实验，以监测纠缠动力学的二体二能级系统，并确定从一个单一的轨迹的解纠缠时间。
2010-11-21 quant-ph
Preparing Maximally Entangled States By Monitoring the Environment-System Interaction In Open Quantum Systems
一般来说，开放量子系统中的一个共同假设是，由于量子系统与其环境之间的连续相互作用，由环境诱导的噪声是该量子系统的量子性质消失的原因。有趣的是，我们表明，环境可以被设计和控制，以指导一个任意的量子系统向最大纠缠态，从而可以被视为量子信息处理的资源。Barreiro等人[Nature 470，486（2011）]使用多达五个捕获离子的开放系统量子模拟器在实验上证明了这一想法。在本文中，我们将一个任意的两个和四个量子比特的初始混合态引入到一个最大纠缠态中。我们使用QASM模拟器，也是一个IBM Q真正的处理器，有和没有错误减轻，调查的影响，除了人口的目标状态的量子比特的初始混合态的准备的噪声。
2022-06-03 quant-ph
Probing the spectral density of a dissipative qubit via quantum synchronization
量子系统与外部探针的相互作用（无法直接测量）可以用来推断系统本身的特定特征。我们介绍了一个探测方案的基础上出现的自发量子同步之间的平衡量子位，在接触外部环境，和探针量子位。调谐探测器的频率导致相位同步和反相位同步之间的过渡。这两个制度之间的急剧过渡是本地访问通过单独监测探头动态，并允许一个重建的环境的频谱密度的形状。
2016-11-18 quant-ph
Quantum teleportation between a single-rail single-photon qubit and a coherent state qubit using hybrid entanglement under decoherence effects
我们研究了在退相干效应下，利用混合纠缠作为量子信道实现两种不同类型光量子比特之间的量子隐形传态。一种类型的量子比特采用真空和单光子态作为基础，称为单轨单光子量子比特，另一种类型的量子比特利用相反相位的相干态。我们发现从单轨单光子量子比特到相干态量子比特的隐形传态在保真度和成功概率方面优于相反方向。我们比较了我们的结果与那些使用不同类型的混合纠缠之间的偏振单光子量子比特和相干态。
2015-10-29 quant-ph
Homodyne monitoring of post-selected decay
我们用零差探测来监测超导量子比特的辐射衰变。根据条件概率的经典理论，如果激发态布居以稍后的投射量子比特测量为条件，则其不同于指数衰减定律。量子轨道理论占一般观测值的期望值，我们使用实验数据来显示零差检测信号是如何取决于衰减量子比特的初始状态和最终投影状态的。我们观察到，特别是，异常弱值发生在连续弱测量某些前和后选定的状态。在零差检测的情况下，密度矩阵以随机方式演化，但它被限制在布洛赫球中的特定表面。我们表明，类似的限制适用于与后选择相关的信息，从而限制了理论的预测。
2017-05-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Time-Resolved Measurement of a Charge Qubit
我们提出了一个监测相干量子动力学的方案，具有良好的时间分辨率和低反作用，它依赖于所考虑的量子系统对高频交流驱动的响应。相应的量子主方程的近似解析解表明，输出信号的相位，这可以直接测量在实验中与锁定技术，是成比例的期望值的一个特定的系统观察。这一结果得到证实的主方程的数值解的电荷量子比特实现的库珀对盒，在那里我们专注于监测相干振荡。
2008-10-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Single qubit, two qubit gates and no signalling principle
在本工作中，我们研究了是否可以从无信号原理出发构造任意量子态的单比特和双比特量子门。我们考虑了泡利门，阿达玛门，C-Not门的问题。
2009-01-31 quant-ph
Quantum teleportation of hybrid qubits and single-photon qubits using Gaussian resources
在本文中，我们比较了单光子量子比特和混合量子比特作为信息载体通过高斯连续可变信道的量子隐形传态。我们研究的混合量子比特是相干态和单光子之间的纠缠。我们发现，当混合量子比特的相干振幅低至$α\lesssim 1$时，混合量子比特的性能优于光子量子比特，而光子量子比特在较大振幅时产生更好的结果。我们分析了光子损失的影响，观察到不同量子比特的隐形传态的整体特征保持不变，虽然隐形传态的准确性下降的光子损失。我们的工作提供了一个比较看实际的量子信息处理与不同类型的量子位。
2021-07-07 quant-ph
Real-time Monitoring of Neon Film Growth for Electron-on-Neon Qubits
Washington University（华盛顿大学）；University of California Berkeley（加州大学伯克利分校）
本文提出利用高临界温度YBCO微波谐振器实时监测氖膜生长，通过调整驱动功率控制膜厚，为电子-氖量子比特的可控制备提供关键技术。
2025-11-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.supr-con
Stochastic action for the entanglement of a noisy monitored two-qubit system
本文研究局域噪声下受监测双量子比特系统的纠缠演化，通过构造随机哈密顿量并发展图解方法，揭示了短时振荡与长时稳态纠缠的非单调关系。
2024-03-13 quant-ph
Amplitude Damping for single-qubit System with single-qubit mixed-state Environment
研究了初始环境为单比特混合态时的广义振幅阻尼通道。表示由三维体积的广义振幅阻尼的仿射变换，我们明确地绘制由单量子比特混合态环境模拟的通道所占据的体积。正如预期的那样，这个体积被嵌入到总体积中的通道，这是由两个量子比特环境模拟的。体积比约为0.08，远小于广义去极化通道的体积比3/8。
2007-12-14 quant-ph
Single-photon triggered quantum entanglement between two qubits or at least 2000 identical qubits
该研究探究单光子光场对量子纠缠的调控作用，分析了激发态权重、初始相干性的影响，发现单光子可在至少2000个全同量子比特的系统中触发任意两比特间纠缠，且纠缠程度与比特数无关。
2024-06-19 quant-ph
Entanglement dynamics and performance of two-qubit gates for superconducting qubits under non-Markovian effects
Institute for Complex Quantum Systems and IQST, Ulm University（乌尔姆大学复杂量子系统与IQST研究所）
研究两量子比特架构在非马尔可夫效应下的纠缠动力学与性能，分析旋转波近似在去纠缠动力学中的有效性，探讨量子比特-热源相关性对量子计算设备改进的影响。
2026-04-11 quant-ph
Noisy monitored quantum dynamics of ergodic multi-qubit systems
该研究用随机矩阵方法建立含噪声非幺正受监控量子动力学的统计模型，解析了纠缠介导的演化与测量反作用的竞争，给出单/多量子比特监控的统计机制，并与量子受击陀螺实验对比验证了模型适用性。
2022-03-25 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall quant-ph
High-Fidelity Single-Qubit Gates for Two-Electron Spin Qubits in GaAs
GaAs双量子点中单重态-三重态量子位的单量子位操作尚未达到容错量子信息处理所需的精度。考虑到实验上的重要限制和使用测量的噪声谱，我们数值上最小化的退相干（包括高频1/f类噪声）的影响，并从理论上表明，量子门的量子效率高于99.9%是可以实现的。我们还提出了一个自洽的调谐协议，它应该允许直接在实验中消除个别系统的门误差。
2021-01-22 quant-ph
The ZX-calculus is complete for the single-qubit Clifford+T group
ZX演算是一种用于纯态量子比特量子力学推理的图形演算。它对于纯量子比特稳定子量子力学是完备的，这意味着任何只涉及稳定子运算的等式，只要可以用矩阵导出，也可以用图形导出。稳定器操作包括酉克利福德群，以及在状态中准备量子比特。|0>，以及计算基础中的测量。对于一般的纯态量子比特量子力学，ZX演算是不完整的：存在涉及单个量子比特上的非稳定子么正操作的等式，这些等式不能从ZX演算的当前规则集导出。在这里，我们表明，ZX演算的单量子位仍然完整的操作T添加到单量子位稳定器操作。这是特别有趣的，因为所得的单量子比特Clifford+T群近似是通用的，即任何酉单量子比特算子可以仅使用Clifford算子和T近似到任意精度。
2014-12-30 quant-ph
Single Shot i-Toffoli Gate in Dispersively Coupled Superconducting Qubits
量子算法通常受益于执行多量子位（>2）门的能力。到目前为止，这种多量子位门通常被分解为单量子位门和双量子位门，特别是在超导量子位架构中。在一个步骤中执行多量子位操作的能力可以大大提高许多算法的保真度和执行时间。在这里，我们提出了一个Single Shot方法来执行一个i-Toffoli门，一个三量子比特门门，两个控制和一个目标量子比特，使用目前现有的超导硬件。我们展示了数值证据的过程保真度超过98%和500纳秒的门时间的超导量子比特通过可调谐耦合器相互作用。我们的方法可以直接向前扩展，以实现具有两个以上控制量子位的门。
2021-11-10 quant-ph
Efficient factorization with a single pure qubit and $log N$ mixed qubits
通常假设Shor的量子算法用于大量$N$的有效因式分解需要纯初始状态。在这里，我们证明了一个单一的纯量子位连同一个集合的$log_2 N$量子位在任意的混合状态是足以实现肖尔的因式分解算法有效。
2005-11-20 quant-ph
Solovay-Kitaev Decomposition Strategy for Single-Qubit Channels
受Solovay-Kitaev分解的启发，我们提出了一种利用单量子比特门和受控非门（CNOT）来近似任意单量子比特信道的方法，该方法将酉操作近似为从通用量子计算门集合中选择的操作序列.我们的方法使用的单量子位通道的分解成一个凸组合的“准极端”的渠道。以前模拟一般单量子比特通道的技术需要多达20个CNOT门，而我们只需要一个，这在目前的实验范围内。
2013-09-27 quant-ph
Entangling single and $N$ atom qubits for fast quantum state detection and transmission
我们讨论了利用里德伯封锁技术实现1原子量子比特与集体$N$原子量子比特的纠缠。我们展示了如何利用纠缠来实现单原子量子比特态的快速读出和传输，而无需使用光学腔。
2005-06-27 quant-ph
Introduction to Experimental Quantum Measurement with Superconducting Qubits
量子技术由于其潜在的革命性应用而迅速发展。特别是，超导量子比特提供了量子计算所需的强光-物质相互作用，并且原则上可以扩展到高水平的复杂性。但是，要在超导电路中获得量子力学的全部好处，需要对这类系统中量子物理的各个方面都有深刻的理解。其中最关键的一个方面是测量的概念和测量过程下量子系统的动力学。本文档旨在从实验的角度对量子测量的概念进行教学介绍。我们研究了连续监控下单个超导量子比特的动力学。我们证明了弱测量是研究开放量子系统的量子动力学和量子热力学基本问题的通用工具。
2019-04-19 quant-ph
Relative Entropy and Single Qubit Holevo-Schumacher-Westmoreland Channel Capacity
将经典信道容量的相对熵描述应用于单比特信道.推导了量子比特密度矩阵在Bloch球表象中的相对熵的一个简单公式。将该公式与King-Ruskai-Szarek-Werner量子比特通道椭球图相结合，详细分析了几种单位和非单位量子比特通道。给出了另一种证明，即单量子比特单位信道的最佳HSW信号状态是具有最小信道输出熵的那些状态。推导是基于量子位相对熵公式和King-Ruskai-Szarek-Werner量子位通道椭球图像的对称性。证明了（量子比特或非量子比特）量子信道的任何一组最佳HSW信号态的平均输出密度矩阵是唯一的。
2002-07-22 quant-ph
Scalable simultaneous multi-qubit readout with 99.99% single-shot fidelity
我们描述了单次读出的捕获离子多量子位寄存器使用空间和时间分辨相机检测。对于单个量子位，我们在400 us曝光时间内测量到0.9（3）x10 ^{-4}读出误差，受量子位衰变寿命的限制。对于四量子位寄存器（"量子字节"），我们测量到每个量子位的额外误差仅为0.1（1）x10 ^{-4}，尽管相邻量子位之间存在4%的光学串扰。对串扰的研究表明，该方法可以在密度<1量子比特/μ m^2的情况下扩展到约10000个量子比特，读出时间约为1 μ s/量子比特，保真度损失可以忽略不计。
2010-04-07 quant-ph
Bipartite all-versus-nothing proofs of Bell's theorem with single-qubit measurements
如果我们在两方之间分配n个量子比特，哪种量子纯态和量子比特的分布将允许只使用单量子比特测量来证明贝尔定理的全对无（或格林伯格-霍恩-蔡林格式）证明？我们证明了这些证明存在的充分必要条件，为任何数量的量子比特，并提供所有不同的证明n=7量子比特。值得注意的是，只有一个n=4量子比特的状态分布，以及六个分布，每个分布对应于n=6量子比特的不同状态，这使得这些证明成为可能。
2007-11-28 quant-ph
Bandwidth-limited and noisy pulse sequences for single qubit operations in semiconductor spin qubits
自旋量子比特在量子计算和模拟应用领域是非常有价值和可扩展的候选者。在过去的几十年里，它们已经从理论的角度进行了深入的研究，并在实验室的几个设备上实现了规模。在半导体中，自旋量子比特可以被构建为将电子的自旋限制在静电限定的量子点中。通过这种方法，可以创建不同的实现：单电子自旋量子比特，单重态-三重态自旋量子比特，或三电子架构，例如。G.混合量子比特对于每种量子比特类型，我们研究了单个量子比特沿布洛赫球主轴的旋转，包括实现门操作的控制信号的强制非理想性。通过采用适当的低通滤波器函数，获得了控制信号脉冲的真实瞬态。此外，通过使用高斯噪声模型，考虑了干扰对输入信号的影响。
2019-10-24 quant-ph
A single photon produces general W state of N qubits and its application
基于吴的方案[1]，我们制备了一般N比特W态。我们发现，在一般N比特W态中，两个量子比特的纠缠度只与它们的系数有关，并且我们成功地将一般N比特W态应用于量子态的传输和量子态的制备，类似于两个量子比特系统.
2007-03-19 quant-ph
Single-qubit rotations on a binomial code without ancillary qubits
本文提出一种无需辅助量子比特的二项式码逻辑量子比特旋转方法，通过双频参数驱动实现X轴旋转，利用失谐实现Z轴旋转，有利于NISQ时代的量子计算。
2024-08-23 quant-ph
Improving quantum entanglement through single-qubit operations
我们证明了$2\times 2$二分态的纠缠可以通过单量子比特操作来提高和最大化。提出了一个实验，并进行了数值模拟。
2011-07-22 quant-ph
Scalable Hardware-Efficient Qubit Control with Single Flux Quantum Pulse Sequences
与微波控制相关的硬件开销是超导量子计算规模化的主要障碍。另一种方法涉及用单通量量子（SFQ）脉冲串照射量子位，所述单通量量子脉冲是时间积分精确等于超导通量量子的电压脉冲。在这里，我们描述了紧凑SFQ脉冲序列的推导和验证，其中经典位以大约比量子位振荡频率高5倍的频率被计时到量子位，从而允许可变的脉冲到脉冲定时。控制序列是通过设计用于抑制计算流形泄漏的短子序列寄存器的重复流来构造的。通过单个全局时钟，可以高保真（> 99.99%）控制在20多个不同频率下谐振的量子位。SFQ脉冲可以本地存储，并通过邻近的经典约瑟夫森数字电路传递到量子位，从而提供了一种流线型、低占用空间的经典协处理器的可能性，用于监测错误并反馈到量子位阵列。
2019-02-08 quant-ph
Coherence transformations in single qubit systems
我们研究了几种典型的非相干操作下的单量子比特变换，如非相干操作（IO）、严格非相干操作（SIO）、物理非相干操作（PIO）和相干保持操作（CPO）。在单量子比特系统中，IO和SIO之间建立了定量的联系。此外，这些无相干操作在单量子位系统中具有明确的层次关系：CPO $\subset$ PIO $\subset$ SIO=IO。给出了通过IO或SIO实现单量子比特变换的充要条件的一个新的显式证明，表明只需两个Kraus算符的SIO就足以实现这种变换.给出了单量子比特通过CPO和PIO的变换域。该方法通过引入变换区域的Bloch球描述，为分析单量子比特相干变换提供了一个几何说明，并告诉我们如何构造相应的无相干操作.
2017-11-15 quant-ph
Mitigating Residual Exchange Coupling in Resonant Singlet-Triplet Qubits
University of Rochester（罗切斯特大学）；University of Rochester Center for Coherence and Quantum Science（罗切斯特大学相干与量子科学中心）
通过单自旋耦合器减少残余交换耦合引起的串扰误差，提升双量子比特门保真度。
2026-09-15 quant-ph
A Depth-Optimal Canonical Form for Single-qubit Quantum Circuits
给定一个任意的单量子比特操作，一个重要的任务是有效地将这个操作分解成一个（精确的或近似的）容错量子操作序列。我们导出了单量子位量子线路的深度最优标准型，以及将任意单量子位电路精确约化到该标准型的相应规则。我们专注于单量子比特的通用H，T基础，由于其在容错量子计算的作用，并显示我们的形式主义可能会扩展到其他通用基地。然后，我们将我们的正则表示扩展到Solovay-Kitaev分解算法族，以便在多对数时间内找到单量子比特电路的ε-近似。对于给定的单量子位操作，我们发现比以前的最先进的实现明显更低深度的ε近似电路。此外，我们的算法的实现需要显着更少的资源，在计算内存方面，比以前的方法。
2012-06-14 quant-ph
Universal singlet-triplet qubits implemented near the transverse sweet spot
在半导体双量子点（DQD）中实现单重态-三重态（ST）量子比特的容错量子计算的关键是实现单量子比特门和双量子比特门的高保真操作。可行的方法包括将量子比特操作在横向最佳点（TSS）附近以降低噪声的前导阶数，以及采用适当的抗噪声脉冲序列。单量子比特门可以通过在TSS附近的失谐上引入AC驱动来实现。在TSS处的DQD的大偶极矩使得量子比特和腔谐振器之间能够强耦合，这导致两个量子比特纠缠门。当在适当的区域中操作并施加适度的脉冲序列时，单量子位和双量子位门都具有高于99%的保真度。我们的研究结果表明，利用TSS附近的适当的脉冲序列可以有效地获得高保真ST量子比特。
2021-06-06 quant-ph
Superradiance transition in a system with a single qubit and a single oscillator
我们考虑拉比模型中包含一个单一的两能级系统，或量子比特，和一个单一的谐振子的相变行为。当量子位-振荡器耦合强度变化并增加超过临界点时，系统经历从不相关状态到越来越相关的状态的突然转变。这种奇异行为发生在振荡器的频率远低于量子比特频率的极限;远离这个极限，人们得到一个有限宽度的过渡区。通过分析能级结构、振子场的值及其压缩和量子比特-振子关联，我们深入了解了跃迁的性质和相关的临界行为。
2013-12-25 quant-ph
Resonator-assisted entangling gate for singlet-triplet spin qubits in nanowire double quantum dots
我们提出了一种谐振子辅助的纠缠门，用于高保真度的自旋量子比特。每个自旋量子比特对应于纳米线双量子点中的两个电子，单线态和三重态之一作为逻辑量子比特态。该门受虚电荷偶极跃迁的影响。我们在我们的模型中包括噪声，以显示在当前的实验条件下的方案的可行性。
2010-05-17 quant-ph
Single-photon-induced two qubits excitation without breaking parity symmetry
本文从理论上研究了两个\qubits“系统（一个量子比特具有一个辅助能级）与单模谐振腔在超强耦合区的相互作用模型。通过对量子比特的激发态进行适当的编码，可以使单光子同时激发两个量子比特而不破坏系统的宇称对称性。在忽略系统耗散的情况下，确定了实现高概率逼近1的最优参数方案。此外，利用实验上可行的参数，我们还分析了系统的耗散动力学，并给出了单光子诱导双量子比特激发的实现。该工作为单光子诱导双量子比特激发提供了一种新的途径，将推动单光子量子技术的发展，并在量子信息科学中具有潜在的应用价值。
2018-01-15 quant-ph
ZZ-Interaction-Free Single-Qubit-Gate Optimization in Superconducting Qubits
提出并实验验证了一种基于微扰分析半解析优化脉冲的方法，在超导transmon量子比特上实现了无ZZ交互的单量子比特门操作，有效克服了量子比特频率波动问题且无需额外硬件开销。
2024-01-05 quant-ph
Spin-orbit implementation of Solovay-Kitaev decomposition of single-qubit channels
Solovay-Kitaev定理允许我们用一组通用的门的基本操作的有限序列来近似任何单量子比特门到任意精度。受此分解的启发，我们提出了一个量子信道模拟器能够实现任何完全积极的保迹映射。我们的实现包括一个辅助量子位，编码在激光束的横模（轨道自由度），一个量子位系统，编码在其偏振（自旋），一个自旋轨道CNOT门和四个单量子位操作执行棱镜和偏振组件。我们的结果描述了任意单量子比特信道的光子偏振使用的横模作为辅助量子比特的实现。
2020-12-03 quant-ph
Suppression of Phase Decoherence in a Single Atomic Qubit
研究了利用脉冲序列抑制单个原子量子比特中噪声诱导的相位退相干。原子量子比特由单个中性原子在远失谐光偶极阱中组成，相位退相干可能来源于激光强度和光束指向的涨落以及磁场涨落.我们发现，适当的脉冲序列可以大大缩短量子比特的相干时间相比，传统的自旋回波脉冲。
2009-07-31 quant-ph
A relational quantum computer using only two-qubit total spin measurement and an initial supply of highly mixed single qubit states
我们证明，通用的量子计算是可能的，只使用（i）两个量子比特的物理自然测量，区分单线态和三线态子空间，和（ii）量子比特准备在几乎任何三个不同的（潜在的高度混合）状态。在某种意义上，这种测量是一种比通用2量子比特幺正门“更通用”的动力学元素，因为后者必须通过测量来补充。由于所使用的测量的旋转不变性，我们的方案对集体退相干具有鲁棒性，其方式与以前的提议非常不同-实际上它只对量子位的关系属性敏感。
2005-03-16 quant-ph
Fidelity of Single Qubit Maps
我们给出了一个简单的方法来表征一个单一的量子比特上的酉和一般操作之间的平均保真度，只涉及计算几个纯输入态的保真度。
2001-03-15 quant-ph
