Cavity-enhanced storage in an optical spin-wave memory
我们报告的实验演示的光学自旋波存储器,原子频率梳(AFC)计划的基础上,存储效率大大提高了光学腔。该腔是低精细度,但在阻抗匹配制度,以实现高吸收,在我们的本质上低吸收的Eu 3+:Y2SiO5晶体。对于存储的光脉冲作为光激励(AFC回波),我们达到53%和28%的效率为2和10微秒的延迟,分别。对于一个完整的AFC自旋波存储器,我们达到了12%的效率,包括自旋波退相,这是一个12倍的增加,相对于以前的结果在这种材料。这一结果是在量子中继器和量子网络的背景下,实现基于自旋波的高效和长寿命量子存储器目标的重要一步。
2014-04-14 quant-ph
Scalable and modular generation of multipartite entangled states through memory-enhanced fusion
针对大规模多体纠缠态生成的挑战,本文提出利用光子互连实现内存增强的纠缠态融合,通过异步制备和单光子干涉成功创建并验证了远程量子内存模块间的四体W态纠缠,为分布式量子信息处理铺路。
2025-04-30 quant-ph
An efficient biologically-inspired photocell enhanced by quantum coherence
生物光反应在光合复合物中的光-电转换效率非常高,因此,生物光反应的再现是光伏器件未来发展的一个新方向。在这里,我们开发了这样一个范例,并提出了一个模型光电池的基础上明确利用最近发现的光合复合物中的量子力学效应的光合反应中心的纳米级架构。分子激发态之间的偶极-偶极相互作用引起的光子吸收/发射的量子干涉保证了在宽范围的现实参数下增强的光电转换和发电,为设计受生物光合作用和量子技术启发的人工光捕获器件开辟了一条有前途的新路线。
2013-07-18 physics.chem-ph quant-ph
Quantum memory enhanced dissipative entanglement creation in non-equilibrium steady states
本文研究了纠缠非平衡定态的耗散制备。我们构造了一个碰撞模型,其中开放系统由两个量子比特组成,它们耦合到具有不同温度的热源。浴由与开放系统相互作用的量子比特序列建模。该模型可以在不同的动力学制度:有和没有环境记忆效应进行研究。我们报告说,只有一定的浴温度范围内允许纠缠NESS。此外,我们得到的最小和最大的临界值的热流通过系统。令人惊讶的是,量子记忆效应在长时间限制中起着至关重要的作用。首先,记忆效应拓宽了量子相关NESS可以耗散准备的参数区域,其次,它们增加了可达到的并发性。最值得注意的是,我们发现了一个热流范围,不仅允许,而且保证了NESS纠缠。因此,热流可以见证非平衡定态的纠缠。
2021-03-03 quant-ph
Quantum-enhanced learning of rotations about an unknown direction
我们设计的机器可以学习如何将量子比特旋转到一个最初未知的方向,并以自旋j粒子的状态编码。我们表明,一台机器配备了O(log j)量子比特的量子存储器可以胜过所有的机器与纯经典的内存,即使他们的内存的大小是任意大。对于每个有限的j,优点都存在,并且只要量子存储器被访问不超过O(j)次就持续存在。我们通过推导纯经典记忆可实现的最终性能来建立这些结果,从而提供了一个可用于实验演示量子增强学习实现的基准。
2019-08-30 quant-ph
Toward a Scalable Linear-Cavity Enhanced Warm-Vapor Photonic Quantum Memory
该研究提出一种线性腔增强的暖蒸气ORCA量子存储器,通过强磁场与偏振控制实现无多普勒相互作用,无需光泵浦,以更小体积和功耗实现GHz带宽、近单位效率、无噪声的量子存储,并证明大规模阵列的可行性。
2025-10-10 quant-ph
Enhanced energy relaxation process of quantum memory coupled with a superconducting qubit
对于量子信息处理,每个物理系统对于实现具有不同的优势,因此从多个系统受益的混合系统将能够提供有希望的方法。一种常见的混合方法是将一个超导量子比特作为可控量子比特,另一个具有长相干时间的量子系统作为存储量子比特。超导量子比特使我们能够对量子态具有良好的可控性,而存储量子比特能够长时间存储信息。通过调节超导量子比特和存储量子比特之间的能量分裂,人们相信可以实现它们之间的选择性耦合。然而,我们已经证明,这种方法有一个根本的缺点,涉及能量泄漏的内存量子位。失谐的超导量子比特通常会受到严重的退相干的影响,这会导致从记忆量子比特到超导量子比特的非相干能量弛豫。我们还发现,这种能量输运可以解释为超导量子比特中的涨落引起的反量子芝诺效应的出现。我们还讨论了一种可能的解决方案,以避免这种能量弛豫过程,这是可行的现有技术。
2012-01-11 quant-ph
Memory-Enhanced Noiseless Cross Phase Modulation
使用梯度回波存储器,我们实验证明交叉相位调制(XPM)之间的两个光脉冲,一个存储和一个自由传播通过存储介质。我们解释了如何将这一想法扩展到使两个单光子之间的实质性非线性相互作用都存储在存储器中。我们提出了半经典和量子模拟以及一个建议的实验方案,以证明在单光子水平上实现大XPM的可行性。
2011-12-09 physics.optics quant-ph
Experimental demonstration of memory-enhanced quantum communication
在量子科学和工程中,远距离传输量子信息的能力是至关重要的。例如,它能够实现安全的量子密钥分发(QKD),其依赖于禁止“克隆”未知量子态的基本原理。虽然QKD正在成功部署,但其范围目前受到光子损失的限制,并且无法使用简单的测量和重复策略进行扩展,而不会影响其无条件的安全性。或者,利用中间量子存储器节点和纠错技术的量子中继器可以扩展量子信道的范围。然而,它们的实现仍然是一个突出的挑战,需要高效和高保真的量子存储器,门操作和测量的组合。在这里,我们报告的记忆增强量子通信的实验实现。我们使用一个单一的固态自旋存储器集成在纳米光子金刚石谐振器实现异步贝尔态测量。这使得测量设备无关(MDI)-QKD的密钥速率比损耗等效直接传输方法增加了四倍,同时操作兆赫时钟速率。我们的研究结果代表了迈向实用量子中继器和大规模量子网络的重要一步。
2019-09-03 quant-ph
Quantum-inspired Hash Function Based on Parity-dependent Quantum Walks with Memory
本文提出一种结合奇偶依赖量子游走与任意记忆长度的受控交替量子游走模型 CQWM-P,并据此构造量子启发哈希函数 QHFM-P,在统计性能、敏感性、扩散混淆、均匀性和抗碰撞性上达到与现有最优离散量子游走哈希函数相当的水平。
2023-08-10 cs.CR quant-ph
Quantum-Enhanced Inference of Conditional Future Probabilities with Reduced Memory Cost
Nanyang Technological University(南洋理工大学);University of Manchester(曼彻斯特大学)
该研究针对复杂随机系统的未来概率推断问题,提出量子算法方法,在保持二次加速的同时减少系统偏差与内存成本,推进了量子技术的实际应用。
2026-10-09 quant-ph
Enhanced quantum teleportation in non-Markovian environments
研究了当量子信道受到非马尔可夫环境中的记忆效应退相干影响时,任意未知单量子比特态的隐形传态方案。用平均保真度和最小保真度衡量的隐形传态质量在非马尔可夫信道中可以得到提高。记忆效应引起保真度的恢复,这比马尔可夫信道获得的保真度更好。
2012-08-08 quant-ph
Time-reversed and coherently-enhanced memory: A single-mode quantum atom-optic memory without a cavity
基于系综的光量子存储器的效率关键取决于原子-光耦合的强度。光学腔是增强原子-光耦合强度的有效方法,但缺点是腔体难以集成到存储器设置中。在这项工作中,我们显示了相干增强的原子-光耦合通过干涉效应。要被吸收到原子系综中的光被分裂并用于从系综的相对端驱动原子。我们比较这种方法理论上的腔增强方案和目前的实验结果,我们的相干增强冷铷-87原子,显示效率的$72\pm5\%$和存储寿命的$110\pm 10$我们。
2019-01-22 physics.atom-ph quant-ph
Machine-Learning-Enhanced Quantum Optical Storage in Solids
针对固态量子存储器效率低的问题,本文结合被动优化与机器学习实现近6倍效率提升,并保持高信噪比、单光子级相干存储及原有带宽。
2024-04-05 quant-ph
From quantum-enhanced to quantum-inspired Monte Carlo
本文全面分析了量子增强蒙特卡洛方法的最优工作点,探索了含时哈密顿量和反向数字化退火等电路扩展,并提出利用张量网络模拟器替代实硬件,使其在量子硬件部署前即可作为量子启发算法保持标度优势。
2025-06-30 cond-mat.stat-mech physics.comp-ph quant-ph
Efficient quantum memory for heralded single photons generated by cavity-enhanced spontaneous parametric downconversion
我们将自发参量下转换(SPDC)晶体和冷原子系综连接起来,通过偏振编码的单光子量子比特实现了高效的量子存储。具体地说,窄带预示单光子从腔增强SPDC源存储使用冷原子系综,与~70%的存储和检索效率和~10 $μ$ s的存储时间在50%的效率。为了防止存储后的退化,我们还操纵单光子波的轮廓,使恢复的非经典性质的单光子被保存。另一方面,双轨存储用于存储偏振编码的量子比特,存储后飞行量子比特的校正保真度达到~ 97%。这些结果为大规模量子网络铺平了道路。
2020-11-30 physics.atom-ph quant-ph
A quantum spectrum analyzer enhanced by a nuclear spin memory
我们实现了一个双量子位传感器,旨在实现高光谱分辨率的量子传感实验。我们的传感器由一个主动的“传感量子位”和一个长寿命的“记忆量子位”,分别由金刚石中氮空位中心的电子和氮-15核自旋实现。使用状态存储时间高达45毫秒,我们展示了外部交流信号的光谱与线宽为19 Hz(~2.9 ppm)和碳-13核磁共振(NMR)信号的线宽为190 Hz(~ 74 ppm)。与没有核存储器的测量相比,这表示光谱分辨率提高了100倍。
2016-10-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
A Quantum Information Retrieval Approach to Memory
随着计算机接近内存中可存储信息的物理极限,将需要新的方法来进一步改善信息存储和检索。我们提出了一个量子启发矢量为基础的方法,它提供了一个上下文相关的映射从子符号的符号表示的信息。如果在计算上实现,这种方法将提供非常高的信息存储密度,而不需要传统上所需的存储容量的物理增加。该方法的灵感来自于人类记忆的结构,并结合了Gardenfors的概念空间方法和Humphreys等人的元素。的记忆矩阵模型。
2013-10-11 q-bio.NC quant-ph
Spatial Multiplexing in a Cavity-Enhanced Quantum Memory
我们提出了一个多路复用的量子中继协议的基础上合奏的激光冷却和捕获的铷原子内的光学环形腔。我们已经证明了在这样的系统中的强集体耦合,并构建了一个基于二维声光偏转器的多路复用装置。在这里,我们展示了这个系统如何使用具有非平凡空间相位分布(自旋波)的集体激发来实现多路复用量子中继器。计算的长距离纠缠产生率表明,这种多路复用的集合体-腔平台是实现长距离量子纠缠和网络化的一条有前途的途径。
2019-03-06 physics.atom-ph quant-ph
Security enhanced memory for quantum state
安全增强在经典信息和量子信息方面都是重要的。量子存储设备的最近发展是值得注意的,并且已经证明了一秒或更长的相干时间。另一方面,虽然理论上已经提出了量子比特或量子存储器的加密,但尚未进行实验。在这里,我们报告的量子存储器的加密功能,是通过扰乱和检索记录的量子相位实现的演示。我们开发了两个独立的拉姆齐干涉仪的原子系综被困在一个持续的超导原子芯片。通过以随机相位操作两个干涉仪,由第一干涉仪的脉冲记录的量子相位由第二干涉仪脉冲调制。通过使用具有特定时间延迟的第二干涉仪的另一个脉冲来恢复加扰的量子相位。该技术为提高量子信息技术的安全性铺平了道路。
2017-07-28 physics.atom-ph quant-ph
Critically excited states with enhanced memory and pattern recognition capacities in quantum brain networks: Lesson from black holes
我们实现了一种机制-最初提出的模型的大内存存储容量的黑洞-在量子神经网络和显示,指数增加的模式存储和识别的能力是在某些临界激发态,而不涉及突触可塑性。我们考虑一个简单的网络的N个相互连接的量子神经元与弱兴奋性突触连接。我们发现,对于冻结的突触权重存在增强的记忆存储容量的临界状态。这些状态的实现要归功于一些神经元的高兴奋水平,尽管突触连接很弱,但这大大降低了其余较弱兴奋神经元的反应阈值。结果,后者神经元获得了在狭窄的能隙内存储指数级大量模式的能力。存储的模式可以识别和检索的影响下,任意软输入刺激完美的反应。与此形成鲜明对比的是,在相同的刺激下,回忆在系统的基态中是不存在的。我们的经验是,具有最高微观状态熵和记忆存储容量的状态不一定是能量的局部最小值,而是激发临界状态。所考虑的现象具有平滑的经典极限,可以用于实现增强的记忆存储容量在经典的大脑网络。
2017-11-24 cond-mat.dis-nn hep-th quant-ph
Programmable cavity-enhanced telecom quantum memory in thin-film lithium niobate
Nanjing University(南京大学)
本文提出一种基于薄膜铌酸锂的可编程腔增强量子存储器,实现了高效的电信频段存储与快速光谱控制,展示了高对比度原子频梳的制备及量子纠缠验证。
2026-07-16 physics.optics quant-ph
Memory-enhanced quantum extreme learning machines for characterizing non-Markovian dynamics
Abdelmalek Essaadi University(阿卜杜勒马利克·埃萨迪大学);Université Grenoble Alpes(格勒诺布尔阿尔卑斯大学);Institute for Cross-Disciplinary Physics and Complex Systems (IFISC) UIB-CSIC(跨学科物理与复杂系统研究所(IFISC)巴伊利亚群岛大学-西班牙国家科研委员会)
本文提出基于量子极值学习机的增强记忆方法,通过引入时间信息和额外可观测量提升量子动力学参数估计性能,发现时间记忆对非马尔可夫动力学有显著增强作用。
2026-03-17 physics.comp-ph quant-ph
Quantum dot nonlinearity through cavity-enhanced feedback with a charge memory
在氧化物孔量子点(QD)微柱腔QED系统中,我们发现了强的QD滞后效应和线形修改,即使在非常低的强度对应于小于0.001腔内光子。我们将此归因于腔内场对电荷的激发;电荷被捕获在氧化物孔径处,在那里它们屏蔽内部电场并使QD跃迁蓝移。这反过来又强烈调制光的吸收腔QED效应,最终导致观察到的滞后和线形修改。腔也使我们能够实时观察量子点的动力学,所有的实验数据符合幂律充电模型。这种效应可以作为量子点的一种新的调谐机制。
2015-03-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Finding Critical States of Enhanced Memory Capacity in Attractive Cold Bosons
我们讨论了一类量子理论,由于涌现的无间隙自由度,它表现出急剧增加的记忆存储容量。它们的实现,无论是理论上还是实验上,都引起了人们的极大兴趣。一方面,这样的系统是从量子信息的观点出发的。另一方面,它们可以提供一个框架来模拟具有增强的模式存储能力的系统,例如黑洞和神经网络。在本文中,我们开发了一种分析方法,使我们能够找到临界状态的存储能力增加在一个通用系统的冷玻色子弱吸引力的相互作用。当某些模式的占用数$N$达到临界水平时,存储器容量的增强出现。这类模式,通过负能量耦合,协助其他人变得有效无间隙。这导致退化的微观状态标记的占领数的近无隙模式。在大$N$的极限下,它们变得完全无隙,并且它们的消相干时间发散。这样,系统就成为量子信息的理想存储器。我们证明了我们的方法上的原型模型的$N$有吸引力的冷玻色子包含在一个一维盒Dirichlet边界条件。虽然我们限制自己的截断系统,我们观察到一个丰富的量子相结构与增强的记忆容量的临界点。
2019-08-02 cond-mat.quant-gas hep-th quant-ph
QKAN-LSTM: Quantum-inspired Kolmogorov-Arnold Long Short-term Memory
National Center for High-Performance Computing, National Institutes of Applied Research(国家高性能计算中心、应用研究机构);Cross College Elite Program, National Cheng Kung University(跨学院精英计划、国立成功大学);Center for Quantum Science and Engineering, National Taiwan University(量子科学与工程中心、国立台湾大学);Department of Electrophysics, National Yang Ming Chiao Tung University(电子物理系、国立阳明交通大学);Physics Division, National Center for Theoretical Sciences(物理组、国家理论科学研究中心)
QKAN-LSTM通过引入量子变分激活函数提升LSTM的非线性表达能力,实现参数减少79%的同时提高预测精度,扩展至混合QKAN框架用于层次表示学习。
2026-02-27 cs.AI cs.LG quant-ph
Edge-of-chaos enhanced quantum-inspired algorithm for combinatorial optimization
Toshiba Corporation(东芝公司);RIKEN Center for Quantum Computing (RQC)(理化学研究所量子计算中心)
本文提出一种基于临界混沌的量子启发算法,通过非线性控制参数提升求解精度,实现大规模问题的超快速求解。
2026-02-12 cs.ET nlin.CD physics.app-ph