Constructing three-qubit unitary gates in terms of Schmidt rank and CNOT gates
本文构造了Schmidt秩从一到七的三量子比特酉门，发现Toffoli和Fredkin门秩分别为二和四，并利用CNOT及局域门实现，揭示了CNOT门数量与Schmidt秩的联系。
2020-07-06 quant-ph
Virtual-photon-induced quantum phase gates for two distant atoms trapped in separate cavities
我们提出了一个方案，实现量子门的两个原子被困在遥远的腔连接的光纤。两个分布式量子比特之间的有效长距离耦合是在没有通过光纤的光子的激发和传输的情况下实现的。由于腔模和光纤模从不填充，原子也不经历跃迁，因此当环境中的热光子可以忽略不计时，门操作对退相干效应不敏感。该方案为量子信息处理器的网络化和实现分布式、可扩展的量子计算开辟了广阔的前景。
2012-03-02 quant-ph
Scaling Quantum Computations via Gate Virtualization
本文提出量子虚拟机QVM，通过门虚拟化、虚拟电路中间表示、编译器优化和分布式运行时，在小型噪声QPU上将可执行电路规模扩展至两倍，同时平均提升保真度4.7倍并将电路深度降至40%。
2024-06-28 quant-ph
Constructing quantum circuits with global gates
有各种各样的门集合可以用来描述量子计算。在量子计算的文献中特别流行的门集合由任意单量子比特门和2量子比特CNOT门组成。然而，CNOT门并不总是可以在给定的物理量子计算机上实现的自然多量子位相互作用，需要将这些CNOT门转换为本机门集合的编译步骤。一个特别有趣的例子是离子阱量子计算机，其中自然纠缠操作可以作用于2个以上的量子位，甚至可以同时全局作用于所有量子位。这就需要一种完全不同的方法来构建有效的电路。在本文中，我们研究的问题，转换一个给定的电路，使用2-量子位门到一个使用全局门。我们的三个主要贡献如下。首先，我们找到了一个有效的算法，用于将由Clifford门和任意相位门组成的任意电路转换成由单量子比特门和与原始电路中存在的非Clifford相位的数量成比例的全局相互作用组成的电路。其次，我们找到了一个通用的策略，将一个针对所有量子位的全局门转换为一个只针对量子位子集的全局门。这种方法与未被靶向的量子位的数量线性地缩放，与在（Maslov & Nam，N. 2018）。第三，我们改进了从（Maslov & Nam，N. 2018）至6 n-8。
2021-03-05 quant-ph
Error suppression by a virtual two-qubit gate
本研究提出利用虚拟双量子比特门（VTQG）抑制超导量子计算机中SWAP门引入的误差，通过减少SWAP门数量并结合脉冲高效编译，在8量子比特横场伊辛模型模拟中实现一个数量级的精度提升。
2022-12-17 quant-ph
Constructing all qutrit controlled Clifford+T gates in Clifford+T
对于许多有用的量子线路，已经发现量子比特构造与最佳已知或最佳可能的量子比特构造相比减少了资源需求。然而，在这些结构中的许多必要的quutrit门从来没有明确和有效地构造在一个容错的方式。我们展示了如何准确和unitarily构建任何qutrit多重控制的Clifford+T酉只用Clifford+T门，而不使用辅助。这样做的T计数是控件数量$k$的多项式，缩放为$O(k^{3.585})$。利用我们的结果，我们可以构造多重控制T门的无辅助Clifford+T实现以及qutrit多重控制Toffoli的所有版本，而量子位的类似结果是不可能的。作为我们的结果的一个应用，我们提供了一个程序来实现任何三元经典可逆函数$n$三元组作为一个辅助免费的四元组酉使用$O(3^n n^{3.585})$ T门。
2022-04-01 quant-ph
High-fidelity CNOT gate for spin qubits with asymmetric driving using virtual gates
最近的实验已经证明了两个量子比特的保真度超过99%，然而，理论上，CNOT操作的保真度受到系统哈密顿量中非对角项所描述的非共振驱动的限制。在这里，我们调查这些非对角的贡献，我们提出了几个数量级的保真度改善使用非对称驱动。因此，我们提供了一个简单的电容模型的基础上的交流虚拟门的描述，它不仅能够高保真CNOT，但也串扰减少时，按比例放大自旋量子位器件到更大的阵列。
2021-12-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Constructing Smaller Pauli Twirling Sets for Arbitrary Error Channels
在量子纠错码的差错阈值估计中，旋转是一种广泛用于将任意噪声信道转换为泡利信道的技术。它在实际实验和经典量子模拟中都是非常有用的。最小化旋转门集合的大小增加了模拟的效率，并且在实验中，它可能减少所需的运行次数和电路深度（以及因此的错误负担）。传统的旋转使用泡利门的全集作为旋转门的集合。本文提供了泡利旋转的理论背景，并提供了一种方法来构造一个旋转门集，该旋转门集的成员数量与给定误差通道的泡利基的大小相当，通常比泡利门的全集小得多。我们还表明，旋转是等同于稳定器的测量与丢弃的测量结果，这使我们能够进一步减少旋转门集的大小。
2018-09-12 quant-ph
Phase-Altered Interleaved Randomized Benchmarking for Compiled Non-Clifford Gates
Center for Quantum Technologies, Department of Physics, Sofia University（索非亚大学物理系量子技术中心）；Georgi Nadjakov Institute of Solid State Physics, Bulgarian Academy of Sciences（保加利亚科学院格奥尔基·纳贾科夫固体物理研究所）
提出相位改变交错随机基准测试（PA-IRB），通过比较相位剥离和相位修饰的Clifford交错门，检测虚拟相位门是否影响IRB误差估计，并在IBM超导处理器上验证了编译Toffoli门中虚拟Z旋转对误差无显著影响。
2026-10-05 quant-ph
Compiling Arbitrary Single-Qubit Gates Via the Phase-Shifts of Microwave Pulses
本研究提出利用微波脉冲相移的超导处理器任意单量子比特门编译方案，仅需校准两种脉冲，在fluxonium上实现最优保真度，另提出两种方案并证明虚拟Z门可扩展为任意轴虚拟门，适用于所有支持虚拟Z的平台。
2025-08-04 quant-ph
A Practical Method of Constructing Quantum Combinational Logic Circuits
本文描述了一种用基本的量子逻辑门如非门和一般的$n$位Toffoli门构造量子组合逻辑电路的实用方法。这种方法有助于找到量子线路，以评估最适合在给定量子计算机上实现的形式的逻辑函数。在卡诺图的帮助下，获得最有效电路的规则得到了最好的利用。解释了由于量子逻辑电路与经典逻辑电路的不同，卡诺图的使用规则发生了变化。
1999-11-12 quant-ph
Constructing Approximately Diagonal Quantum Gates
我们研究了一种产生近似对角1-量子比特门的方法。对于每一个正整数，该方法提供了从固定对角门和任意门迭代定义的门序列。这些序列被证明收敛到对角门双指数快速，并验证了小整数。本文系统地研究了这一猜想，并证明了几个重要的部分结果。一些技术的发展铺平了道路，最终解决的猜想。所提供的序列在量子搜索算法、量子线路编译、拓扑量子计算中无泄漏纠缠门的产生等方面都有应用。
2022-11-18 math-ph math.MP math.QA
Nested composite NOT gates for quantum computation
复合脉冲为构造量子逻辑门提供了一种简单的手段，这种量子逻辑门对用于实现它们的控制场中的小误差具有鲁棒性。在这里，我将描述如何反对称复合非门可以嵌套产生门与任意公差的错误。
2013-08-26 quant-ph
A Universal Two--Bit Gate for Quantum Computation
证明了一类两输入两输出的门的存在性，其中任何一个门对量子计算都是普适的。这是通过显式构造Deutsch [Proc.~ R.~ Soc.~伦敦。~ A { \bf 425}，73（1989）]作为由单个两位门的副本组成的网络。
1995-05-24 quant-ph
Fast and noise-resistant implementation of quantum phase gates and creation of quantum entangled states
“Lewis-Riesenfeld相”在构造绝热性的捷径中起着至关重要的作用，可能是实现量子相位门的资源。将“Lewis-Riesenfeld不变量”与“量子Zeno动力学”相结合，提出了一种在两原子-腔系统中通过构造绝热通道的捷径来快速实现$π$相位门的有效方案.讨论了各种退相干过程如自发发射和光子损失对保真度的影响。注意，该方案对两个误差源都不敏感。此外，作为快速抗噪声相位门应用的一个典型例子，提出了N原子团簇态的产生。研究结果表明，该方法不仅适用于其他不同系统的逻辑门，而且可以推广到许多量子信息任务中。
2015-05-17 quant-ph
General approach for constructing Hamiltonians for nonadiabatic holonomic quantum computation
实现高保真度量子门的主要挑战是减小不完美哈密顿量引起的控制误差的影响和环境噪声引起的退相干的影响。为了克服控制误差，非绝热完整量子计算是一个很有前途的方案，在理论和实验上都引起了广泛的关注。在充分利用完整操作抵抗控制误差的优点的同时，如何缩短实现完整门所需的演化时间，以尽可能地避免环境噪声的影响，是一个重要的问题。本文提出了一种构造非绝热完整量子计算哈密顿量的一般方法，使演化时间最小化成为可能，为非绝热完整量子计算的实际实现开辟了新的前景.
2020-06-30 quant-ph
Geometric formalism for constructing arbitrary single-qubit dynamically corrected gates
实现高保真的量子控制和减少量子系统与其环境之间的耦合效应是发展量子信息技术的主要挑战。在这里，我们表明，存在一个几何结构隐藏在时间相关的薛定谔方程，提供了一个简单的方法来查看整个解决方案的脉冲，抑制噪声误差在系统的演变空间。在这个框架中，任何对一阶准静态噪声具有鲁棒性的单量子比特门都对应于一个封闭的三维空间曲线，其中实现鲁棒门的驱动场可以从空间曲线的曲率和扭曲中读出。对二阶鲁棒的门与闭合曲线一一对应，闭合曲线在三个相互正交的平面上的投影各自包围消失的净面积。我们使用这种形式主义，以获得新的例子，动态校正门产生的平滑脉冲。我们还展示了如何可以用来分析从数值算法，如GRAPE产生的脉冲的噪声消除特性。对于任意希尔伯特空间维度的量子系统，也存在类似的几何框架。
2019-08-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Braids and phase gates through high-frequency virtual tunneling of Majorana Zero Modes
编织非阿贝尔马约拉纳任意子是将它们用于量子计算的第一步。我们提出了一个协议编织马约拉纳零模式形成在具有强自旋轨道耦合和邻近诱导超导纳米线的边缘。我们的协议使用高频虚拟隧道之间的纳米线的两端在一个三结，这导致了一个有效的低频粗粒度的动态系统，以执行编织。编织操作不受驱动器中的振幅噪声的影响，并且仅取决于驱动器之间的相对相位，该相对相位可以通过通常的锁相技术来控制。我们还展示了如何相位门，这是必要的通用量子计算，可以实现与我们的协议。
2018-05-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Efficient Z-Gates for Quantum Computing
对于超导量子比特，微波脉冲驱动围绕布洛赫球的旋转。这些驱动器的相位可用于产生零持续时间的任意“虚拟”Z门，其与两个$X_{π/2}$门组合可产生任何SU（2）门。在这里，我们展示了如何最好地利用这些虚拟Z门来改进算法和纠正脉冲误差。我们进行随机基准测试，使用Clifford集的阿达玛和Z-门，并表明，每克利福德的错误减少与一组标准的有限持续时间的X和Y门。Z门可以校正弱非谐波量子比特的酉旋转误差，作为脉冲整形技术（如DRAG）的替代方案。我们调查泄漏，并表明，结合的DRAG脉冲整形，以尽量减少泄漏和Z门，以纠正旋转误差（DRAGZ）实现了13.3 ns的$X_{π/2}$门，其特征在于低误差（$1.95[3]\times 10^{-4}$）和低泄漏（$3.1[6]\times 10^{-6}$）。最终，泄漏受到量子位的有限温度的限制，但这个限制比由于退相干引起的脉冲误差小两个数量级。
2017-06-28 quant-ph
Toward Constructing a Continuous Logical Operator for Error-Corrected Quantum Sensing
针对量子传感需连续信号但Eastin-Knill定理限制容错连续逻辑算符构建的问题，提出连续逻辑z轴旋转设计协议并应用于Steane码，经Knill-Laflamme条件验证其不具容错性，同时指出该方法在更多或更大距离量子比特编码中有望成功。
2023-05-03 quant-ph
Constructing Clock-Transition-Based Two-Qubit Gates from Dimers of Molecular Nanomagnets
一个好的量子位必须有足够长的相干时间来执行门操作。避免的电平交叉允许时钟转换，其中通过转换对外部场中的波动的不敏感性来增强相干性。由于这种不敏感性，如何在保持时钟转换行为的同时有效地将量子位耦合在一起并不明显。在这里，我们提出了一个使用两个耦合分子纳米磁体的异二聚体的方案，每个都具有在零磁场的时钟跃迁，其中实现一个和两个量子位门所需的所有门操作可以用脉冲射频辐射来实现。我们表明，在二聚体中的纳米磁体之间的现实的耦合强度，可以实现良好的栅极结晶度（$\sim$ 99.4\%）。我们确定的主要来源的错误，在实施门，并讨论如何可以减轻这些，并调查这样的系统是一个可行的平台，实现量子计算协议所需的相干时间的范围。
2020-07-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Low Depth Virtual Distillation of Quantum Circuits by Deterministic Circuit Decomposition
针对多量子比特期望值虚拟蒸馏中B门无法纠正噪声且可能破坏变分原理的问题，提出一种结合多投影的低深度确定性线路分解方法，在真实设备上有效缓解了VQE算法的实验噪声。
2024-08-19 quant-ph
Control and mitigation of microwave crosstalk effect with superconducting qubits
提高门的性能对于可扩展的量子计算至关重要。通用的量子计算也要求门的保真度达到很高的水平。对于工作在微波波段的超导量子处理器，通常采用微波驱动来实现单比特量子门。微波脉冲之间的串扰是不可忽略的误差源。在这篇文章中，我们提出了一个错误缓解方案来解决单量子比特门的串扰问题。我们的方法有三个步骤。首先，通过控制量子比特之间的失谐量，可以将微波引起的经典串扰误差限制在计算子空间内。其次，通过应用一般的分解过程，任意的单比特量子门可以被分解为$\sqrt{X}$和虚拟Z门的序列。最后，通过优化虚拟Z门中的参数，可以校正计算空间中的误差约束。该方法不需要额外的补偿信号，不会延长任意单比特量子门的时间，同时也不会增加包含多个单比特量子门的电路深度.模拟结果表明，在特定的量子比特-量子比特失谐范围内，同时单量子比特门的不相干性可以达到无微波串扰时的最低水平。
2022-11-07 quant-ph
Constructing Noise-Robust Quantum Gates via Pontryagin's Maximum Principle
本文基于庞特里亚金最大值原理提出几何最优控制框架，合成平滑控制脉冲以实现任意抗噪声量子门，适用于多量子比特、多控制场和多干扰场景，无需启发式假设。
2024-09-18 cs.SY eess.SY 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
Learning robust control for generating universal quantum gates
构造一组通用的量子门是量子计算的一项基本任务。在实现量子门的过程中，噪声、扰动和涨落的存在是大多数实际量子系统不可避免的。本文采用基于采样的学习方法来寻找鲁棒控制脉冲，以产生一组通用量子门。数值结果表明，在实现通用量子门的过程中，所学习的鲁棒控制场对扰动、不确定性和波动不敏感。
2016-06-20 quant-ph
Limitations to Dynamical Error Suppression and Gate-Error Virtualization from Temporally Correlated Nonclassical Noise
本文在开放量子系统框架下证明，时间关联非经典噪声会使受动力学解耦保护的量子门保真度依赖控制历史并饱和于较低值，揭示热库统计量再平衡对量子容错架构的关键限制。
2025-04-10 quant-ph
DAPO-QAOA: An algorithm for solving combinatorial optimization problems by dynamically constructing phase operators
针对QAOA相位算子中双量子比特门过多的问题，本文提出DAPO算法，利用前层输出和邻域搜索动态构造相位算子，在MaxCut和NAE3SAT上以66%的RZZ门用量实现了更高的近似比。
2025-02-06 quant-ph
Three-Qubit Gate Realization Using Single Quantum Particle
利用虚自旋理论证明了一个具有八个能级的量子粒子可以存储三个量子比特。该形式允许实现一组通用的量子门。本文提出了一种可行的形式化实现方法，它以自旋7/2的核为存储介质，以射频脉冲为门。所有通用门的一个脉冲实现已经被发现，包括三量子比特Toffoli门。
2000-02-04 quant-ph
Dynamical regimes of a quantum swap gate beyond the Fermi Golden Rule
我们讨论如何浴的记忆影响的动态交换门。我们提出了一个完全可解的模型，显示出各种动力学转变时，超越费米黄金法则。通过连续移动一个参数，即未扰动的拉比频率，我们扫描了态密度的不同分析性质：I）在II）两个分辨共振中的例外点分裂的塌陷共振; III）带外共振; IV）虚态;和V）纯点谱。我们将它们与独特的动力学制度：过阻尼，阻尼振荡，环境控制的量子扩散，异常扩散和本地化动力学。交换门的频率不同地取决于未扰动的拉比频率。在区域I）中，根本没有振荡，而在区域III）和IV）中，振荡频率特别稳定，因为它由环境的带宽确定。这种反常扩散可以作为一种信号，来表征难以捉摸的虚态的存在。
2009-01-26 quant-ph
Light-shift-induced quantum gates for ions in thermal motion
在热运动中的捕获离子之间的有效相互作用可以通过用与离子载波频率共振的单个激光器同时照射它们来产生。交流斯塔克位移通过几种运动模式诱导同时的“虚”双声子跃迁。在一定的激光强度范围内，这些跃迁可以相长干涉，从而产生相对快速的耐热双量子位逻辑门。
2001-03-26 quant-ph
Proper magnetic fields for nonadiabatic geometric quantum gates in NMR
在核磁共振（NMR）系统中的非绝热纯几何量子门方案中，我们提出了适合于实验的适当大小的磁场。我们施加一个自然条件，并减少自由度的磁场的程度。通过改变磁场的一维自由度，任意自旋态都可以获得任意的纯几何相位θ g =-2π（1-cos θ），0 < cosθ < 1.这是构造通用几何量子门的基本要素。
2003-05-20 quant-ph
Single-Step Parity Check Gate Set for Quantum Error Correction
Centre for Quantum Software and Information University of Technology Sydney, Sydney, Australia（悉尼科技大学量子软件与信息中心）
本文提出了一种单步奇偶校验门集，用于简化量子纠错中的错误检测与纠正，提升纠错阈值并降低硬件要求。
2026-02-05 quant-ph
Efficient construction of 2-D cluster states with probabilistic quantum gates
本文提出了一种利用概率纠缠量子门构造任意二维团簇态的有效方案.在我们的方案中，二维团簇态是由一维团簇链生成的星形基本单元构成的.通过并行操作，二维团簇态的生成过程被简化为一个简单的过程.在此基础上，我们提出了一种利用概率纠缠量子门构造任意二维团簇态的方案.在此方案中，二维团簇态的生成过程被简化为一个简单的过程.在此基础上，我们提出了一种利用概率纠缠量子门构造任意二维团簇态的方案.在此方案中，我们提出了一种利用概率纠缠量子门构造任意二维团簇态的方法，该方法可以有效地构造任意二维团簇态（或更高维）团簇态被显著加速，这为实现现实的单向量子计算机提供了一种有效的方法。
2005-09-14 quant-ph
A method for characterizing coherent-state quantum gates
讨论并实验实现了一种表征相干态叠加量子门的方法。这种量子比特编码的特点是使用非正交基，因此一些技术限制使我们无法使用标准方法，例如过程层析成像。我们采用了一种不同的技术，它依赖于有关设备功能的物理基础的一些先验知识。通过\virtually“处理纠缠态，得到了表征量子门整体质量的参数。
2011-05-27 quant-ph
Anyonic Topological Quantum Computation and the Virtual Braid Group
我们介绍了虚拟编织树的重耦合理论。这种再耦合理论可以用来将交换门纳入量子计算的任意子模型。
2009-09-09 math.GT quant-ph
Compact quantum gates on electron-spin qubits assisted by diamond nitrogen-vacancy centers inside cavities
在固态系统上构造紧凑的通用量子门量子线路是量子计算的关键。我们提出了一些紧凑的量子电路的确定性固态量子计算，包括CNOT，Toffoli，和Fredkin门的金刚石氮空位中心限制在腔中，通过一些单光子的输入-输出过程实现。我们为这些通用量子门设计的量子线路简单而经济。此外，没有使用额外的电子量子比特，而只是使用单光子介质。这些门有很长的相干时间。我们讨论了这些通用的固态量子门的可行性，得出结论，他们是可行的，以目前的技术。
2013-10-21 quant-ph
Geometric Control Methods for Quantum Computations
研究李群和齐性空间上的几何控制论方法在量子计算理论中的应用。这些方法被证明是非常有用的问题，构建一个通用的一组量子计算的门：众所周知的结果，所有的一位门与几乎任何一个两位门是通用的被认为是从控制论的观点。
2004-04-08 quant-ph
Non-Fault Tolerant T-Gates for the [7,1,3] Quantum Error Correction Code
我们模拟了在非等概率误差环境中，[7，1，3]编码的逻辑量子比特的T门或$\fracπ{8}$门的实现。我们证明了在实现中使用某些非容错方法可以实现可靠的量子计算，同时减少基本的资源消耗。可靠性是通过计算一个量子位逻辑门的门常数来确定的。具体而言，我们表明，尽管使用非容错程序在构建一个逻辑零辅助实现T门的逻辑门的门保真度，完美的纠错后，没有一阶误差项。这意味着，在执行过程中可能发生的任何错误都是"可纠正的"，容错仍然可以实现。
2013-03-18 quant-ph
Virtual Parallel Computing and a Search Algorithm using Matrix Product States
我们提出了一种形式的并行计算的经典计算机是基于矩阵产品的状态。虚拟并行化是通过用矩阵表示比特并通过从编码多个输入的初始产品状态演化这些矩阵来实现的。矩阵演化是由门的顺序应用引起的，就像在逻辑电路中一样。经典的概率性一位和确定性两位门（如NAND）的动作是根据矩阵运算来实现的，与量子计算相反，它可以复制位。我们提出了一种方法来探索这种计算方法来解决搜索问题，并计算解决方案的数量。我们认为，如果经典的计算成本的测试解决方案（证人）需要小于$O(n^2)$本地2位门作用于$n$位，搜索问题可以完全解决在次指数时间。因此，对于这种受限类型的搜索问题，虚拟并行化方案比Grover的量子算法更快
2012-07-24 cond-mat.stat-mech quant-ph
Automated Synthesis of Dynamically Corrected Quantum Gates
我们解决的问题，构建动态校正门的非马尔可夫开放量子系统的设置中的限制，可用的控制输入和/或控制噪声的存在，使现有的分析方法不可行。通过关注单重态-三重态电子自旋量子比特的重要情况，我们展示了如何使用最优控制理论的思想来自动合成动态校正门，同时最大限度地减少系统对退相干和控制误差的敏感性。提供了用于实现受现实时序和脉冲整形约束的鲁棒单量子比特旋转的显式序列，其可以为最先进的实验能力提供显著改善的门保真度。
2012-10-10 quant-ph
A superconducting quantum information processor with high qubit connectivity
针对cQED系统高量子比特连通性难题，本文提出利用transmon四波混频构建量子比特共同耦合的谐振器链，以非均匀频率间隔支持并行虚门并改善相干性。
2023-07-16 quant-ph
Possible realization of entanglement, logical gates and quantum information transfer with superconducting-quantum-interference-device qubits in cavity QED
我们提出了一个方案，通过将超导量子干涉器件（SQUID）放置在微波腔中，实现两个量子比特的最大纠缠态、受控相移门和SWAP门。我们还展示了如何将量子信息从一个SQUID量子比特转移到另一个SQUID量子比特。该方案不需要在SQUID和腔之间传递量子信息，只需要虚激励腔场，从而大大放宽了对腔的品质因数的要求。
2014-03-17 quant-ph
Multilevel Quantum Particle as a Few Virtual Qubits Materialization
提出了虚量子信息比特的概念--虚量子比特。通过虚量子比特表示，证明了单个量子粒子的四个态足以实现量子计算机的任意算法所需的全部门。如果粒子与外部电磁场脉冲相互作用有合适的选择规则，那么四种工作状态的物理性质和相互配置是没有意义的。
1999-12-31 quant-ph
Constructing Functional Braids for Low-Leakage Topological Quantum Computing
以Fibonacci任意子模型中CNOT门的构造为例，讨论了在拓扑量子计算中如何通过引入相位无关误差来显著减少泄漏误差.具体地说，我们在六个任意子的希尔伯特空间中构造了一个功能辫子，它可以交换两个相邻的任意子，同时保持编码的量子信息。对于任意子的$\sim$ 100个交换的辫子，泄漏误差是$\sim$ $10^{-10}$。应用辫子大大减少了一般的受控旋转门的建设中的泄漏错误。
2008-10-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Space-time tradeoff in networked virtual distillation
University of Oxford（牛津大学）
本研究分析了三种虚拟蒸馏实现的时空权衡，发现常数深度实现表现最佳，且对远程纠缠操作的噪声具有高度鲁棒性。
2025-10-03 quant-ph
Resilient entanglement gates for trapped ions
构建大规模离子阱量子处理器将需要在存在噪声和实验缺陷的情况下稳健的纠缠门操作。我们通过实验演示了一种新型的莫默-索伦森门如何防止由门期间使用的运动模式加热引起的不忠。此外，我们还展示了同样的技术如何同时提供显着的保护，防止缓慢的波动和误设置的长期频率。由于这个参数的灵敏度恶化的情况下，离子不基态冷却，我们的方法提供了一条路径，放宽离子冷却要求在实际实现的量子计算和模拟。
2018-09-17 quant-ph
Excitation spectrum as a resource for efficient two-qubit entangling gates
除了编码量子位的两个状态之外，表示量子位的物理系统通常具有一个或多个可访问的量子态。我们证明了这种辅助状态的积极参与可以有益于构建纠缠双量子比特操作。我们研究了两个多态量子系统通过量子谐振腔耦合的一般情况。该方法示出了三个系统的例子：自组装的InAs/GaAs量子点，金刚石中的NV中心，和超导transmon量子比特。基于每个系统的数值模拟计算门操作的保真度。
2014-04-03 quant-ph
Error-divisible two-qubit gates
我们介绍了一个简单的，广泛适用的形式主义设计“错误可分”两个量子比特门：一个量子门集，分数旋转已成比例地减少错误相比，完整的纠缠门。在当前的噪声中间尺度量子（NISQ）算法中，性能在很大程度上受到高电路深度处的误差扩散的限制，其中两个量子比特门误差通常是主要贡献。此外，在许多硬件实现中，任意两个量子位旋转必须由多个两个量子位库存门组成，进一步增加了误差。这项工作介绍了一组标准，示例波形和协议，以满足他们，使用超导量子位与可调谐耦合器构建连续的门集，小角度旋转的误差显着降低。如果大规模实施，NISQ算法的性能将显着提高我们的错误可分门协议。
2021-10-22 quant-ph
Protocols for long-distance quantum communication with single $^{167}$Er ions
我们设计了一个量子中继器结构，它是将$^{167}$ Er离子单独掺杂到Y $_2$ SiO $_5$晶体中。这种离子是一个有前途的候选人的中继协议，因为它的超精细相干时间长，除了它的能力，在电信波长范围内发射光子。为了在长距离上分配纠缠，我们提出了两个不同的交换门附近的离子之间使用的虚腔光子的交换和电偶极-偶极相互作用。我们分析了他们的预期表现，并讨论了他们的优势和劣势。然后，我们表明，后选择的方法可以实现通过监测腔发射，以提高虚拟光子交换方案的门保真度。最后，我们使用我们的结果的交换门估计的端到端的保真度和分配率的协议。
2020-09-05 quant-ph
Robust quantum gates for stochastic time-varying noise
如何有效地构造对时变噪声具有鲁棒性的量子门是一个非常重要但仍然悬而未决的问题。在这里，我们开发了一个系统的方法来找到脉冲的量子门操作鲁棒性对低和高频率（相当于量子位跃迁频率）随机时变噪声。我们的方法，考虑到量子计算系统的噪声特性，可以在存在多个噪声源的情况下输出单个平滑脉冲。此外，我们的方法可以应用到不同的系统模型和噪声模型，并将朝着构建高保真和鲁棒的量子门容错量子计算的关键步骤。最后，我们讨论并比较了我们的方法与滤波传递函数法的门操作性能。
2017-05-17 quant-ph
Temperley-Lieb Algebra, Yang-Baxterization and Universal Gate
给出了构造Temperley-Lieb代数关系的$n^{2}\times n^{2}$矩阵解（含$n^{3}$矩阵元）的一种方法.这些解决方案的单回路是$d=\sqrt{n}$。特别地，详细讨论了一个单回路d= $\sqrt{3}$的$9\times9-$矩阵解.通过Yang-Baxter化过程得到了酉Yang-Baxter $\breve{R}(θ,q_{1},q_{2})$矩阵。研究了该系统的纠缠特性和几何特性（\emph{i.e.} Berry相位）。
2009-12-27 quant-ph
An Algorithm for Constructing Polynomial Systems Whose Solution Space Characterizes Quantum Circuits
给出了一种基于Hadamard和Toffoli门的任意量子线路组装算法及其C#实现，以及在有限域Z2上构造多元多项式系统的算法，该算法是在量子线路中应用Feynman路径求和方法时产生的.由电路确定的矩阵元素可以通过计算与电路相关联的多项式系统的Z_2中的公共根的数目来计算。为了确定输出多项式系统在Z_2中的解的个数，可以使用Groebner基方法和计算Groebner基的相关算法。
2005-12-08 quant-ph
Permutation-Invariant Quantum Codes with Transversal Generalized Phase Gates
University of Maryland（马里兰大学）
本研究针对量子码横向门群问题，构造可横向实现广义相位门的置换不变自旋码，证明非加性码性能优于稳定子码，且所提T门实现方案在量子比特数和最小距离上更具优势。
2024-10-04 quant-ph
