Experimental characterization of the energetics of quantum logic gates

量子逻辑门的解析解及海森堡作用下量子计算机中脉冲误差的模拟

Analytic solutions for quantum logic gates and modeling pulse errors in a quantum computer with a Heisenberg interaction

我们分析和数值计算量子逻辑门在一维自旋链海森堡相互作用。针对基于逻辑量子比特的量子计算机，给出了基本单量子比特门和交换门的解析解。我们计算了实现量子逻辑门的不完美脉冲所引起的误差。数值计算表明，概率误差与$ε^4$成正比，相位误差与$ε$成正比，其中$ε$是与理想脉冲宽度的特征偏差。

完整量子逻辑门

Holonomic quantum logic gates

这是量子计算背景下的量子完整性的简要概述。我们选择了一组足够的量子逻辑门，即相位门，阿达玛门，和条件相位门，并展示了它们如何可以实现纯几何手段。这样的门可以对某些类型的错误更有弹性。

Energetics of a Single Qubit Gate

Qubits are physical, a quantum gate thus not only acts on the information carried by the qubit but also on its energy. What is then the corresponding flow of energy between the qubit and the controller that implements the gate? Here we exploit a superconducting platform to answer this question in the case of a quantum gate realized by a resonant drive field. During the gate, the superconducting qubit becomes entangled with the microwave drive pulse so that there is a quantum superposition between energy flows. We measure the energy change in the drive field conditioned on the outcome of a proj…

量子逻辑门与微阱中的最大纠缠态

Quantum logic gates and maximally entangled states in microtraps

这篇论文已被撤回，因为第一作者在提交论文之前没有咨询其他作者。

采用q变形振荡器的量子逻辑门

Quantum Logic Gates using q-deformed Oscillators

我们表明，量子逻辑门，{ \it即}。单量子位Hadamard门和相移门也可以使用通过具有两个q变形振荡器的Jordan-Schwinger机制构造的q变形角动量态来实现。{ \it Keywords：}量子逻辑门; q变形振荡器;量子计算{ \it PACS：} 03.67.Lx ; 02.20.Uw

量子逻辑门的生成元和根

Generators and Roots of Quantum Logic Gates

这是量子逻辑门的一些基本数学方面的阐述。首先，我们建立了任意量子门A具有唯一限制条件A^2=I时的一般公式。求出了矩阵A的生成元和根的显式形式。然后我们将一般结果应用到单量子比特和多量子比特量子门的特殊情况。证明了基本泡利门和阿达玛门的平方根的一些有趣的性质。

利用腔中斯塔克频移拉曼跃迁的量子逻辑门

Quantum logic gates using Stark shifted Raman transitions in a cavity

提出了一种利用失谐光腔与三能级喇曼系统相互作用实现基本的两量子比特逻辑门如量子相位门和控制非门的方案。我们讨论了斯塔克位移的作用，这是同样重要的条款导致双光子跃迁。所提出的逻辑门的操作涉及原子的亚稳态，因此不受自发发射的影响。这些想法可以扩展到产生多粒子纠缠。

任意表面码逻辑门的纠错强度检验

Checking the error correction strength of arbitrary surface code logical gates

拓扑量子纠错逻辑门是复杂的。错误链可以在空间和时间中形成，也可以在时空中对角形成。确定给定的逻辑门是否没有导致故障的低权重错误组合是非常重要的。我们报告了一个新的工具Nestcheck能够分析任意的拓扑计算，并确定所需的最小数量的错误，导致失败。

“使用最少资源的单光子逻辑门”附录

Addendum to "Single photon logic gates using minimum resources"

作者提请注意以前的工作[Qing Lin和Bing He，Phys.Rev.A80，042310（2009）]关于实现具有受控路径和合并门的多量子位逻辑门。我们补充的工作，显示如何有效地建立现实的量子线路，在这种方法，并给出了指导原则的任务。

容错量子逻辑门的最优控制实现

Implementation of Fault-tolerant Quantum Logic Gates via Optimal Control

考虑了在编码逻辑量子比特上实现容错量子门的问题。结果表明，基于简单的几何控制思想的逻辑门的横向实现是有问题的现实的物理系统遭受的缺陷，如量子比特的不均匀性或量子比特之间的不可控的相互作用。然而，这个问题可以通过将任务表述为最优控制问题并设计有效的算法来解决，特别是，我们可以找到在固定时间内以有限的控制资源实现所有基本逻辑门的解决方案。最重要的是，即使对于理想系统，使用传统技术也极难实现的逻辑门，例如用于五量子位稳定器代码的T门，似乎不会对最佳控制造成问题。

与量子计算门相关的模糊命题逻辑

Fuzzy Propositional Logic Associated with Quantum Computational Gates

我们应用剩余结构与模糊逻辑发展某些方面的信息处理在量子计算从逻辑的角度来看。为此，我们引入了一个公理系统，其自然解释是不可逆的量子庞加莱结构。

三值量子逻辑电路的基本门

Elementary gates for ternary quantum logic circuit

本文研究了三值量子逻辑电路的基本门。提出了三值控制X（TCX）门或三值控制Z（TCZ）门作为二元四元组基本门，它在任意二元四元组门的辅助下具有通用性。它简单、高效、易于实现。基于Cartan分解，我们还给出了四分之一基本门。然后研究了几种重要的三值门的综合，并讨论了它们的物理实现方案。最后，我们将这些基本门推广到更一般的量子情形，从而为二值和多值量子线路的综合提供了统一的描述。

在超图积码中划分量子比特以实现逻辑门

Partitioning qubits in hypergraph product codes to implement logical gates

研究超图积码中的横向门，通过构建辛正则基证明横向门可实现Hadamard和控制-Z门，结合纠错可实现任意逻辑比特间的纠缠门，为LDPC码上的通用容错量子计算奠定基础。

二值可逆保守逻辑的Fredkin门

Fredkin Gates for Finite-valued Reversible and Conservative Logics

Fredkin和Toffoli在Landauer的一篇开创性论文的基础上介绍了保守逻辑的基本原理和结果，并将其推广到d值逻辑，特别是三值逻辑。不同的方法，d值逻辑检查，以确定一些可能的通用集的逻辑原语。特别地，我们考虑了Lukasiewicz和Godel逻辑的典型连接词，以及Chang的MV-代数。因此，一些可能的三值和d值通用门的描述，实现了一个功能完整的基本连接。

可组合逻辑门误差在近似量子纠错中的应用：重新审视Gottesman-Kitaev-Preskill码中的门实现

Composable logical gate error in approximate quantum error correction: reexamining gate implementations in Gottesman-Kitaev-Preskill codes

本文研究了近似GKP码中逻辑门误差的可组合性，发现Pauli门精度随压缩量增加而提高，而某些Clifford门在近似情况下存在恒定误差。

使用无误差虚拟Z门模型通过门集层析成像高效表征qudit逻辑门

Efficient characterization of qudit logical gates with gate set tomography using an error-free Virtual-Z-gate model

针对传统门集层析成像（GST）数据收集和计算成本高的问题，提出一种高效qudit GST方法，利用qudit Hadamard门与无误差虚拟Z门构建基准态以降低计算成本，并在超导transmon qutrit上验证了适用性。

条件量子动力学与逻辑门

Conditional Quantum Dynamics and Logic Gates

量子逻辑门提供了条件量子动力学的基本例子。它们可以构成一般量子信息处理系统的基本组成部分，这些系统最近被证明具有许多有趣的非经典性质。本文描述了一种简单的量子逻辑门--量子受控非门，并分析了它的一些应用。我们讨论了两种可能的物理实现的门，一个基于拉姆齐原子干涉法和其他的两个子系统进行偶极-偶极相互作用的光共振的选择性驱动。

基于QFT加法器架构的布尔逻辑门构造

Construction of Boolean Logic Gates Using QFT-Based Adder Architecture

本研究利用基于量子傅里叶变换的加法器电路，通过预处理和后处理构造了五种布尔逻辑门的量子可逆对应物，在输入增加时减少了量子比特数。

反-Jaynes-Cummings模型中两量子比特量子受控非逻辑门和单量子比特Hadamard逻辑门的理论实现

Theoretical realization of a two qubit quantum controlled-not logic gate and a single qubit Hadamard logic gate in the anti-Jaynes-Cummings model

本研究在反-Jaynes-Cummings模型中理论实现了Hadamard门和量子受控非门，通过精确选择相互作用时间，在非正交基态子空间中获得单位成功概率，为量子计算提供了新方案。

Energetic cost of Hamiltonian quantum gates

Landauer's principle laid the main foundation for the development of modern thermodynamics of information. However, in its original inception the principle relies on semiformal arguments and dissipative dynamics. Hence, if and how Landauer's principle applies to unitary quantum computing is less than obvious. Here, we prove an inequality bounding the change of Shannon information encoded in the logical quantum states by quantifying the energetic cost of Hamiltonian gate operations. The utility of this bound is demonstrated by outlining how it can be applied to identify energetically optimal qu…

惯性几何量子逻辑门

Inertial geometric quantum logic gates

本文提出基于惯性哈密顿量瞬时本征态几何相位的快速鲁棒STIRAP和量子逻辑门协议，通过设计满足惯性演化条件的脉冲形状优化几何门，在87Rb原子实现中达到接近最先进水平的保真度并显著提升鲁棒性。

光子单轨量子逻辑中的非确定门

Non-deterministic Gates for Photonic Single Rail Quantum Logic

我们讨论了生产，操纵和测量量子比特编码光学真空和单光子状态的技术。我们表明，一组通用的非确定性门可以使用线性光学和光子计数。我们调查的有效性，测试门现实的检测器效率。

理解光子量子逻辑门：容错之路

Understanding photonic quantum-logic gates: The road to fault tolerance

容错量子计算需要尽管存在错误也能正确工作的门，并且如果每个门的错误概率低于阈值，则是可缩放的。到目前为止，还没有描述用于从门上的测量来计算该概率的方法。在这里，我们介绍了一种技术，使量化基准的量子逻辑门对任何架构的容错阈值。我们证明我们的技术实验使用光子纠缠门。实验误差和它们的量子逻辑效应之间的关系是不平凡的：揭示这种关系需要一个全面的量子逻辑门理论模型。我们展示了任何架构的第一个这样的模型，并发现多光子发射-以前被认为是次要的模式不匹配的一个小的影响-是逻辑错误的主要来源。我们表明，减少这将使光子量子计算在容错的打击距离内。

Machine learning logical gates for quantum error correction

Quantum error correcting codes protect quantum computation from errors caused by decoherence and other noise. Here we study the problem of designing logical operations for quantum error correcting codes. We present an automated procedure which generates logical operations given known encoding and correcting procedures. Our technique is to use variational circuits for learning both the logical gates and the physical operations implementing them. This procedure can be implemented on near-term quantum computers via quantum process tomography. It enables automatic discovery of logical gates from a…

量子询问逻辑门

Quantum interrogation logic gates

量子询问可以作为量子信息的基本资源。本文介绍了它在纠缠产生和光量子计算中的应用。从光子到粒子的量子询问CZ门出发，推导出三种光学CNOT门。这些门是非破坏性的，并且可以以任意接近1的概率工作。一个可能的实验实现与原子系综进行了讨论。

使用最少资源的单光子逻辑门

Single-photon logic gates using minimal resources

我们提出了一个简单的结构，用于单光子量子比特上的确定性量子线路。实现两个基本门所需的资源很少，并且可以回收用于大量量子位的计算。这种方法大大简化了Fredkin和Toffoli门等关键多比特量子门的确定性实现。

鲁棒逻辑门与现实量子计算

Robust Logic Gates and Realistic Quantum Computation

复合旋转方法已经被用于开发一系列鲁棒的量子逻辑门，包括单量子比特门和双量子比特门，其在其实现中抵抗系统误差。基于BB1族复合旋转的单量子比特门已经在各种系统中进行了实验验证，但很少有人研究它们在扩展计算中的应用，迄今为止还没有相应的鲁棒双量子比特门的实验研究。在这里，我们描述了一个应用程序的鲁棒门的核磁共振（NMR）研究的近似量子计数。我们发现，BB1系列的鲁棒门确实是有用的，但相关的NB1，PB1，B4和P4系列的定制逻辑门是有用的，比最初预期的。

耦合超导相位量子比特的量子逻辑门

Quantum logic gates for coupled superconducting phase qubits

基于对两个电容耦合电流偏置约瑟夫森结的量子分析，我们提出了两种基本的两量子比特量子逻辑门。这些门中的每一个，当被单量子比特操作补充时，足以用于通用量子计算。含时薛定谔方程的数值解表明，这些操作可以进行良好的保真度。

绝热布居转移全光可逆逻辑门

All-optical reversible logic gate via adiabatic population transfer

Toffoli门是一个基本的逻辑元件，它允许实现一个可逆的处理器。它对经典逻辑和量子逻辑都有意义。我们提出并从理论上研究了应用绝热布居转移技术实现三位和四位Toffoli门的全光方案。对于三位Toffoli门，我们使用受激拉曼绝热通道（STIRAP）过程中的一个$Λ$型的水平计划，由两个激光脉冲在足够大的失谐驱动的变体。为了实现四比特Toffoli门，我们在五能级量子系统中应用可逆绝热布居转移，与三个激光脉冲相互作用。我们证明了正确的全光实现的真值表的三位和四位Toffoli门。此外，我们推导出绝热演化的人口动态和强大的操作的门的条件。

用q变形谐振子代数构造量子逻辑门

Constructing Quantum Logic Gates Using q-Deformed Harmonic Oscillator Algebras

我们研究了二能级q变形角动量态，并利用q变形谐振子，为构造量子比特和量子门提供了一个框架。我们还介绍了几种基本的量子门的结构，包括CNOT，SWAP，Toffoli和Fredkin。

使用微腔的Zeno逻辑门

Zeno logic gates using micro-cavities

量子计算的线性光学方法有几个潜在的优点，但逻辑运算是概率性的。在这里，我们回顾了使用量子芝诺效应来抑制这类器件中的固有故障事件，这将产生确定性的逻辑操作，而不需要辅助光子或高效率的探测器。利用微腔和电磁感应透明实现芝诺门的潜在优势进行了讨论。

量子计算中的多值逻辑门

Multi-valued Logic Gates for Quantum Computation

我们开发了一种用于多能级量子系统的量子计算的多值逻辑，并讨论了这种方法在按比例放大量子计算机方面的实际优势。推广二进制量子逻辑的方法，我们建立了任意数量的d-能级系统（d > 2）上的任意幺正操作可以分解成逻辑门，一次只对两个系统进行操作。我们表明，这样的多值逻辑门的线性离子阱计划的背景下，量子计算实验是可行的。通过在该方案中使用每个离子中的d个能级，我们将计算所需的离子数量减少了log d的因子。

无消相干子空间中基于克尔效应的量子逻辑门

Kerr-effect-based quantum logical gates in decoherence-free subspace

针对消相干效应影响量子逻辑门高效实现的问题，提出在无消相干子空间中利用交叉克尔非线性构建CNOT、Toffoli、Fredkin量子控制门的方案，无需复杂电路与辅助光子，成功概率近1且抗光子损耗，具备实用可行性。

基于条件谱的相位量子比特受控非逻辑门

Controlled-NOT logic gate for phase qubits based on conditional spectroscopy

最近已经针对一对超导通量量子位证明了基于条件光谱的受控非逻辑门[Plantenberg等人，Nature 447，836（2007）]。在这里，我们研究了这种类型的门应用于耦合到谐振器的相位量子比特（或一对电容耦合相位量子比特）的保真度。我们的研究结果表明，超过99%的固有保真度是在45ns内实现的。

在存储光上操作的量子逻辑门

Quantum logical gates operating on stored light

提出了单量子位门的实现，例如，相位、NOT、\sqrt{NOT}和Hadamard，对偏振光子进行操作并基于光存储。量子比特转换不是处理光子本身，而是对由于光子存储在三脚架配置的原子介质中而引起的原子激发进行。

量子计算中的模糊逻辑

An unsharp logic from quantum computation

在量子计算中研究的逻辑门提出了一种自然的逻辑抽象，产生了一种新形式的非尖锐量子逻辑。我们研究了与下列门对应的逻辑连接词：Toffoli门，NOT门和NOT的平方根（它们允许自然的物理模型）。这导致了我们称之为计算量子逻辑CQL的逻辑的语义表征。

采用q变形振荡器的CNOT量子逻辑门

The CNOT Quantum Logic Gate Using q-Deformed Oscillators

结果表明，利用q变形的角动量态，通过Jordan-Schwinger机制，也可以实现双量子比特的受控非门，从而使得普适性所需的Hadamard门、相移门和双量子比特的受控非门都可以用q变形的振子实现.

囚禁离子量子比特上量子逻辑门的鲁棒、自洽、闭合形式层析成像

Robust, self-consistent, closed-form tomography of quantum logic gates on a trapped ion qubit

我们介绍并实验证明：（1）一个称为“门集层析成像”（GST）的框架，用于自洽地表征黑盒量子器件上的整个量子逻辑门集;（2）一个显式的线性反转门集层析成像（LGST）的封闭形式协议，其可靠性与诸如局部极大似然值等病理无关;以及（3）一种简单的协议，用于在不参考目标门的情况下，基于其预测一组测试实验的良好程度，客观地对断层摄影估计的准确性进行评分。我们使用门集层析术来表征单个捕获离子量子比特上的一组Clifford生成门，并比较（i）标准过程层析术;（ii）线性门集层析术;和（iii）极大似然门集层析术的性能。

动态校正CNOT门的任何系统逻辑错误

Dynamically Correcting a CNOT Gate for any Systematic Logical Error

我们推导出一组复合脉冲序列，产生CNOT门和纠正所有系统误差的逻辑子空间内的任意顺序。这些序列适用于任何两量子比特相互作用哈密顿量，并且除了在操作的时间尺度上是恒定的之外，对潜在的噪声机制没有任何假设。我们确实假设可以访问无错误的单量子比特门，因此单量子比特门的缺陷最终限制了可实现的保真度。然而，由于单量子位门在实践中通常具有比双量子位门高得多的量子数，因此这些脉冲序列为广泛的耦合量子位系统提供了有用的动态校正。

一族Calderbank-Shor-Steane码逻辑Toffoli门的辅助准备容错性

Fault-tolerance of ancilla preparation for logical Toffoli gate of a family of Calderbank-Shor-Steane codes

利用量子纠错码进行容错量子计算需要构造容错的非横截门。Shor提出了一种非横向门的容错结构，即，一类Calderbank-Shor-Steane码的Toffoli门具有偶权稳定器生成器和奇权逻辑算子。事实上，如本文所示，错误传播的辅助准备肖尔的建设导致逻辑错误。这项工作提供了一个解决这个问题，通过插入位翻转纠错。最后，使用级联Steane码的修改后的结构的错误率进行评估，并获得相同的精度阈值作为横向门的情况下，辅助系统可以准备的时间。

单光子双量子比特量子逻辑的确定性控制非门

Deterministic Controlled-NOT gate for single-photon two-qubit quantum logic

我们展示了一个鲁棒的单光子双量子比特量子逻辑的确定性线性光学控制非（CNOT）门的实现。偏振Sagnac干涉仪与嵌入式45 $^{\circ}$ -定向的鸽子棱镜用于使偏振控制量子位作用于相同光子的动量（空间）目标量子位。CNOT门不需要主动稳定，因为两个空间模式共享一个公共路径，并且它用于纠缠极化和动量量子位。

超导谐振腔与四能级SQUID耦合的量子逻辑门

Quantum logical gates with four-level SQUIDs coupled to a superconducting resonator

提出了一种利用超导量子干涉器件（SQUID）耦合到超导谐振器实现双量子比特受控相位门的方法。在该方案中，每个SQUID的两个最低电平用作逻辑状态，每个SQUID的两个中间电平用于门实现。我们表明，无论是调整SQUID的水平间距在门操作，也不均匀的SQUID参数是必需的这个建议。此外，该方案不需要绝热通道或二阶失谐，因此门快得多。

用GRAPE实现量子逻辑门的原理和实用性

Implementing quantum logic gates with GRAPE: principles and practicalities

我们简要描述了使用GRAPE脉冲实现NMR量子计算机中的量子逻辑门，并讨论了一系列简单的扩展的核心技术。然后，我们考虑一系列的困难，可能会出现在实际实施的GRAPE序列，反映在实验系统中使用的非理想性。

利用复合旋转克服量子逻辑门中的系统误差

Tackling Systematic Errors in Quantum Logic Gates with Composite Rotations

我们描述了使用复合旋转来对抗单量子比特量子逻辑门中的系统误差，并讨论了三种可用于校正非共振和脉冲长度误差的复合旋转。虽然在NMR量子计算的背景下开发和描述，但是这些序列应当适用于量子计算的任何实现。

基于可寻址门的量子LDPC码逻辑计算

Addressable gate-based logical computation with quantum LDPC codes

本文提出一种基于门的可寻址协议，利用辅助Bacon-Shor码和量子隐形传态在量子LDPC码上实现单量子比特及多量子比特Clifford操作，并可结合魔态培养实现通用容错量子计算。

优化里德伯门以实现逻辑量子比特性能

Optimizing Rydberg Gates for Logical Qubit Performance

本文提出一类对强度不均匀性和多普勒频移具有鲁棒性的中性原子里德伯阻塞门，并证明其在擦除偏置量子比特中可维持擦除错误偏置，从而降低容错量子计算对激光稳定性和原子温度的要求。

开放n量子比特系统作为四值逻辑量子计算机

Open n-Qubit System as a Quantum Computer with Four-Valued Logic

本文将量子计算机的一般模型推广到一个模型，其中态是密度矩阵的算符，门是一般的超算符（量子运算），而不必是幺正的。本文考虑n个二能级量子系统（开或闭n量子比特系统）的混合态（密度矩阵算符）作为$4^{n}$维算符希尔伯特空间（Liouville空间）的元素。它允许使用具有4值逻辑的量子计算机（电路）模型。该模型的门是作用于n-quats态的一般超算子。Ququat是四维（算符）希尔伯特空间中的量子态。酉二值逻辑门和n量子比特开放系统的量子运算被认为是作用于n-四元的四值逻辑门。讨论了量子四值逻辑门的性质。本文研究了量子四值逻辑门的普适性。

执行量子逻辑门所需的最小能量

Minimum energy needed to perform a quantum logical gate

最近已经假设了在量子比特系统上以给定精度和给定时间执行基本逻辑运算所需能量的下限。本文试图将这一界限形式化，并探讨在何种条件下，它可能是预期举行。这是一项正在进行的工作，任何贡献都将受到赞赏。

循环群与量子逻辑门

Cyclic groups and quantum logic gates

本文给出了一个计算无限多个通用量子逻辑门的公式，这些门是由Yang-Baxter（Y-B）方程的$4$么正解构成的$4$.我们从$n$阶循环群的某种表示得到了这个族。然后，我们表明，这个{ \it离散}家庭，参数化的整数$n$，实际上是一个小的子类的一个较大的{ \it连续}家庭，参数化的实数$θ$，通用的量子门。我们讨论了相应的Yang-Schmidt化和伴随哈密顿量中的相关对称性。

利用三维光子晶体单模腔实现量子纠缠和量子逻辑门操作

Creation of Entanglement and Implementation of Quantum Logic Gate Operations Using a Three-Dimensional Photonic Crystal Single-Mode Cavity

在偶极近似和行波近似下，求解了具有足够高品质因子的三维光子晶体单模腔的含时耦合Jaynes-Cummings哈密顿量.然后，我们利用这些结果来展示如何创建两个原子的最大纠缠态，以及如何实现几个量子逻辑门：双轨Hadamard门，双轨NOT门和SWAP门。所有这些操作中的原子都是同步的，这在PC中的先前研究中不是这样[1，2]。我们的方法有可能扩展到N原子纠缠，通用的量子逻辑操作，和其他有用的，腔QED的量子信息处理任务的实施。

利用耦合玻色-爱因斯坦凝聚体实现量子逻辑门

Implementation of quantum logic gates using coupled Bose-Einstein condensates

在这项工作中，我们感兴趣的是在耦合玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）上实现单量子比特门。该系统是量子比特的一个可行候选者，由不同超精细能级的凝聚原子通过双光子跃迁耦合组成。它是公认的耦合玻色-爱因斯坦凝聚体的动力学可以描述的双模哈密顿量，它考虑到限制势的陷阱和碰撞的影响与每个冷凝物。其他的影响，属于不同的BEC和失谐原子之间的碰撞也包括在这种方法中。我们演示了如何实现两种类型的量子逻辑门：\textit{transfer-population}门（NOT，$\hat{Y}$和Hadamard），它需要在超精细能级之间反转粒子数，和\textit{phase}门（$\hat{Z}$，$\hat{S}$和$\hat{T}$），它需要自陷。我们还讨论了实验的可行性，检查的鲁棒性的量子门对物理参数的变化的理想条件下实现的每个量子逻辑门。

二项式玻色子逻辑量子比特上的量子纠错和通用门集

Demonstration of quantum error correction and universal gate set on a binomial bosonic logical qubit

逻辑量子比特编码和量子纠错（QEC）已经在具有多个物理量子比特的各种物理系统中被实验证明，然而，由于必要的非局部操作，逻辑操作是具有挑战性的。可替代地，具有玻色子模式编码的逻辑量子比特是特别感兴趣的，因为它们的QEC保护是硬件高效的，但是对QEC保护的逻辑量子比特的门操作仍然难以捉摸。在这里，我们通过实验证明了对具有二项式玻色子码的单个逻辑量子比特的完全控制，包括编码，解码，重复QEC和设置在逻辑量子比特上的高保真度（平均97.0%的处理保真度）通用量子门。受保护的逻辑量子比特的寿命比未校正的长2.8倍。首次证明了在受保护的逻辑量子比特上的Ramsey实验具有比未受保护的量子比特长两倍的相干性。我们的实验是基于玻色子编码的容错量子计算的重要一步。

具有连续变量线性四分簇态的量子逻辑门

Quantum Logical Gates with Linear Quadripartite Cluster States of Continuous Variables

提出了利用光学连续变量的线性四分团簇态实现三种基本量子逻辑门的具体方案。从量子信息通过连续变量团簇态的保真度角度分析了噪声和有限压缩对计算精度的影响。该方案为基于光的振幅正交和相位正交的团簇纠缠的单向量子计算机实验系统的设计提供了直接参考。

噪声对量子计算中几何逻辑门的影响

Effect of noise on geometric logic gates for quantum computation

我们介绍了非绝热，或Aharonov-Anandan，几何相位作为量子计算的工具，并展示了如何用超导电荷量子比特实现它。虽然它可以规避许多与绝热（Berry）版本的几何门相关的缺点，我们表明，非绝热相位门的控制参数的波动的影响比标准的动态门更严重。类似地，波动也在更大程度上影响使用Berry相位而不是动态相位的量子门。