Quantum control of entanglement and information of two solid state qubits: remote control of dephasing
研究了以冯诺伊曼熵为表征的信息控制方案和以集体退相通道中两个固态量子比特的纠缠为表征的定态纠缠。证明了定态并发度的局部极大值总是对应于信息量的局部极小值。我们还提出了一个远程控制两个固态量子比特纠缠对抗集体退相的方案。这个想法可能会打开一扇门，远程抑制退相干的有害影响。
2005-05-07 quant-ph
Quantum process tomography of a single solid state qubit
我们提出了一个例子的量子过程层析成像上进行的一个单一的固态量子比特。所使用的量子位是金刚石中氮空位缺陷中三重态的两个能级。量子过程层析成像被应用于一个量子比特，它已经被允许在三个不同的时间段内退相干。在每种情况下，该过程都是根据$χ$矩阵表示和仿射映射表示来发现的。实验估计的过程和最接近的物理上有效的过程之间的差异。
2005-03-16 quant-ph
Experimental demonstration of quantum state tomography and qubit-qubit interactions for rare-earth-ion based solid state qubits
我们报告的实施量子态层析的合奏的Eu $^{3+}$掺杂离子的\YSO晶体。断层扫描应用于基于离子的光学跃迁之一的量子位。使用光脉冲操纵量子比特，并通过以相敏方式观察光学自由感应来进行测量。对于组合的制备和测量过程，实现了$>90$ %的保真度。离子之间的相互作用，由于在离子的永久电偶极矩的变化时，光学激发也进行了测量。根据这些结果，讨论了使用该系统进行多量子比特量子计算的能力。
2004-01-20 quant-ph
A solid-state NMR three-qubit homonuclear system for quantum information processing: control and characterization
基于丙二酸分子的用于量子信息处理的三量子位13 C固态核磁共振（NMR）系统被用于展示通过强调制射频脉冲的高保真通用量子控制。这种控制是在强耦合机制下实现的，其中选择性量子位寻址和两量子位相互作用的时间尺度是相当的。
2005-11-22 quant-ph
Solid-state NMR quantum computer with individual access to qubits and some its ensemble developments
本文分析了半导体核磁共振量子计算机的原理及其发展。个人访问计算机（B。凯恩）和替代的固态体系综方法的版本，以避免在实施第一个变种的一些困难被认为是。
1999-11-15 quant-ph
Mapping multiple photonic qubits into and out of one solid-state atomic ensemble
量子通信的未来挑战是可扩展的量子网络，它需要将光子量子比特相干和可逆地映射到静止的原子系统（量子存储器）上。现实网络的一个关键要求是能够在一个量子存储器中有效地存储多个量子比特。在这里，我们展示了相干和可逆映射的64个光学模式在单光子水平的时域到一个固态系综的稀土离子。我们的光-物质接口基于高带宽（100 MHz）原子频率梳，具有1微秒的预定存储时间。然后，我们可以在短<10 ns的时间模式（时间仓量子位）中编码许多量子位。我们通过同时存储和分析多个时间仓量子比特来展示映射的良好相干性。
2010-02-19 quant-ph
A Pulsed Live-Cell Quantum Microscope for Entangled Solid State and Biological Qubits
University of California, Irvine（加州大学尔湾分校）；Texas A&M University（德克萨斯农工大学）
研究将生物量子比特与固态自旋基量子比特结合于同一显微镜平台，通过脉冲量子显微镜实现对活细胞中两种量子比特的量子态同时操纵，为活细胞量子传感带来新机遇。
2026-07-07 quant-ph
An Electron-Nucleon Double Spin Solid-State Quantum Computer
提出了一种电子-核子双自旋（ENDOS）固态量子计算机方案。在该方案中，量子位是注入到$^{28}$ Si衬底（111）面上的磷离子的核自旋。利用扫描隧道探针针尖上的$^{13}$ C原子完成单量子比特和双量子比特的控制-非操作，以及单量子比特的测量。该方案不需要量子位之间的相互作用，并且可以在不使用SWAP门的情况下实现两个量子位。该方案是可扩展的，并且可以用当前或不久的将来的技术来实现。
2003-07-08 quant-ph
Experimental quantum state tomography of a solid state qubit
利用全量子态层析技术对掺杂在Y2 SiO 5晶体中的Pr 3+离子的两个超精细能级实现的基于系综的量子比特的状态进行了表征。我们通过实验验证了使用Roos-Moelmer暗态方案可以抑制由于系综不均匀性引起的单量子比特旋转误差。实现了> 90%以上的保真度，可能受到激发态退相干的限制。尽管在Roos-Moelmer方案中没有明确考虑，但由于超精细跃迁的不均匀加宽而导致的退相干似乎也在很大程度上受到抑制。
2007-08-06 quant-ph
Readout of solid-state charge qubits using a single-electron pump
实现固态量子计算机的一个主要困难是量子寄存器状态的可靠测量。在本文中，我们提出了一种有效的读出方案，利用共振隧穿的弹道电子产生的单电子泵。我们处理的测量相互作用的详细建模的完整的空间配置，并表明，泵浦电子与适当选择的能量的透射系数是非常敏感的量子比特状态。我们进一步表明，通过使用短序列的泵浦事件，再加上一个简单的反馈控制过程，量子比特可以测量高精度。
2007-06-21 quant-ph
Quantum control of solid-state qubits for thermodynamic applications
我们给出了一个概述，我们最近的理论研究激子的热力学，和其他固态量子比特，由时间相关的激光场驱动。我们考虑一个这样的发射器，并描述如何形成强场修饰状态允许发射器吸收或发射声学声子在一个受控的方式。我们目前的结果的热吸收，并表明，驱动场的形式可以定制，以产生不同的热力学过程，包括可逆和不可逆的热吸收。我们从量子热力学的角度讨论了这些效应，并概述了利用它们将固体光学冷却到低温的可能性。
2021-03-24 quant-ph
Decoherence and purity of a driven solid-state qubit in Ohmic bath
本文采用基于主方程的方法研究了欧姆浴中受驱动固态量子比特的退相干和纯度。首先，我们不求解主方程，而是研究了方程中描述频率漂移、扩散、退相干等的系数，发现其中一个系数（我们称之为退相干系数）对模型中量子比特的退相干起着决定性的作用。然后我们研究了模型中态纯度的演化。从纯度的分析可以看出，量子比特的退相干时间随着驱动场振幅的增大而减小，随着驱动场频率的增大而增大。
2008-03-31 quant-ph
Quantum process tomography and Linblad estimation of a solid state qubit
我们提出了一个例子的量子过程层析成像（QPT）上进行的一个单一的固态量子比特。所使用的量子位是金刚石中氮空位缺陷中三重态的两个能级。量子过程层析成像被应用于一个量子比特，它已经被允许在三个不同的时间段内退相干。在每一种情况下，该过程都可以用chi矩阵表示和仿射映射表示来表示。实验估计的过程和最接近的物理上有效的过程之间的差异。利用Boulant等人[N. Boulant，T.F.哈维尔，硕士普拉维亚和DG Cory，Phys.Rev.A67，042322（2003）]。
2006-01-25 quant-ph
Quantum Storage of a Photonic Polarization Qubit in a Solid
我们报告的量子存储和检索的光子偏振量子比特到和出的固态存储设备。量子比特在单光子水平上用弱相干态实现，并使用原子频率梳方案在掺杂镨的晶体中存储500 ns，存储和检索效率为10%。我们用量子态层析技术表征了这种存储，发现当平均光子数μ =0.4时，所获得的量子比特的平均条件保真度超过95%。考虑到泊松统计和有限的存储效率，这明显高于经典基准，这证明我们的设备可以作为偏振量子比特的量子存储设备，即使用弱相干态进行测试。这些结果将固态量子存储器的存储能力扩展到偏振编码，偏振编码在量子信息科学中有着广泛的应用。
2012-01-20 quant-ph
Quantum Storage of Qubits in an Array of Independently Controllable Solid-State Quantum Memories
本文在十个可控寻址的固态时分复用存储单元阵列中实现了单光子水平路径与时间箱量子比特的量子存储，测得高保真度超越经典界限，并验证了双单元顺序存储与集体读出，为固态随机存取量子存储器发展奠定基础。
2025-09-15 quant-ph
A programmable two-qubit solid-state quantum processor under ambient conditions
量子计算机利用物理状态的叠加和纠缠，在解决具有技术影响的问题方面可能优于经典计算机，例如分解大量数据和搜索数据库。量子处理器通过将可编程的门序列应用于量子比特的初始化状态来执行算法，该初始化状态相干地演变成包含计算结果的最终状态。虽然具有几个量子比特的量子处理器已经在多个量子计算平台上得到了展示，但是在环境条件下实现固态可编程量子处理器仍然是难以捉摸的。在这里，我们报告了一个可编程的量子处理器，可以编程与15个参数，实现任意幺正变换的两个自旋量子位在金刚石的氮空位（NV）中心。我们实现了Deutsch-Jozsa和Grover搜索算法，平均成功率超过80%。这种可编程的双量子位处理器可以形成大规模量子处理器的核心组件，这里使用的方法适用于这样的设备。
2018-08-17 quant-ph
Long-distance multiplexed quantum teleportation from a telecom photon to a solid-state qubit
本文展示了一种从电信波长光子比特到固态量子存储器中物质比特的长距离量子隐形传态，采用主动前馈方案完成协议，并利用时间复用技术提升速率，与现有电信网络兼容，对长距离量子通信的发展具有重要意义。
2022-09-16 quant-ph
The impact of classical electronics constraints on a solid-state logical qubit memory
描述了一种基于硅双量子点物理量子比特的纠错逻辑量子比特容错存储器。我们的设计考虑到了支持经典电子产品所带来的限制。约束的一个重要后果是为物理量子位添加易于出错的空闲步骤。即使使用可证明的最小空闲时间的时间表，对于我们的噪声模型和纠错码的选择，我们发现这些额外的空闲否定了纠错的任何好处。使用额外的量子位操作，我们可以极大地抑制空闲引起的错误，使得纠错有益，只要量子位操作实现小于$2 \times 10^{-5}$的错误率。我们讨论了这些约束的其他后果，如纠错码的选择和物理量子比特的操作速度。虽然我们的分析是针对这种内存架构的，但我们开发的方法也足够通用，可以应用于其他架构。
2009-03-31 quant-ph
Qubit teleportation between a memory-compatible photonic time-bin qubit and a solid-state quantum network node
Department of Applied Physics, University of Geneva（日内瓦大学应用物理系）；Constructor University Bremen GmbH（不来梅构造大学有限公司）
本研究展示了一种连接固态量子网络节点与兼容型光子时间-bin量子比特的量子接口，实现了75.5±1.0%的量子传送保真度。
2024-03-27 quant-ph
An optimal single-electron charge qubit for solid-state double quantum dots
利用GPU加速求解含时薛定谔方程，研究了固态双量子点（DQD）系统的最佳单电子电荷量子比特，并分析了其在含时线性失谐下的动力学行为.最佳量子比特的基态被定义为零偏压下DQD的最低能量成键态和反键态的对称和反对称线性组合。与由非耦合DQD的两个局部基态定义的电荷量子比特相反，这种基础的选择导致所得动力学与理想化的两态模型具有最大重叠。我们的最佳量子位基态不局限于单个量子点，因此，初始化量子位需要特定的门脉冲序列，以将系统从DQD的初始基准状态带到逻辑$0$或$1$。我们确定这个序列使用的脉冲，将预期的实验有限的上升时间。我们还展示了如何使用自旋回波型脉冲在布洛赫球上执行任意单量子比特操作，使我们能够用最多两个单脉冲获得任何量子比特状态。通过确定在其中一个点中找到电子的概率来实现最佳量子比特的测量。
2016-03-16 quant-ph
Superconducting Qubits Coupled to Nanoelectromechanical Resonators: An Architecture for Solid-State Quantum Information Processing
我们描述了一种可扩展的固态量子信息处理架构的设计，该架构基于GHz频率纳米机械谐振器与约瑟夫森隧道结的集成，该谐振器有可能演示对量子计算至关重要的各种单量子位和多量子位操作。计算量子位是大面积电流偏置约瑟夫森结的本征态，使用选通的外部电路进行操纵和测量。这些相位量子位中的两个或更多个被电容耦合到高品质因数压电纳米机电盘谐振器，该谐振器形成了我们架构的支柱，并且能够实现量子位的相干耦合。集成系统类似于电磁腔（纳米机械谐振器）中的一个或多个少能级原子（约瑟夫森结量子比特）。然而，与现有的在电磁腔中使用原子的方法不同，这里我们可以单独调整“原子”的能级间距并控制它们的“电磁”相互作用强度。我们从理论上证明了在约瑟夫森结中制备的量子态可以传递到纳米机械谐振器并存储在那里，然后可以传递回原始结或以高保真度转移到另一个结。该谐振器还可以用来在一对约瑟夫森结之间产生最大纠缠的贝尔态。许多这样的结谐振器复合体可以组装成轴辐式布局，从而形成大规模的量子线路。我们提出的架构结合了固态和腔量子电动力学方法的理想功能，并可以使量子信息处理可能在一个可扩展的，固态的环境。
2004-09-26 quant-ph
A solid state spin-wave quantum memory for time-bin qubits
我们展示了第一个具有按需读出功能的固态自旋波光量子存储器。在\PrYSO晶体中采用全原子频率梳方案，我们在单光子水平上存储了信噪比为$> 10$的弱相干脉冲。基于第二\PrYSO晶体中的光谱烧孔的窄带光谱滤波用于滤除由控制脉冲产生的过量噪声，以达到每个脉冲$(2.0 \pm 0.3) \times10^{-3}$光子的无条件噪声水平。我们还报告了自旋波存储的光子时间仓量子比特的条件的有序度高于一个措施和准备策略，表明自旋波存储器在量子制度。这使得我们的设备首次展示了时间仓量子比特的量子存储器，并可按需读出存储的量子信息。这些结果代表了在可扩展量子网络中使用固态量子存储器的重要一步。
2015-06-15 quant-ph
Efficient cavity-assisted storage of photonic qubits in a solid-state quantum memory
本文提出在阻抗匹配腔增强的固态AFC量子存储器中实现单光子水平弱相干脉冲和时间仓量子比特的高效存储，分别达到62%和51%的效率，为当前固态量子存储最高水平。
2024-10-23 quant-ph
Projective Measurement Scheme for Solid-State Qubits
我们提出了一个有效的测量方案，固态量子比特，{ \bf不}引入额外的退相干的量子比特，直到测量是由一个共振脉冲打开。然后，共振脉冲使量子比特与检测器最大程度地纠缠。该方案具有投影、无噪声、可切换等特点。这种方法在超导持续电流量子比特上进行了说明，但是可以应用于各种固态量子比特的测量，其电磁信号的{ \bf直接}检测给出量子比特状态的差分辨率。
2003-10-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Realization of reliable solid-state quantum memory for photonic polarization-qubit
忠实地存储未知的量子光态对于先进的量子通信和分布式量子计算应用是必不可少的。所需的量子存储器必须具有高保真度，以提高量子网络的性能。在这里，我们报告的光子偏振态的可逆转移到集体原子激发在一个紧凑的固态设备。量子存储器基于稀土离子掺杂晶体中的原子频率梳（AFC）。对单光子级相干脉冲的存储和恢复过程，我们获得了高达0.998的过程保真度。这种可靠的量子存储器是基于固态设备的量子网络的关键一步。
2012-05-13 quant-ph
Nuclear spin-wave quantum register for a solid state qubit
围绕单个光学可寻址量子位的固态核自旋为量子网络、计算和模拟提供了关键资源。虽然通常选择具有稀疏核自旋浴的宿主来减轻量子位退相干，但是在核自旋丰富的宿主中开发相干量子系统使得能够探索用于量子信息应用的更广泛的材料。这些致密核自旋系综的集体模式为量子存储提供了天然的基础，然而，利用它们作为单自旋量子比特的资源迄今为止仍然难以捉摸。在这里，通过使用一个高度相干的，光学寻址171 Yb 3+量子比特掺杂到核自旋丰富的原钒酸钇晶体，我们开发了一个强大的量子控制协议来操纵相邻的51 V5+晶格离子的多层次核自旋态。通过动态设计的自旋交换相互作用，我们极化这个核自旋系综，产生集体自旋激发，随后使用它们来实现长寿命的量子存储器。此外，我们还演示了最大纠缠171 Yb-51 V Bell态的制备和测量。与传统的基于无序核自旋的量子存储器不同，我们的平台是确定性和可重复的，确保所有171 Yb量子位的量子寄存器相同。我们的方法为利用致密核自旋浴的复杂结构提供了一个框架，为使用单个稀土离子量子位构建大规模量子网络铺平了道路。
2021-08-29 quant-ph
Continuous quantum feedback of coherent oscillations in a solid-state qubit
我们从理论上分析了固态量子比特的贝叶斯量子反馈的操作，旨在保持量子比特中的完美相干振荡任意长的时间。特别是，我们研究了反馈效率存在的退相环境和检测器的非理想性。此外，我们还分析了量子比特参数偏差的影响，并研究了能量非对称量子比特的量子反馈控制。
2005-08-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Protected Solid-State Qubits
大规模容错量子计算机的实现需要集成数百万个物理量子比特，物理量子比特的错误率显著低于1%。这一突出的工程挑战可能受益于新兴的量子位，这些量子位受到保护，免受量子位环境中的主要噪声源的影响。除了不同的降噪技术之外，保护方法通常在全局或局部无消相干子空间中或在驱动系统的动态甜蜜点中编码量子比特。我们通过回顾基于半导体、超导体和混合器件的受保护固态量子比特的最新技术来研究这种保护量子比特。
2021-12-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Experimental time-optimal universal control of spin qubits in solids
系统的量子控制在现代科学技术中起着重要的作用。量子控制的最终目标是以时间最优的方式实现高保真度的普适控制。虽然高保真度的通用控制已经在各种量子系统中报道，时间最优通用控制的实验实现仍然是难以捉摸的。在这里，我们报告的实验实现时间最优的通用控制的自旋量子位在钻石。本文推广了近年来求解量子最速线方程的一种方法[X. Wang等人，物理修订版信函114，170501（2015）]，我们获得了具有固定量子比特相互作用和约束控制场的多量子比特的精确最小时间协议。单量子位和双量子位时间最优门的实验实现，通过量子过程层析成像获得99%的准确度。我们的工作为实现精确的量子控制提供了一条时间最优的途径，并为一般量子系统的时间最优控制的新兴领域解锁了新的能力。
2016-10-25 quant-ph
Dynamic decoherence control of a solid-state nuclear quadrupole qubit
本文报道了动态退相干控制脉冲序列在$Pr^{3+}:Y_2SiO_5$核四极跃迁中的应用。过程层析成像用于分析脉冲序列的效果。发现脉冲序列将跃迁的退相干时间增加到超过30秒。虽然退相干时间显着增加，人口项被发现迅速衰减的脉冲序列的应用程序。这种衰减率的增加归因于系综中的不均匀性。讨论了规避这一限制的方法。
2004-12-16 quant-ph
A Hahn-Ramsey Scheme for Dynamical Decoupling and DC Magnetometry with Single Solid-State Qubits
固态材料中的自旋系统是量子信息或量子传感的有希望的量子比特候选者。这里的一个主要先决条件是自旋相位振荡的相干性。在这项工作中，我们展示了一个控制序列，通过施加可变失谐的RF脉冲，可以增加自旋相位振荡的可见性，并进行直流磁力测量。我们在实验上证明了该计划的单NV中心的金刚石和解析描述如何NV电子自旋相位振荡行为的存在下，经典的噪声模型。我们在此引入失谐作为调制序列的滤波器功能的使能因素，以实现与哈恩回波$T_2$时间相当或更长的拉姆齐条纹的可见性，并在各种实验设置中提高对DC磁场的灵敏度。
2020-04-20 quant-ph
Correlated quantum measurement of a solid-state qubit
我们提出了一个固态实验来研究量子比特态的连续量子测量过程。该实验将验证单个量子位在测量过程中保持相干（与整体平均密度矩阵的逐渐退相干相反），从而确认通过连续测量进行量子位纯化的可能性。该实验可以使用量子点、单电子晶体管或SQUID来实现。
2000-08-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
A Non-Adiabatic Controlled Not Gate for the Kane Solid State Quantum Computer
利用迭代预解式的方法得到了Kane固态量子计算机中相邻量子比特的有效哈密顿量。与凯恩提议中固有的绝热门过程相反，我们表明，由这种有效的哈密顿量产生的量子比特-量子比特系统的自由演化，结合单个量子比特操作，足以产生受控非（c-NOT）门。因此，通常的通用门的集合可以在凯恩量子计算机上获得，而不需要如凯恩所规定的可控参数的绝热切换。通过数值模拟确定了这种非绝热c-NOT门的保真度和门时间。
2001-08-23 quant-ph
Decoherence of solid-state spin qubits: a computational perspective
本综述从计算视角出发，介绍第一性原理模拟及簇方法在固态自旋量子比特退相干研究中的应用，助力新型量子平台设计与下一代量子技术发展。
2025-03-20 quant-ph
A faithful solid-state spin-wave quantum memory for polarization qubits
偏振编码的量子比特在量子信息任务中特别有用，这是由于在单个空间和时间模式下容易传输、精确的量子比特操作和对退相干的高鲁棒性。偏振编码量子比特的可靠存储对于构建大规模量子网络至关重要。在这里，我们展示了一个忠实的量子存储器的光子偏振量子比特使用无噪声光子回波协议实现的稀土离子掺杂晶体（151 Eu 3+：Y2SiO5）。基于对Y2SiO5晶体2位151Eu3+离子的详细光谱研究，利用对两个正交偏振态提供近似均匀吸收的单片晶体实现了量子比特存储器。对于单光子级相干脉冲携带的量子比特的存储，获得了0.919（24）的过程保真度，这超过了使用经典的测量和准备策略可以实现的最大保真度。这种紧凑的器件将为构建长寿命的可移植量子存储器和基于存储器的量子网络提供有用的解决方案。
2022-04-13 quant-ph
3D integration and packaging for solid-state qubits
开发一种满足固态量子比特在低温环境中运行的所有要求的封装方案可能是一个艰巨的挑战。在本文中，我们讨论了我们小组以及更广泛的社区正在进行的工作，重点是3D集成和封装在固态量子位量子处理中的作用。
2019-07-24 cond-mat.supr-con quant-ph
Interfacing quantum optical and solid state qubits
我们提出了一个通用的模型耦合量子光学和固态量子比特，和相应的传输协议。所讨论的示例是耦合到电荷量子位（例如，库珀对盒）的捕获离子。为了增强耦合，并实现不同的实验装置之间的兼容性，我们引入了超导腔作为连接元件。
2003-10-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Hybrid solid state qubits: the powerful role of electron spins
我们回顾了利用电子自旋存储和处理量子信息的进展，特别关注电子自旋与多个量子自由度相互作用的能力。我们研究了固态混合量子比特（量子比特）的好处，这些量子比特是基于将电子自旋耦合到核自旋、电子电荷、光子和超导量子比特。这些好处包括量子位的相干存储时间超过秒，快速量子位操纵，单量子位测量，以及用于纠缠空间分离的基于物质的量子位的可扩展方法。通过这种方式，不同物理量子比特实现的关键优势被结合在一起，为实用的固态量子技术奠定了基础。
2011-03-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Perturbation Approach for a Solid-State Quantum Computation
基于指数大稀疏矩阵的近似对角化，采用微扰方法研究了具有大量量子比特（L=1000）的核自旋量子计算机的动力学.引入小参数，并用于计算远程量子比特之间的纠缠的实施中的错误，通过施加一系列的共振射频脉冲。微扰理论的结果进行了测试，使用精确的数值解为少数量子比特。
2001-10-10 quant-ph
Suppressing Fast Dipolar Noise in Solid-State Spin Qubits
University of the Basque Country UPV/EHU（巴斯克国立大学）；EHU Quantum Center, University of the Basque Country UPV/EHU（巴斯克国立大学 EH量子中心）
本文提出Hybrid-LG去耦机制，通过抑制浴内偶极相互作用，显著提升固态自旋量子比特的相干时间。
2025-12-07 quant-ph
Solid state optical interconnect between distant superconducting quantum chips
本研究提出一种基于晶体电子自旋的量子接口，利用STIRAP操作实现超导磁通量子比特与光学腔之间的量子态交换，并通过光纤连接实现远距离超导量子比特间超过90%保真度的量子传输。
2014-08-26 quant-ph
Experimental Hamiltonian Learning of An 11-qubit Solid-State Quantum Spin Register
学习量子系统的哈密顿量对于预测系统动力学和实现高保真度的量子门是必不可少的。然而，这是一个显着的挑战，有效地描述的哈密顿时，其希尔伯特空间的维数与系统的大小呈指数增长。在这里，我们通过实验证明了一种自适应方法来学习11量子比特量子系统的有效哈密顿量，该量子系统由一个电子自旋和十个与钻石中的单个氮空位中心相关的核自旋组成。我们通过设计通用的量子门来验证所估计的哈密顿量，并在实验中展示了高保真度的门。我们的实验演示显示了一个良好的特征11量子位量子自旋寄存器的能力，测试量子算法，并作为一个多量子位单节点的量子网络。
2019-05-29 quant-ph
Solid State Quantum Computing Using Spectral Holes
一个量子计算机，存储信息的双态系统称为量子位或量子位必须能够寻址和操纵单个量子位，影响量子位对之间的相干相互作用，并读出量子位的值。1，2当前的方法寻址量子位分为空间方法，当激光束聚焦在一个单独的量子位3，4，5或光谱方法，当使用NMR寻址分子中的核自旋时。6，7空间上可寻址的量子位的密度受到光波长的限制，并且光谱上可寻址的量子位的数量受到自旋线宽的限制。在这里，我们提出了一种使用结合空间和光谱选择性的方法来寻址量子位的方法。其结果是量子计算的设计，提供了量子信息存储和处理密度的潜力，比离子阱或NMR提供的大许多数量级。具体地说，这种方法使用的光谱分辨原子的光谱烧孔固体的合奏。强的原子-腔相互作用提供了量子耦合。以含有氮空位色心的金刚石薄片为例，我们提出了一个在单个光斑中实现多达300个耦合量子比特的显式模型。我们展示了大约100个操作可以并行进行，在退相干之前产生接近40，000个操作。
2000-07-20 quant-ph
Characterising a solid state qubit via environmental noise
我们提出了一种通过监测其环境中的噪声水平来表征固态量子比特的能级结构的方法。我们考虑了有耗存储器中的模型持续电流量子比特，证明了经典偏置场中的噪声是外加场的敏感函数。
2003-08-20 cond-mat.supr-con quant-ph
A Mean-Field Lindblad Master Equation Framework for Interaction-Driven Decoherence in Solid-State Qubit Ensembles
Department of Chemistry, University of Colorado Boulder（科罗拉多大学博尔德分校化学系）；Ann and H.J. Smead Aerospace Engineering Sciences, University of Colorado Boulder（科罗拉多大学博尔德分校安恩和H.J.斯米德航空航天工程科学）
提出多量子比特平均场Lindblad主方程框架，通过解析和数值方法研究相互作用、浓度、空间分布及噪声对固态量子比特弛豫和退相干时间的影响，并应用于Er³⁺掺杂CeO₂系统识别主导机制。
2026-06-24 quant-ph
Unconditionally teleported quantum gates between remote solid-state qubit registers
QuTech & Kavli Institute of Nanoscience, Delft University of Technology（代尔夫特理工大学奎克与卡弗里纳米科学研究所）
该研究实现了无条件的远程固态量子比特间的量子门，展示了固态量子网络的关键能力。
2026-01-08 quant-ph
Quantum teleportation between a continuous-variable optical qumode and a discrete-variable solid-state qubit
本文提出一种利用混合纠缠将连续变量光量子比特隐形传态至离散变量固态量子比特的方案，通过仅依赖光零差检测和自旋极化测量的新贝尔态测量方法，在现实噪声下仍可实现超越经典极限的保真度。
2024-06-27 quant-ph
Theory of cavity-enhanced non-destructive detection of photonic qubits in a solid-state atomic ensemble
光子量子比特的非破坏性检测将在光子量子信息处理和量子通信中得到重要应用。在这里，我们提出了一种方法的基础上，包含一个合奏的稀土离子的固态腔。首先，将包含许多光子的探测脉冲存储在系综中。然后，一个代表时间仓量子比特的单个信号光子在系综上印上一个相位，这是由于AC斯塔克效应。该相位不依赖于信号光子的确切定时，这使得检测对时间仓量子比特状态不敏感。然后，探测脉冲被恢复，并通过零差检测来检测其相位。我们表明，腔导致的依赖性的印记相位上的{ \it探针}光子数，这导致一个扩展的探测相位，在对比简单的移位，发生在没有一个腔。然而，我们表明，这种情况下仍然允许非破坏性检测的信号。我们讨论了该计划的潜在实现，表明高成功概率和低损失应同时实现。
2018-07-12 quant-ph
Realizing flexible two-qubit controlled phase gate with a hybrid solid-state system
提出了一种实现灵活的双量子比特控制相位门的理论方案。利用传输线谐振器诱导金刚石中的氮空位与超导量子比特之间的耦合。N-V中心作为控制量子位，超导量子位作为目标量子位。通过调节外磁通，我们获得了随机超导量子比特与传输线谐振器之间理想的耦合。此外，我们的协议可以通过目前的实验技术来实现。
2011-10-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Laser-annealing Josephson junctions for yielding scaled-up superconducting quantum processors
随着超导量子线路尺寸越来越大，频率拥挤问题成为一项艰巨的任务。在这里，我们提出了一个解决这个问题的固定频率量子位架构。通过在制造后系统地调整量子比特频率，我们在设置量子比特频率的精度上显示出近十倍的提高。为了评估可扩展性，我们识别了会损害transmon量子位和交叉谐振门架构的“频率冲突”类型。使用统计建模，我们计算了规避所有这些条件的概率，作为量子比特频率精度的函数。我们发现，没有制造后的调整，找到一个可行的晶格的概率很快接近0。然而，与证明的精度，它是可能的，以找到良好的产量无碰撞晶格。这些技术和模型目前在可用的量子系统中使用，并且随着系统继续扩展到更大的尺寸，它们将是不可或缺的。
2020-09-23 cond-mat.supr-con quant-ph
Environment-Protected Solid State Based Distributed Charge Qubit
提出了一种新型的固态电荷量子比特。该系统由一个一维导线组成，在其中心嵌入了一对量子比特。结果表明，该系统支持集中在左侧和右侧的线，因此，作为一个整体，作为一个单一的量子位的集体状态。两个中心量子比特的基态和激发态之间的耦合成反比，使它们完全量子化，并允许相干操纵和门操作。连接到导线边缘的测量和测量设备（如导线和电荷检测器）由连续的能量状态建模。利用有效非厄米哈密顿量讨论了与连续介质的耦合。在弱连续耦合下，所有的内部态均匀地获得小的衰减宽度。随着耦合强度的增加，这种变化会发生戏剧性的变化：宽度分布经历了急剧的重组，不再均匀地分布在本征态之间。两个广泛的共振定位在导线的两端形成。这些超辐射态（类似于量子光学中的迪克态）有效地保护了剩余的内部态不衰减到连续谱中，从而增加了量子比特的寿命。考虑电子能量的随机高斯涨落引入环境噪声。通过求解随机刘维尔方程，研究了退相干和超辐射之间的相互作用。除了增加寿命外，超辐射态的出现还增加了量子比特的相干性。
2016-09-22 quant-ph
First principles study of charge diffusion between proximate solid state qubits and its implications on sensor applications
由固体中的顺磁点缺陷产生的固态量子比特是实现量子网络和新型纳米传感器的有希望的平台。材料工程的最新进展使得在固体中创建可能相互作用的邻近量子位成为可能，从而导致电子自旋/电荷波动。本文从第一性原理出发，发展了一种计算点缺陷间隧穿介导电荷扩散的方法，并将其应用于金刚石中的氮空位量子比特。计算的隧穿率与以前的实验数据定量一致。我们的研究结果表明，接近中性和带负电荷的NV缺陷对可以形成一个NV-NV分子。基于我们对金刚石中相互作用量子比特的研究结果，提出了近表面NV量子比特退相干源的隧道介导模型。
2018-03-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Individual solid-state nuclear spin qubits with coherence exceeding seconds
本文提出CaWO₄晶体中Er³⁺杂质附近¹⁸³W核自旋量子比特的新平台，实现长相干时间、单次量子非破坏读取及全微波门操作，制备高保真贝尔态，为可扩展长寿命量子处理器提供可能。
2024-11-27 quant-ph
Measurement of the Berry Phase in a Single Solid-State Spin Qubit
我们测量了与金刚石中氮空位中心相关的单个固态自旋量子比特中的Berry相。我们的研究结果表明，在一个高度复杂的固态环境的存在下，可实现显着程度的相干控制。我们通过仔细应用微波辐射来几何地操纵自旋量子比特，该微波辐射产生有效的旋转磁场，并通过自旋回波干涉术观察所产生的相位。我们发现很好的协议与贝里的预测实验误差。我们还研究了环境对几何相位的作用，并观察到与其他固态量子比特系统不同，退相主要由路径中的快速径向波动主导。
2015-04-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
