Exact and approximate continuous-variable gate decompositions
我们收集并详细研究了连续变量量子计算机的门分解技术，并介绍了一些扩展这些方法的新技术。精确和近似的分解方法进行了研究，并比较了一些常见的操作的门数。虽然每一个有明显的优势，我们发现，确切的分解有较低的门数，而近似技术可以覆盖所有连续变量操作的分解，但需要显着的电路深度为适度的精度。
2021-02-05 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
Continuous-variable controlled-Z gate using an atomic ensemble
连续变量受控Z门是一种用于通用连续变量量子计算的典型双模门。它被认为是最基本的连续变量量子门之一。本文提出了一种利用原子系综实现两光束间连续变量受控Z门的方案。通过简单地发送在两个正交方向上传播的两个光束两次通过自旋压缩原子介质来执行门。如果输入原子态是无限压缩的，它的保真度可以达到1。考虑到由于原子退相干和光损耗的噪声效应，我们表明，在目前可用的技术中，该方案的观测精度仍然相当高。
2011-05-31 quant-ph
Mitigating controller noise in quantum gates using optimal control theory
本文采用最优控制理论，在 Liouville 空间利用 Krotov 算法研究生成单比特和双比特量子门，以缓解相位和幅度噪声导致的门保真度下降。
2024-09-19 quant-ph
Continuous variable cloning via network of parametric gates
我们提出了一个通过参量放大器网络作为输入输出四端口门的连续量子变量克隆机的实验方案。
2000-12-05 quant-ph
Influence of fast and slow laser phase noise on the fidelity of the Mølmer-Sørensen trapped-ion gate
P.N. Lebedev Physical Institute of the Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院列别杰夫物理研究所）；Russian Quantum Center（俄罗斯量子中心）
本文理论分析MS离子阱门中快慢激光相位噪声对保真度的影响，推导噪声哈密顿量与平均门误差解析式，并验证于数值模拟。
2026-09-24 quant-ph
99.92%-Fidelity CNOT Gates in Solids by Filtering Time-dependent and Quantum Noises
不可避免的与库的相互作用大大降低了非局域门的性能，这阻碍了实际的量子计算的存在。在室温下，我们通过抑制固态自旋系统中的复杂噪声，实现了保真度为99.920（7）%的受控非门。我们发现，在以往的工作中，保真度限制在99%是由于只考虑了静态噪声，因此，在本工作中，还包括了含时噪声和量子噪声。所有噪声都通过精心设计的整形脉冲进行动态校正，使误差低于$10^{-4}$。剩余门误差主要来自纵向弛豫和波形畸变，这两个方面都可以在技术上进一步减小。我们的抗噪声方法是通用的，并将有益于其他固态自旋系统。
2022-12-06 quant-ph
Mølmer-Sørensen gates in trapped-ions chains in the presence of correlated noise
Russian Quantum Center（俄罗斯量子中心）；National Research Nuclear University MEPhI（国立核研究医科大学MEPhI）
通过微扰理论分析相关激光频率噪声对不同长度离子阱链中Mølmer-Sørensen门保真度的影响，发现中频噪声的影响强烈依赖于离子位置，而低频噪声影响相似。
2026-06-24 quant-ph
Conditions for Equivalent Noise Sensitivity of Geometric and Dynamical Quantum Gates
几何量子门通常被期望比动态门对某些类型的错误更有弹性，这将使它们成为鲁棒量子计算的理想选择。然而，由于文献中似乎相互矛盾的结果，这仍然是一个争论。在这里，我们使用动力学不变量理论结合滤波函数，以分析表征的噪声灵敏度的任意量子门。对于任何控制哈密顿产生的几何门，我们发现，在某些常见的条件下，可以构建另一个控制哈密顿产生一个等效的动态门具有相同的噪声灵敏度（如特征的过滤器功能）。我们的结果适用于任意维度的希尔伯特空间，但我们通过检查实验相关的单量子比特场景并提供等效几何和动力学门的明确例子来说明我们的结果。
2022-08-11 quant-ph
Noise-resistant phase gates with amplitude modulation
我们提出了一个简单的方案来实现快速任意相位门，并采用脉冲调制来提高门对不同噪声源的鲁棒性。通过引入腔的参量驱动，在腔与量子阱之间产生Rabi相互作用，并通过设计合适的逻辑态，构造了一个两量子比特的任意相位门.在此基础上，我们实现了幅度整形门，以获得增强的弹性，以控制门时间和频率失谐的错误。凭借特别设计的逻辑状态，该方案显示出对量子态能量弛豫的内在抵抗力。此外，我们表明，对腔衰减的门鲁棒性可以提高幅度调制显着。
2020-08-13 quant-ph
Low-Weight Pauli Hamiltonian Sequences for Noise-Resilient Quantum Gates
介绍了一种基于低权重泡利哈密顿算子的简单协议，用于执行对控制噪声鲁棒的量子门。门由单量子位场的绝热序列和与单个辅助量子位的双量子位相互作用来实现，而相关技术需要三量子位相互作用、微扰小工具、更高维子系统和/或更多辅助量子位。低重量的相互作用和低量子比特开销为实验研究开辟了一条可行的道路，而在简并地面空间中的操作允许物理量子比特设计不受能量弛豫的影响。模拟表明，由于控制噪声引起的两量子比特门误差可以低至$10^{-5}$，对于可实现的耦合强度和时间尺度，低频噪声高达控制脉冲幅度的15%。
2017-11-02 quant-ph
Effects of correlated magnetic noises from shared control lines on two-qubit gate
本文提出一种基于随机基准测试协议的方法，用于区分由交叉开关架构启发的双量子比特模型中由共享控制线引起的不同相关噪声，以提升多量子比特门的保真度。
2024-02-15 quant-ph
Universal Quantum Computing with Measurement-Induced Continuous-Variable Gate Sequence in a Loop-Based Architecture
我们提出了一个可扩展的方案，光学量子计算使用测量诱导连续变量量子门在一个基于环路的架构。在此，在单个空间模式中的时间仓编码的量子信息由电可编程门序列在嵌套循环中确定性地处理。这种架构可以用几乎最少的资源处理任何输入状态和任意数量的模式，并为量子比特和连续变量提供了一个通用的门集。此外，可以通过已知的方案容错地执行量子计算，该方案用于在单个光模式的无限维希尔伯特空间中编码量子比特。
2017-09-21 quant-ph
On the generation of sequential unitary gates from continuous time Schrodinger equations driven by external fields
在所有关于量子计算机的各种提议中，一个共同的特征是量子线路被期望由作用于量子态的幺正变换的级联组成。提出了一个框架，直接表示这些基本量子门的控制输入进入连续时间强迫薛定谔方程。
2002-03-02 quant-ph
Gate sequence for continuous variable one-way quantum computation
利用团簇态作为资源的基于测量的单向量子计算为量子码的计算和信息处理提供了一种有效的模型。任意高斯QC可以通过足够长的单模和双模门序列来实现。然而，连续可变（CV）门序列尚未实现，迄今为止，由于集群状态大于四个子模式的情况下。在这里，我们提出了第一个CV门序列组成的单模压缩门和双模控制相位门的基础上的六模团簇态。该门序列的量子特性由两个输出模的纠缠度和量子纠缠得到了证实，而这两个输出模的纠缠度和纠缠度都依赖于压缩门和相位控制门。实验证明了利用可达门序列实现高斯QC的可行性。
2013-11-30 quant-ph
Suppressing classical noise in the accelerated geometric phase gate by optimized dynamical decoupling
在量子计算的场景中，几何相位门由于其固有的对干扰的容错性而变得越来越有吸引力。随着绝热循环演化，Berry相似乎实现了几何变换。然而，由于系统误差，在相干时间尺度内尽可能多地执行量子门仍然是一个不方便的瓶颈。本文提出了一种基于Berry相位、无跃迁驱动和动力学解耦的加速绝热量子门。它在存在控制噪声或缺陷的情况下协调了高保真度和高速。我们优化的动态解耦序列在时域下流行的高斯噪声频谱的逆二次幂律。
2022-08-04 quant-ph
High-fidelity geometric gate for silicon-based spin qubits
容错量子计算物理实现的关键是高保真度的操作。在这里，我们提出了一个协议，以实现通用的非绝热几何门的硅基自旋量子比特。我们发现，几何门的优势动态门关键取决于建设的几何相位的演化循环。在适当的演化循环下，几何单比特门和CNOT门在系统噪声和失谐噪声下的性能都优于它们的动力学对应物。我们还使用与硅实验一致的噪声幅度进行随机基准测试。对于静态噪声模型，几何门的平均相干度约为99.90%或更高，而对于时变$1/f$型噪声，当仅存在失谐噪声时，几何门的平均相干度约为99.98%.我们还表明，在几何门的并行性的改善动态的通常增加的指数$α$噪声，和比率可以高达4时，$α\approx 3$。我们的研究结果表明，几何门与明智地选择的进化循环可以是一个强大的方式来实现高保真量子门。
2020-01-14 quant-ph
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。
2003-02-10 quant-ph
Group twirling and noise tailoring for multi-qubit controlled phase gates
针对多量子比特非Clifford门缺乏实用旋转群的问题，本文在经典可替换酉操作范围内为受控相位门确定了最优旋转群，并揭示全局非Clifford门下噪声定制的显著开销。
2023-09-27 quant-ph
Evolutionary reduction of the laser noise impact on quantum gates
本文提出一种基于进化优化和激光相位调制的量子门设计方法，以降低噪声影响，实现保真度与脉冲时长的权衡，并验证其有效性。
2023-12-27 quant-ph
Robustness of non-abelian holonomic quantum gates against parametric noise
本文对一类非阿贝尔完整量子门的鲁棒性进行了数值研究。我们考虑到由于控制场的随机波动的参数噪声驱动的时间相关的哈密顿沿绝热环。所用的性能估计器是无噪声和有噪声完整门之间的状态保真度。我们进行了我们的分析与不同的相关时间，我们发现，有噪声的完整门似乎是接近无噪声的“短”和“长”噪声相关时间。这个结果可以解释为完整算子的几何性质的结果。我们的模拟是通过使用与激子方案有关的参数来实现完整量子计算的[P.Solinas et al.Phys.Rev.B67，121307（2003）]
2004-08-06 quant-ph
Shorter gate sequences for quantum computing by mixing unitaries
容错量子计算机组成离散门集合的元素，以近似目标幺正。最小化门的数量的问题被称为门综合。近似误差是相干噪声的一种形式，其可能比可比的非相干噪声具有更大的破坏性。我们展示了如何混合不同的门序列可以将这种相干噪声转换成不相干的形式。如通过菱形距离测量的，混合后噪声比混合前小二次方，而没有额外的资源成本。同样，我们可以使用更短的门序列来实现与酉门合成相同的精度，对于广泛的一类问题，可以减少1/2的因子。
2017-04-05 quant-ph
Tight Noise Thresholds for Quantum Computation with Perfect Stabilizer Operations
我们研究了一个通用门集在失去量子计算能力之前可以容忍多少噪声。具体来说，我们看看除了不完美的非稳定器门电路与完美的稳定器操作。我们证明了对于所有的酉单量子比特门，存在一个严格的去极化噪声阈值，该阈值决定了该门是否能够实现通用量子计算，或者该门是否可以通过Clifford门的混合来模拟。这个确切的阈值由24个单量子比特克利福德门所跨越的克利福德多面体决定。结果与使用非稳定量子位状态的情况相反;在这种情况下的阈值目前还不知道是紧的。
2009-07-20 quant-ph
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。
2009-03-29 quant-ph
Repeat-until-success cubic phase gate for universal continuous-variable quantum computation
为了实现使用连续变量的通用量子计算，需要跳出高斯运算的集合，并具有非高斯元素，例如立方相位门。然而，这种门目前在实践中很难实现。在这里，我们介绍了一个实验上可行的“重复，直到成功”的方法来产生立方相位门，这是使用顺序光子减法和高斯运算。我们发现，我们的计划提供的预期时间，直到成功的好处，虽然我们需要一个原始的量子存储器。
2014-12-01 quant-ph
Robust Quantum Gates against Correlated Noise in Integrated Quantum Chips
针对集成量子电路中保真度无法预测实际性能的问题，基于几何框架在超导电路中实验实现了对抗准静态、空间相关等噪声的鲁棒单比特和双比特量子门，为构建抗噪声复杂电路提供了工具箱。
2024-05-23 quant-ph
Generally noise-resilient quantum gates for trapped-ions
提出一种针对囚禁离子链的纠缠门方案，在多种误差源下利用激发态运动实现高保真度操作，包含所有运动模式并增强对加热效应和失谐误差的鲁棒性，助力构建可扩展量子计算机。
2024-04-19 quant-ph
Robustness against parametric noise of non ideal holonomic gates
用于量子计算的完整门通常被认为对某些类型的参数噪声具有鲁棒性，这种鲁棒性的动机是在绝热极限中实现的变换的几何特征。另一方面，当接近绝热极限时，退相干的影响预计将变得越来越相关。从Florio等人[Phys.Rev.A73，022327（2006）]描述的系统出发，在这里我们讨论非理想完整门在有限操作时间的行为，即，在达到绝热极限之前。我们考虑了几种参数噪声模型，并研究了有限时间门的鲁棒性。所得到的结果表明，有限时间门提出了一些效果的干扰所引入的噪声模仿标准的完整门的几何抵消效果的抵消。然而，仔细分析的结果得出的结论是，这些影响是有关的动力学，而不是几何特征。
2007-05-09 quant-ph
Microscopic parametrizations for gate set tomography under coloured noise
本研究提出了一种在驱动相位时间相关噪声下量子门的微观参数化方法，利用滤波函数形式体系包含有限相关时间和非马尔可夫演化，从而减少了所需资源并实现了更高效的GST版本。
2024-07-31 quant-ph
Noise gates for decoherent quantum circuits
利用微观系统开发基于量子信息原理的新技术的一个主要问题是噪声的影响，其倾向于对这种系统的量子特征起作用。因此，理解噪声如何影响量子线路的演化就变得至关重要：已经提出了几种技术，其中随机微分方程（SDEs）可以代表一个非常方便的工具。我们展示了随机微分方程如何自然地将任何马尔可夫噪声映射到一个线性算子中，我们称之为噪声门，作用于描述电路状态的波函数，我们将讨论一些例子。我们将看到，这些门可以像任何标准的量子门一样被操纵，从而在某些情况下简化了计算协议每个阶段噪声的总体影响的任务。这种方法产生等效的结果来自林德布拉德方程，然而，正如我们所示，它代表了一个方便和快速的工具进行计算，而且，它允许快速数值模拟和推广到非马尔可夫噪声。详细地，我们审查的去极化通道和广义振幅阻尼通道的噪声门形式主义，并显示这些技术可以应用于任何量子线路。
2008-04-23 quant-ph
Demonstration of a Parametrically-Activated Entangling Gate Protected from Flux Noise
在最先进的量子计算平台中，包括超导量子位和捕获离子，2量子位纠缠门中的缺陷是误差对系统范围性能的主要贡献。最近，一种新的2-qubit参量门被提出，并与超导transmon量子比特的演示。该门通过对transmon频率的RF调制来激活，并且可以在性能对通量噪声一阶不敏感的幅度下操作。在这项工作中，我们通过实验验证了这种交流甜蜜点的存在，并证明其依赖于白噪声功率从室温电子。有了这些因素，我们测量相干限制的纠缠门结晶度高达99.2 $\pm$ 0.15%。
2019-12-17 quant-ph
Continuous-variable gate decomposition for the Bose-Hubbard model
在这项工作中，我们将玻色-哈伯德模型的时间演化分解成一系列的逻辑门，可以在连续变量光子量子计算机上实现。我们研究的电路，代表这种时间演化的一维和二维晶格的结构。实现所需的基本门计数为晶格大小的函数。我们还包括的贡献的主导偶极相互作用项，可以添加到哈密顿量，及其相应的电路。
2020-03-16 quant-ph
Gate-efficient discrete simulations of continuous-time quantum query algorithms
我们展示了如何有效地模拟连续时间量子查询算法，在时间T中运行的方式，保留查询的复杂性（在一个多对数因子），同时也产生了一个小的开销成本在查询之间的门的总数。通过小的开销，我们指的是在一个因子内的T，该因子是关于T的多对数和反映计算驱动哈密尔顿算子的成本的成本度量。这使得任何基于可有效计算的驱动哈密顿量的连续时间量子算法都可以转换为具有类似运行时间的门有效算法。
2013-04-05 quant-ph
Measurement-based Quantum Computation Under Different Types of Noises
基于测量的量子计算（MBQC）是实现普适量子计算的有效范例。在该方案中，通过对预先制备的团簇态的局部测量，实现了量子门的普适集合。不可避免的退相干对这些量子门的实现是有害的。在这里，我们研究了量子门暴露于不同类型的噪声的性能。我们发现，某些错误可能不会影响量子门的成功，相反，某些错误可能会破坏它们的实现。我们发现，有一个控制模式，可以保护量子门从某些类型的噪声，从而可以提高门的实现的成功概率。
2013-11-24 quant-ph
Noise Analysis for High-Fidelity Quantum Entangling Gates in an Anharmonic Linear Paul Trap
在多量子比特系统中实现高保真度的量子门，其典型目标设定为99.9%，是实现容错量子计算的关键要求。为了达到这种保真度，需要仔细分析实验系统中的噪声和缺陷，并优化门操作以减轻其影响。在这里，我们考虑的容错量子计算的领先的实验系统之一，离子在非谐线性保罗陷阱，并优化纠缠量子门使用分段激光脉冲的援助下的所有集体横声子模式的离子晶体。我们提出了详细的分析各种内在的实验噪声的影响，以及不完善的实验控制的错误。通过显式计算，我们找到了实现多离子晶体中纠缠量子门99.9%的目标高保真度对这些相关噪声水平和控制精度的要求。
2018-05-31 quant-ph
Dephasing Noise Simulation for Coherence-Generating Devices
本文通过定理完整刻画量子门中退相噪声集合及其模拟条件，解析计算量子比特门的量化器，并结合实验数据证明存在不可约化为输入输出态退相的门退相噪声，从而推进相干生成资源理论。
2024-03-28 quant-ph
Schrödinger cat state preparation by non-Gaussian continuous variable gate
我们提出了一种非高斯连续变量（CV）门，它能够有条件地产生任意输入状态的两个“副本”的叠加，以及在坐标和动量平面-薛定谔凯特状态。该门使用辅助振荡器的立方相位状态作为非高斯资源，纠缠高斯门，和零差测量，提供关于目标系统正则变量的非唯一信息，这是该方案的一个关键特征。我们表明，这种非唯一性表现出的问题，可能会出现扩展的海森堡图片到CV非高斯网络的测量引起的演变，如果这是在一个通常用于CV高斯计划的量子信息的方法。
2020-04-12 quant-ph
Demonstration of a fully tuneable entangling gate for continuous-variable one-way quantum computation
我们引入了一个完全可调的纠缠门用于连续变量单向量子计算。我们提出了一个证明的原理演示通过传播两个独立的光输入通过一个三模线性集群状态和应用在各种制度的门。通过验证输出态的纠缠强度，证实了该门的真正量子性质。我们的协议可以很容易地纳入有效的多模相互作用操作的大规模单向量子计算的背景下，我们的调整过程是集群状态成形的概括。
2014-10-02 quant-ph
Realizing a Continuous Set of Two-Qubit Gates Parameterized by an Idle Time
本文实现了一种由空闲时间参数化的连续受控任意相位门集，具有硬件高效性和鲁棒性，并展示了低门误差和泄漏，有望减少量子算法深度。
2025-03-14 quant-ph
Robust Parametric Quantum Gate Against Stochastic Time-Varying Noise
School of Intelligence Science and Engineering, Harbin Institute of Technology（哈尔滨工业大学智能科学与工程学院）
本文提出滤波函数增强的QCRL方法，用于在时变噪声下生成鲁棒的参数量子门脉冲序列，通过优化通用鲁棒性度量标准提升系统性能。
2026-03-25 quant-ph
Noise Studies of Driven Geometric Phase Gates with Trapped Ions
我们提出了当在受激拉曼跃迁中实现时在[New J.Phys.15，083001（2013）]中引入的捕获离子驱动几何相位门的性能的研究。我们表明，在激光强度波动的存在下，门可以实现低于容错阈值的错误。我们还发现，为了减少由于光子散射低于容错阈值的错误，需要非常强烈的激光束，以允许在拉曼配置中的大失谐，而不影响门速度。
2013-12-11 quant-ph
Optimal Control Theory for Continuous Variable Quantum Gates
我们应用最优控制理论的方法来实现量子门的问题，在连续变量系统的二次哈密顿量。我们证明，它是可能的定义一个保真度措施连续变量（CV）门优化，是没有陷阱，这样的搜索使用本地算法的最佳控制领域将不会受到阻碍。利用几种典型的物理模型研究了几种量子计算门的最优控制以及由这些基元组成的算法的最优控制，并对离散和连续量子系统进行了比较。数值模拟结果表明，通用CV量子门的优化本质上是更昂贵的比通用离散变量量子门，CV系统的精确时间可控性起着重要的作用，在确定最大可实现的门保真度。由此产生的最佳控制字段通常显示更复杂的傅立叶谱，这表明可能的控制机制的种类更丰富。此外，控制q单元之间的相互作用的能力对于限定总控制通量是重要的。目前的实验方案实现这种时间依赖控制的比较能力可能有助于确定CV量子信息处理的哪些物理化身将最容易以最佳保真度实现。
2007-08-16 quant-ph
Procedure for improving cross-resonance noise resistance using pulse-level control
超导量子位的当前实现通常受到多量子位门的低精度的限制。我们提出了一种可重复的和运行时高效的脉冲电平方法，用于校准任意$θ$的改进的交叉谐振门CR（$θ$）。这种CR（$θ$）门可以通过应用标准单量子位门来产生广泛的其他双量子位门。通过执行交错随机基准测试实验，我们证明，我们的方法导致显着更高的抗噪声能力比目前使用的IBM的电路级方法。因此，我们的程序提供了一个真正的改进，噪音仍然是一个限制因素的应用。
2023-03-22 quant-ph
Implementing arbitrary multi-mode continuous-variable quantum gates with fixed non-Gaussian states and adaptive linear optics
针对多模高阶非高斯量子门高效实现研究不足的问题，提出仅用固定非高斯辅助态和自适应线性光学的测量式实现方法，资源效率与实验可行性更高，助力光量子容错计算发展。
2024-07-26 quant-ph
Characterization of coherent errors in gate layers with robustness to Pauli noise
针对 Pauli/Clifford twirling 会消除相干误差并带来开销的问题，提出对 Pauli 噪声鲁棒的任意门层相干误差表征协议，并在超导硬件上验证。
2025-03-14 quant-ph
Quantum Noise Suppression at Scale with Crosstalk-Robust Gate Sets
University of Chicago（芝加哥大学）；Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory（约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室）；Northwestern University（西北大学）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）
本文提出抗串扰门集，通过局部性优化控制问题抑制量子串扰，提升多量子比特电路的鲁棒性，并通过实验验证其在量子算法中的性能提升。
2026-03-16 quant-ph
Implementation of geometric quantum gates on microwave-driven semiconductor charge qubits
双量子点中的电荷量子比特可以作为实现量子计算的平台。然而，它受到严重的充电噪声。在这里，我们提供了一个理论框架，在这个系统中实现通用的几何量子门。我们发现，虽然失谐噪声可以通过在其相应的最佳点附近操作来抑制，但另一方面，隧穿噪声被放大并成为单量子位门的主要误差源，这是一个以前没有充分认识到的事实。我们证明，通过数值模拟，几何门优于动态门在很宽的范围内的隧穿噪声水平，使它们特别适合与微波驱动一起实施。为了得到一个非平凡的两量子比特门，我们引入了一个由超导谐振器耦合的电荷量子比特混合系统。当每个电荷量子比特与谐振器谐振时，可以构建具有比实验相关噪声水平的动态门更高的保真度的纠缠几何门。因此，我们的研究结果表明，几何量子门是强大的工具，以实现高保真操纵的电荷量子比特。
2021-06-07 quant-ph
Unitary Gate Synthesis for Continuous Variable Systems
本文研究了连续变量双模幺正门的综合问题，其中两个模A和B由一个固定的二次哈密顿量H耦合。门综合由一系列的演变支配的哈密顿H间隔的局部相移应用到A和B。我们专注于协议，需要最少的必要步骤，我们展示了如何实现分束器和双模挤压器在短短的三个步骤。特别注意的哈密顿量x_AP_B，描述了有效的非共振相互作用的光与集体原子自旋。
2003-03-13 quant-ph
Error rate reduction of single-qubit gates via noise-aware decomposition into native gates
在当前的噪声中尺度量子（NISQ）技术时代，量子计算机的实际使用仍然受到我们无法将量子位与其环境适当解耦以减轻计算错误的限制。在这项工作中，我们介绍了一种方法，通过这种方法，量子比特的初始量子态的知识和描述其退相干的标准参数可以被利用来减轻在执行单量子比特门期间存在的噪声。我们使用基于云的IBM量子处理器访问来对我们的协议进行基准测试。在ibmq_rome上，我们证明了$38\%$可以降低单量子比特的错误率，从$1.6 \times 10 ^{-3}$到$1.0 \times 10 ^{-3}$，前提是输入量子比特的初始状态是已知的。在ibmq_bogota上，我们证明了我们的协议永远不会降低门保真度，只要系统的$T_1$和$T_2$时间没有漂移到$100$倍以上。该协议可用于减少量子态制备错误，以及提高量子线路的保真度，其中可以推断量子比特的中间态的一些知识。这项工作提出了一种途径，使用有关噪声水平和量子态分布的信息，以显着降低错误率与量子门通过优化分解成本机门。
2022-05-05 quant-ph
Continuous quantum gate sets and pulse class meta-optimization
减少量子线路的电路深度是实现量子技术的关键瓶颈。该深度与已经合成的可用量子门的数量成反比。此外，量子门综合和控制问题表现出广泛的外部参数依赖性，物理和应用特定的。在这篇文章中，我们解决的可能性，学习家庭的最佳控制脉冲，自适应地依赖于各种参数，以获得一个全球性的最佳映射从空间的潜在参数值的控制空间，因此连续类的门。我们提出的方法进行了测试，不同的实验相关的量子门，并证明能够产生高保真脉冲，即使在存在多个变量或不确定的参数范围很广。
2022-12-13 quant-ph
Implementing and benchmarking dynamically corrected gates on superconducting devices using space curve quantum control
该研究利用空间曲线量子控制（SCQC）设计并实验验证了动态校正单量子比特门，其在抑制失谐和幅度噪声方面性能优于IBM标准门，为超导器件上抗噪声量子门的实现提供了实验基准和指南。
2025-04-14 quant-ph
Robust and resource-efficient microwave near-field entangling $^9$Be$^+$ gate
微波俘获离子量子逻辑门避免了作为退相干的基本源的自发发射。然而，微波双量子比特门仍然比激光诱导门慢，因此对运动模式频率的波动和噪声更敏感。我们提出并实现了幅度整形门驱动器，以获得弹性，这样的频率变化，而不增加每个门操作的脉冲能量。我们证明了噪声注入期间的两个量子比特纠缠门与$^9$的$^+$离子量子比特的弹性。在没有注入噪声的情况下，幅度调制在$10^{-3}$范围内给出操作失真。
2019-11-10 quant-ph
Limited Parallelization in Gate Operations Leads to Higher Space Overhead and Lower Noise Threshold
本文针对门操作并行化受限的问题，推导了纠错能力更强的框架下空间开销关于并行化水平的解析下界，发现其严格大于完全并行化的已知下界，揭示并行化不足会导致更高空间开销，且并行门操作数量不线性扩展时噪声阈值将消失。
2025-02-14 quant-ph
Fault-Tolerant Non-Clifford GKP Gates using Polynomial Phase Gates and On-Demand Noise Biasing
QuTech, Delft University of Technology（代尔夫特理工大学 QuTech）；Kavli Institute of Nanoscience, Delft University of Technology（代尔夫特理工大学 卡弗里纳米科学研究所）；Delft Institute of Applied Mathematics, Delft University of Technology（代尔夫特理工大学 应用数学研究所）
本文提出了一种基于GKP码的按需噪声偏置方法，实现了T门的高保真度操作，并发展了分析非克莱因门的代数工具。
2026-08-19 quant-ph
