Realization of Superadiabatic Two-qubit Gates Using Parametric Modulation in Superconducting Circuits
快速、鲁棒、低串扰的双量子比特门操作是可扩展量子信息处理的关键。参数驱动门对串扰不敏感,而超绝热控制可以在不损失精度的情况下提高门的速度。我们提出并实验实现了超导量子线路上的超绝热双量子比特门。我们的研究结果表明,在接近量子极限的门速度绝热保存,除了对控制不稳定的鲁棒性。我们展示了一个CZ门的错误率为5.8 $\%$,主要受量子位退相干,有前途的未来改进和可扩展的实现。
2019-11-28 quant-ph
Realization of a binary-outcome projection measurement of a three-level superconducting quantum system
二元结果测量允许确定多能级量子系统是否处于某个状态,同时保持所有正交状态之间的量子相干性。在本文中,我们探讨了不同制度的色散读出的三能级超导量子系统耦合到一个微波腔,以实现二进制输出测量。通过对系统的第一和第二激发态设计相同的腔频移,我们实现了对基态的强投影二值测量,保真度为$94.3\%$ .与标准微波控制和低噪声参量放大相配合,该方案能够实现泄漏误差的量子非破坏检测,并可用于创建兼容的测量集,以揭示超导电路的上下文性质。
2016-08-18 quant-ph
Superconducting cavity piezo-electromechanics: the realization of an acoustic frequency comb at microwave frequencies
我们提出了一个非线性多模超导电声系统,超导动力学电感和压电强耦合之间的相互作用建立了一个有效的克尔非线性之间的多个声学模式在10 GHz的,很难实现通过固有的机械非线性。通过激发这种多模克尔系统与一个单一的微波音,我们进一步证明了一个相干的电声频率梳,并提供理论上的理解多模非线性相互作用的超强耦合限制。这种非线性超导电声系统揭示了多模谐振器系统的主动控制,并提供了一个使平台的微波频率下的微梳的动态研究。
2022-07-12 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Realization of microwave quantum circuits using hybrid superconducting-semiconducting nanowire Josephson elements
我们报告的实现量子微波电路使用混合超导半导体约瑟夫森元件组成的InAs纳米线接触NbTiN。电容分流的单个元件表现为具有电可调跃迁频率的transmon量子比特。双元件电路在零外加通量附近也表现出类似transmon的行为,但在通量量子的一半处表现为通量量子位,其中元件中的非正弦电流-相位关系产生双阱约瑟夫森势。这些混合约瑟夫森元件在需要工作在磁场中的微波超导电路中具有很好的应用前景。
2015-03-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Realization of a Carbon-Nanotube-Based Superconducting Qubit
混合电路量子电动力学(QED)涉及通过超导微波电路与固态系统的相互作用来研究固态系统中的相干量子物理。在这里,我们提出了一个混合超导量子比特的实现,采用碳纳米管作为约瑟夫森结。我们通过将碳纳米管与超导Pd/Al双层接触来实现结,并使用局部静电门实现量子比特频率的电压可调。我们展示了强大的色散耦合到共面波导谐振器通过观察谐振器的频率偏移依赖于所施加的栅极电压。我们使用色散读出从光谱中提取量子比特参数,并在$10-200~\rm{ns}$的范围内找到量子比特弛豫和相干时间。
2019-04-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Combinatorial optimization enhanced by shallow quantum circuits with 104 superconducting qubits
Zhejiang University(浙江大学);Huawei Technologies Co., Ltd(华为技术有限公司)
本文提出了一种基于浅层量子电路的算法,利用104个超导量子比特加速求解ising模型基态,展示了在组合优化中超越经典模拟退火的潜力。
2025-09-15 quant-ph
Realization of efficient quantum gates with a superconducting qubit-qutrit circuit
建造量子计算机是一项艰巨的挑战,因为它需要良好的控制,但也需要与环境良好的隔离,以最大限度地减少退相干。因此,重要的是使用尽可能少的操作来有效地实现量子门,以减少所需的控制和操作时间的量,从而提高量子态相干性。在这里,我们提出了一个超导电路,用于实现一个可调系统组成的qutrit耦合到两个量子位。该系统可以有效地完成各种量子信息任务,包括产生两个量子比特的纠缠和条件三量子比特量子门,如Toffoli和Fredkin门。此外,该系统实现了一个条件几何门,可用于完整(非绝热)量子计算。所提出的电路的效率,鲁棒性和通用性使其成为一个有希望的候选者,作为一个更大的网络,能够执行涉及的量子计算任务的构建块。
2019-10-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
The experimental realization of high-fidelity `shortcut-to-adiabaticity' quantum gates in a superconducting Xmon qubit
基于“捷径绝热”(STA)方案,我们在超导Xmon量子比特系统中设计并实验实现了一组高保真单量子比特量子门。通过精确的微波控制,量子比特被驱动以在反非绝热场的帮助下遵循快速的“绝热”轨迹,并通过绝热门校正导数去除。量子过程层析成像和交叉随机基准测试的实验结果表明,我们设计的STA量子门的过程保真度高于94.9%,门的保真度高于99.8%,非常接近于99.9%的门保真度。在STA协议下成功实现了一种替代的高保真度量子门。
2018-04-23 quant-ph
Realization of Deterministic Quantum Teleportation with Solid State Qubits
将信息载体的状态从发送者转移到接收者是经典和量子通信和信息处理中的基本原语。在一个被称为隐形传态的量子过程中,量子比特的未知状态可以通过共享纠缠和经典信息传递给远处的一方。在这里,我们提出的实验在一个固态系统的超导量子线路的基础上,演示量子比特的状态在宏观尺度上的隐形传态。在我们的实验中,量子隐形传态被确定性地实现了,并且具有很高的传输效率。这构成了实现微波频率量子通信中继器的重要一步,并拓宽了超导电路处理量子信息的工具集。
2013-02-22 cond-mat.supr-con quant-ph
Realization of microwave amplification, attenuation, and frequency conversion using a single three-level superconducting quantum circuit
利用不同的强驱动场和弱探测场结构,我们发现只需一个三能级超导量子线路(SQC)就足以实现微波场的放大、衰减和频率转换。这样的三能级SQC必须具有$Δ$型循环跃迁。与非线性光学介质中的参量放大(衰减)和频率转换不同,三能级SQC的实能级参与了这些过程完成时的能量交换。我们定量地讨论了不同类型驱动场的放大(衰减)效应和频率转换效应。获得了实现最大放大(衰减)和转换效率的最佳点。该研究为微波放大(衰减)、频率转换提供了一种新的方法,同时也为利用单三能级SQC产生单光子态或纠缠微波光子态奠定了基础。
2016-12-01 quant-ph
Probing the quantum coherence of a nanomechanical resonator using a superconducting qubit II: Implementation
我们描述了一种可能的实现方式的纳米力学量子叠加生成和检测方案中描述的前面,同伴论文[Armour AD和Blencowe M P 2008新。J. Phys.该实施方案是基于电路量子电动力学(QED)的设置,与额外的机械自由度形成了一个悬浮的,双钳位段的超导回路的直流SQUID位于直接相对的中心导体的共面波导(CPW)。讨论了两种基于SQUID的量子比特实现的相对优点,特别是电容耦合电荷量子比特和电感耦合通量量子比特。结果发现,这两种实现是同样有前途的,具有可比的量子位机械谐振器模式以及量子位微波谐振器模式耦合强度。
2008-04-14 cond-mat.supr-con quant-ph
Experimental realization of an intrinsically error-protected superconducting qubit
用具有不相交支持和鲁棒能量特征的波函数将量子比特编码在逻辑量子态中可以同时提供对弛豫和纯失相的保护。利用电路-量子电动力学体系结构,我们在实验上实现了超导$0-π$量子比特,它具有适合于量子信息处理的保护态。多音光谱测量揭示了系统的能级结构,它可以精确地描述了一个简单的双模哈密顿量。我们发现,量子位的奇偶对称性导致电荷不敏感的水平连接的保护状态,允许逻辑运算。测量的弛豫时间(1.6 ms)和失相时间(25 $μ$ s)表明,我们实现的$0-π$电路不仅拓宽了超导量子比特的家庭,而且也代表了一个有前途的候选人的容错量子处理器的构建块。
2019-10-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Realization of high-fidelity perfect entangler between remote superconducting quantum processors
本文利用同轴电缆驻波模式在30厘米距离的远程超导量子处理器间实现了CNOT和CZ高保真完美纠缠门,保真度分别达99.15%和98.04%,为大规模分布式量子计算奠定了基础。
2024-10-01 quant-ph
Realization of two-qutrit quantum algorithms on a programmable superconducting processor
使用量子三能级系统或量子位作为基本单元处理量子信息是当代基于量子位的架构的替代方案,具有提供显著计算优势的潜力。我们利用两个transmons的第三能量本征态演示了一个完全可编程的二quutrit量子处理器。我们开发了一个参数耦合器,以实现良好的连通性,在九维希尔伯特空间,使有效的实现两个qutrit门。我们通过实现几个算法,如Deutsch-Jozsa,Bernstein-Vazirani和Grover的搜索来描述我们的处理器。我们的高效无附属协议使我们能够表明,两个阶段的格罗弗的放大可以提高成功率的非结构化搜索与量子优势。我们的研究结果为使用transmons作为通用量子计算机的构建块来构建完全可编程的三元量子处理器铺平了道路。
2022-11-12 quant-ph
Ultra-strong photon-to-magnon coupling in multilayered heterostructures involving superconducting coherence via ferromagnetic layers
未来量子产业的关键一步要求在不同平台的混合系统之间实现有效的信息交换,包括光子和磁子系统,可以收获不同平台的优势。在某些混杂系统中的进展的主要限制因素是基本粒子之间的弱耦合参数。这种限制阻碍了整个领域的混合磁振子,使实现可扩展的芯片上的混合磁振子系统无法实现。在这项工作中,我们提出了一个通用的灵活的方法实现的片上混合磁振子系统具有前所未有的强耦合参数。该方法是基于多层微结构包含超导,绝缘和铁磁层与修改后的光子相速度和磁振子本征频率。从现象学上讲,增强的耦合强度是由从根本上减少的光子模体积提供的。声子-磁振子耦合的微观机制证明了通过厚的强铁磁层形成的长程超导相干。这种相干性表现为超导体/铁磁体/超导体三层在存在磁化旋进的情况下对微波场的相干超导屏蔽。这一发现为量子技术的微波超导自旋电子学提供了新的机会。
2020-10-26 cond-mat.supr-con physics.app-ph quant-ph
Single-loop realization of arbitrary non-adiabatic holonomic single-qubit quantum gates in a superconducting circuit
几何相位是抗噪声的,因此提供了一种实现高保真度量子操纵的鲁棒方式。在这里,我们实验证明了任意的非绝热完整单量子位量子门超导transmon量子位和微波腔在一个单环的方式。在这两种情况下,利用辅助状态,并且同时应用两个谐振微波驱动器,其具有良好控制的但变化的幅度和相位以用于门的任意性。在transmon量子比特上产生的门实现了0.996的保真度,其特征在于随机基准,并且基于全量子过程层析成像,腔上的门显示出0.978的平均保真度。在理论上,基于我们提出的实验方案,在量子比特和腔之间也可以实现一个非平凡的两量子比特完整门。因此,我们的实验铺平了道路,走向实用的非绝热完整量子操纵量子比特和腔在超导电路。
2018-09-13 quant-ph
Demonstration of a non-Abelian geometric controlled-Not gate in a superconducting circuit
希尔伯特空间中量子态的非阿贝尔几何变换所产生的完整性为量子计算提供了一种很有前途的方法。这些完整性是不可交换的,因此可以用于实现量子逻辑门的通用集合,其中全局几何特征可能导致一些抗噪声的优点。在这里,我们报告的第一个片上实现的非阿贝尔几何控制非门的超导电路,这是一个积木构建完整的量子计算机。条件动力学是在一个全对全连接的架构中实现的,该架构涉及多个频率可调的超导量子比特可控地耦合到谐振器;任何两个量子比特之间的完整门可以通过在与谐振器谐振时调谐它们的频率并向其中一个施加双音驱动来实现。这个门代表了在超导平台上实现全几何可扩展量子计算的重要一步。
2021-06-27 quant-ph
Using Superconducting Qubit Circuits to Engineer Exotic Lattice Systems
我们提出了一种基于超导量子比特和谐振器的架构,用于实现各种奇异的晶格系统,如自旋和哈伯德模型在更高或分形维数和更高的属拓扑结构。自旋系统自然地使用量子比特来实现,而超导谐振器可以用于实现玻色-哈伯德模型。这些设计的基本要求,例如任意量子位对之间的可控相互作用,最近已经在实验室中实现,使我们的建议在当前技术下可行。
2010-11-25 cond-mat.supr-con quant-ph
A Framework for the Design and Realization of Alternative Superconducting Quantum Architectures
本文提出一个软件框架,将面向特定量子应用的超导量子硬件架构生成、物理布局及布局优化集成到统一设计流程中,以减少人工劳动并支持替代性架构的定制与优化。
2024-05-03 cs.ET quant-ph
Amplitude-Multiplexed readout of single photon detectors based on superconducting nanowires
实现大规模的光子电路用于电信波段的量子光学实验,需要越来越多的集成探测器。超导纳米线单光子探测器(SNSPD)可以方便地集成在芯片上,并且可以有效地探测波导内传播的光。由于读出电子器件的热影响,低温恒温器的热预算限制了可以集成在同一芯片上的元件的最大数量。在本文中,我们提出并实现了一种新的方案,能够有效地读取几个SNSPD只有一个读出端口,使光子电路的实现具有大量的模式。
2018-11-29 cond-mat.supr-con physics.app-ph quant-ph
Realization of high-fidelity CZ gates in extensible superconducting qubits design with a tunable coupler
高保真双量子比特门是实现大规模量子计算和模拟的基础。可调谐耦合器设计用于减少多量子比特系统中的寄生耦合和频率拥挤的问题,因此被认为是有利的。在这里,我们设计了一个可扩展的5量子比特系统,其中中心transmon量子比特可以通过电容可调谐耦合器耦合到每四个近邻量子比特,并通过操纵中心量子比特和一个近邻量子比特实验演示了高保真度控制相位(CZ)门。采用斑点纯度基准测试(SPB)和交叉熵基准测试(XEB)对直拉门的纯度保真度和保真度进行了评估。CZ门的平均纯度保真度为99.69 $\pm$ 0.04%,CZ门的平均纯度保真度为99.65 $\pm$ 0.04%,即控制误差约为0.04%。我们的工作将有助于解决大规模量子系统实现中的许多挑战。
2021-09-13 quant-ph
Multiqubit quantum phase gate using four-level superconducting quantum interference devices coupled to superconducting resonator
本文提出了一种利用四能级超导量子干涉器件(SQUID)耦合到超导谐振器上实现一个量子比特同时控制两个目标量子比特的三量子比特量子相位门的方案。最低的两个层次|0>和|每个SQUID的高能级被用来表示逻辑状态,|2>和|3>用于门实现。我们的方案不需要绝热通道、二阶失调以及在门操作期间调整能级间距,从而显着减少了门时间。该方案推广到任意n比特量子相位门。我们还应用该方案实现了三量子比特的量子傅里叶变换。关键词:量子相位门,超导量子干涉器件,超导谐振器,量子傅里叶变换
2012-12-20 cond-mat.supr-con quant-ph
Realization of an Error-Correcting Surface Code with Superconducting Qubits
量子纠错是从噪声中间尺度量子(NISQ)设备过渡到完全成熟的量子计算机的关键技术。表面码具有较高的阈值误码率,是目前二维网格结构中最主要的量子纠错码。到目前为止,表面码的重复纠错能力还没有在实验上实现。在此,我们在\textit{Zuchongzhi} 2.1超导量子处理器上实验实现了一种纠错的表面码,即距离3的表面码,它由17个量子比特组成。通过执行几个连续的纠错周期,在应用纠错之后,逻辑错误可以显著减少,首次实现了表面码的重复纠错。这个实验代表了纠错表面码的一个全功能实例,为可扩展的容错量子计算提供了关键的一步。
2022-01-29 quant-ph
Realization of Constant-Depth Fan-Out with Real-Time Feedforward on a Superconducting Quantum Processor
本研究在超导量子处理器上实现了常数深度的量子扇出门,通过实时前馈和中间测量,在超过25个输出量子比特时展现出优于酉扇出序列的扩展优势。
2024-09-11 quant-ph
Strong Coupling of a Spin Ensemble to a Superconducting Resonator
我们报道了一个量子线路的实现,其中电子自旋系综耦合到一个频率可调的超导谐振器。自旋是金刚石晶体中的氮空位中心。强耦合的实现表现为当其频率通过NV中心电子自旋共振调谐时,谐振器的透射光谱中出现真空拉比分裂。
2010-09-30 cond-mat.supr-con quant-ph
Stimulating uncertainty: Amplifying the quantum vacuum with superconducting circuits
从量子真空中产生粒子的能力是海森堡不确定原理最深刻的结果之一。虽然真空涨落的重要性在物理学中随处可见,但真空放大效应的实验实现到目前为止仅限于少数情况。在实现可行的量子计算机这一目标的推动下,超导电路器件已被用于动态卡西米尔效应的实验演示,并可能很快能够实现模拟霍金辐射的难以捉摸的验证。本文介绍了从量子真空中产生光子的几种机制,并强调了它们与量子光学中著名的参量放大器的联系。详细讨论了每种机制或其类似物在超导电路系统中的可能实现。选择性地设计这些电路器件的能力突出了各种放大机制之间的关系。
2012-01-12 cond-mat.supr-con gr-qc quant-ph
Experimental Realization of a Measurement-Induced Entanglement Phase Transition on a Superconducting Quantum Processor
本文在具有线路中读出能力的超导量子处理器上实验实现了测量诱导的纠缠相变,通过改变投影测量率直接观察到体积律和面积律两种纠缠熵标度相,并用数据坍缩验证了临界行为,为近期量子计算机上的量子模拟提供了新资源。
2022-05-20 quant-ph
Realizing symmetry-protected topological phases in a spin-1/2 chain with next-nearest neighbor hopping on superconducting qubits
在量子模拟器上实现物质的新相是一个非常有趣的话题。数字量子计算机提供了一种制备拓扑相的途径,这种相互作用在模拟量子模拟器中不会自然产生。在这里,我们报告了在可编程超导量子处理器上实现了具有次近邻跳跃的自旋{1/2}哈密顿量的最多11个量子比特的安全保护拓扑(SPT)相。我们观察到明确的签名的两个不同的SPT阶段,如激发本地化到特定的边缘和有限的字符串序参量。我们的工作推进了正在进行的在数字近期量子计算机上实现具有奇异相互作用的物质新状态的努力。
2021-12-20 quant-ph
Realization of tilted Dirac-like microwave cone in superconducting circuit lattices
本研究在超导电路晶格中实验实现了可调控倾斜的类狄拉克微波锥,通过设计次近邻耦合控制倾斜方向与大小,在731位点LC谐振器晶格中达到59%的群速度相对差异,为模拟引力效应和构建固态时空奠定基础。
2025-01-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.other gr-qc
Realization of Three-Qubit Quantum Error Correction with Superconducting Circuits
量子计算机有望以指数级的速度解决某些问题,但由于它们对错误的敏感性增加,因此建造起来具有挑战性。然而,值得注意的是,通过使用量子纠错码,可以在不破坏相干性的情况下检测和纠正错误[1]。其中最简单的是三量子比特码,它将一个量子比特状态映射到纠缠的三量子比特状态,并且可以纠正三个量子比特之一的任何单个相位翻转或比特翻转错误,这取决于所使用的代码[2]。在这里,我们通过如前所述对量子态进行编码[3,4],以一定的概率在所有三个量子位上引入错误,并通过反转编码过程来解码错误综合征,来演示超导电路中的两种代码。然后,这个校正子被用作三量子位门的输入,如果主量子位被翻转,则该三量子位门会纠正主量子位。由于代码可以从任何量子位上的单个错误中恢复,因此该过程的保真度应该仅与错误概率成二次方地降低。我们使用与单个量子位的第三激发态的相互作用,在63 ns内实现了校正三量子位门,称为条件-条件非(CCNot)或Toffoli门。我们发现85 \pm 1%的保真度,预期的经典行动,这个门和78 \pm 1%的保真度,理想的量子过程矩阵。使用它,我们执行一个单通的量子位和相位翻转纠错与76 \pm 0.5%的过程保真度,并证明预测的一阶误差不敏感。将这两个代码连接起来,并在一个九量子位的设备上执行,可以纠正任意的单量子位错误。当结合超导量子比特相干时间的最新进展[5,6]时,这可能会导致可扩展的量子技术。
2011-09-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Maxwell's demon in superconducting circuits
本文概述了基于超导电路的量子力学麦克斯韦恶魔的第一个实验实现。这些实验的主要结果被召回,并放入上下文。我们强调超导电路研究量子热力学的多功能性。
2019-04-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Realization of pure gyration in an on-chip superconducting microwave device
该研究利用时空调制在超导微波谐振器中实现了纯回转,解决了超导电路对磁场敏感导致非互易耦合困难的问题,实验实现了>58 dB隔离度的首个片上超导回转器。
2025-06-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.other quant-ph
Near-term Application Engineering Challenges in Emerging Superconducting Qudit Processors
本文回顾了基于超导transmon与射频腔的qudit量子处理器在NISQ时代的应用前景,并分析了其在模拟、组合优化和量子机器学习中的工程机遇与挑战。
2025-06-05 quant-ph
Realization of universal quantum cloning with SQUID qubits in a cavity
提出了一种利用超导量子干涉器件(SQUID)量子位实现$1\to 2$通用量子克隆机(UQCM)的方案。提出了一种基于双光子喇曼共振过程的CNOT操作方案,并利用双光子喇曼共振过程提高了操作速率。与以往的工作相比,我们的方案在实验实现和进一步利用方面具有优势。
2007-07-05 quant-ph
Realization of a quantum neural network using repeat-until-success circuits in a superconducting quantum processor
本文在超导量子处理器上利用实时反馈的 repeat-until-success 电路构建非线性量子神经元,并以最小前馈网络实现对所有 2 到 1 比特 Boolean 函数的学习与非线性分类。
2022-12-21 quant-ph
Experimental Realization of Two Qutrits Gate with Tunable Coupling in Superconducting Circuits
基于量子比特的量子线路已经被广泛研究。在许多情况下,这样的量子比特实际上是由多级系统组成的,但只有两个状态用于计算目的。虽然这种策略具有符合常见二元逻辑的优点,但在某种意义上,它浪费了这些内在多维系统的大希尔伯特空间中的现成资源。超越量子位的量子计算(例如,使用量子位或量子位)因此已经被讨论并且被认为在某些情况下比其量子位对应物更有效。然而,基于量子计算的基本要素之一,二量子量子门,仍然是一个重大的挑战。在这项工作中,我们提出并证明了一个高效的和可扩展的两个quutrit量子门超导量子线路。利用一个可调谐耦合器控制两个量子点之间的交叉克尔耦合,我们的方案通过将施加到耦合器上的简单脉冲与单量子点操作相结合,实现了保真度为89.3%的两个量子点条件相位门。我们进一步使用这样的二qutri门,以95.5%的保真度制备两个qutri的EPR态。我们的计划利用了一个可调qutrit-qutrit耦合与一个大的开:关比。因此,它提供了高效率和低的qutrits之间的串扰,因此是友好的放大。我们的工作是迈向可扩展的基于量子力学的量子计算的重要一步。
2023-02-06 quant-ph
Realization of two-qubit gates and multi-body entanglement states in an asymmetric superconducting circuits
本研究提出非对称可调谐FTT超导量子耦合方案,通过色散区工作与退耦调控实现高保真单、两比特门,并可通过调节Kerr系数制备多体纠缠态,为超导量子计算提供新的电路设计思路。
2024-04-12 quant-ph
Quantum teleportation in superconducting charge qubits
在本文中,我们提出了一个方案,实现量子隐形传态的基础上,目前的实验设计[自然(伦敦)431,162(2004);同上445,515(2007)],超导电荷量子比特电容耦合到一个单一的高Q超导共面谐振器。作为这种结构的优点,它允许在非最近量子位之间使用多量子位门和实现并行门。我们考虑的情况下,两个量子比特内的谐振器,在那里完成的隐形传态。
2009-02-22 quant-ph
Distribution of Time-Energy Entanglement over 100 km fiber using superconducting single-photon detectors
在这封信中,我们报告了一个实验实现的纠缠光子对分布超过100公里的色散位移光纤。在实验中,我们使用了一个周期性极化的锂酸盐波导产生的时间-能量纠缠和超导单光子探测器检测100公里后的光子对。我们还证明了分布式光子对仍然可以用于量子密钥分发和其他量子通信任务。
2007-12-25 quant-ph
Realization of a Universal Quantum Gate Set for Itinerant Microwave Photons
本研究利用超导电路实现了微波频段无需后选择的确定性光子-光子通用门集合,测得单、双量子比特门保真度分别为75%和57%,为超导量子网络提供了新的技术路径。
2021-06-07 quant-ph
Photonic heat transport in three terminal superconducting circuit
量子热输运器件目前在理论上被广泛研究。量子热输运器件的实验实现是一项具有挑战性的任务。到目前为止,它们主要是在超冷原子和单原子阱实验中研究的。还进行了超导量子比特的实验,并在两端器件中研究了热传输和热整流。具有三个独立端子的结构为实现热晶体管、热开关、片上微波激射器和甚至更复杂的器件提供了额外的机会。本文报道了一种基于超导量子线路的三端光子热输运器件的实验实现。它的中心元件是一个通量量子位,由包含三个约瑟夫森结的超导回路组成,该回路连接到三个由电阻器终止的谐振器。通过加热其中一个电阻并监测另外两个电阻的温度,我们确定了系统中的光子热流,并证明了它们在1 aW水平的磁场下的可调谐性。我们通过对一个单独的名义上相同的样品进行微波传输测量来确定系统参数,并以这种方式证明量子位的能级分裂和流过它的热流之间的明确相关性。我们的实验是在片上量子热传输器件的发展中的重要一步。一方面,这种设备对基础科学非常感兴趣,因为它们允许人们研究量子干涉和纠缠对热量传输的影响。另一方面,它们对于快速发展的量子计算领域也具有很大的实际意义,其中量子位产生的热量的管理是一个问题。
2021-12-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Non-Abelian $SU(2)$ Lattice Gauge Theories in Superconducting Circuits
我们提出了一个数字量子模拟器的非阿贝尔纯规范模型与超导电路设置。在量子链模型的框架内,我们建立了一个纯$SU(2)$规范理论的最小实例,使用三角形的格子涉及几何挫折。就非阿贝尔规范动力学的量子模拟资源而言,这种实现是要求最低的。我们提出了两个超导体系结构,可以主机的量子模拟,估计需要运行可能的实验。该提案为使用固态量子平台进行非阿贝尔物理的实验模拟奠定了基础。
2015-12-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con hep-lat
Deterministic quantum teleportation between distant superconducting chips
该研究通过64米长超低损耗电缆总线连接远距离超导芯片,利用飞行微波光子实现确定性量子态和纠缠门隐形传态,为分布式超导量子计算网络奠定基础。
2023-02-17 quant-ph
Realizations of Measurement Based Quantum Computing
基于测量的量子计算(MBQC)模型通过在高纠缠多体团簇态上采用投影单量子比特测量和经典前馈实现了普适量子计算。在提高量子计算系统的可扩展性方面的快速进步已经使得能够生成用于在各种平台上实现MBQC的大簇状态。这篇评论集中在三个这样的努力,每一个利用不同的量子计算技术,即,超导量子比特、俘获离子量子比特和压缩光子态。MBQC越来越多地应用于可以产生大纠缠资源态但缺乏执行确定性纠缠门的能力的光学平台。
2021-12-22 quant-ph
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。
2010-11-08 quant-ph
Experimental Realization of Universal Geometric Quantum Gates with Solid-State Spins
实验实现一组通用的量子逻辑门是实现量子计算机的核心要求。量子计算的全几何方法提供了一个实现的范例,其中所有的量子门都是基于Berry相位及其非阿贝尔扩展,即从希尔伯特空间中的量子态的几何变换中获得的完整性。除了其基本兴趣和丰富的数学结构之外,几何方法还具有一些内置的抗噪功能。在实验方面,已经使用具有液体分子的热集合的核磁共振观察到几何相位和完整性,然而,已知这样的系统对于量子计算是不可缩放的。有人建议在可扩展的实验平台上实现几何量子计算,如捕获离子,超导量子比特或量子点,最近的实验已经实现了超导系统的几何单比特门。在这里,我们报告的实验实现了一套通用的几何量子门与固态自旋的金刚石缺陷。金刚石缺陷提供了一个可扩展的实验平台,具有室温量子计算的潜力,近年来引起了人们的强烈兴趣。基于该系统相干控制的进展,我们的实验表明,全几何和潜在的鲁棒量子计算可以实现与固态自旋量子比特。
2014-11-12 quant-ph
Magnetic conveyor belt transport of ultracold atoms to a superconducting atomchip
我们报告了一个鲁棒的磁输运方案的实现,将3 × 10^8超冷87 Rb原子带入低温恒温器。该序列开始于标准的激光冷却和87 Rb原子的捕获,首先通过一系列正常和超导磁线圈水平然后垂直通过辐射屏蔽进入低温恒温器。在超导微阱中装载原子为研究超冷原子与超导表面的相互作用和需要低温的量子器件铺平了道路。
2014-01-15 physics.atom-ph quant-ph
Realization of GHz-frequency impedance matching circuits for nano-scale devices
将纳米级物体(如单分子或碳纳米管)集成到阻抗Transformers中并进行射频测量,可以实现具有改善的信噪比的高时间分辨率输运测量。这里介绍了用超导传输线实现2-10 GHz频率范围的这种Transformers的实现。控制电迁移的集成金断开结是用来表征6 GHz的阻抗匹配设备。在45 MHz的最大带宽的匹配电路的微波反射仪提取的中断结的RF阻抗的实部是在良好的协议与测量的直流电阻。
2012-07-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
$\mathbb{Z}_3$ quantum double in a superconducting wire array
我们证明了一个$\mathbb{Z}_3$量子双可以实现在一个阵列的超导导线耦合通过约瑟夫森结。通过适当选择穿过系统的磁通量,线间约瑟夫森耦合采取复杂的阿达玛矩阵的形式,其具有组合规范对称性--涉及超导相的$\pm 2π/3$的置换和移位的局部$\mathbb{Z}_3$对称性。在这个物理实现中,由约瑟夫森能量产生的恒星势的符号被反转,导致非零通量扇区中的大规模简并。编码在阵列电容中的二聚化模式提升了这些简并性,导致$\mathbb{Z}_3$拓扑有序状态。此外,这种二聚化模式导致一个更大的有效视子间隙相比,通常的(uninverted)星条款的典型情况。我们进一步证明,我们的模型映射到一个量子三态Potts模型下的对偶变换。我们认为,使用玻色子化和平均场理论的组合,改变二聚模式的电容导致从$\mathbb{Z}_3$拓扑相到量子XY有序相的过渡。我们的工作突出了组合规范对称性可以作为一个设计原则,以建立量子双模型使用系统与现实的相互作用。
2021-08-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Combinatorial Algebra for second-quantized Quantum Theory
我们描述了一个图代数G,它忠实地给出了海森伯-外尔代数H(量子力学的产生和湮灭算符的结合代数)和海森伯李代数L_H的包络代数U(L_H)的结构的图示。我们明确地表明,G可以被赋予一个Hopf代数的结构,这也反映在U(L_H)的结构。虽然H和U(L_H)都是G的像,但代数G具有更丰富的结构,因此体现了创造-湮灭系统的更精细的组合实现,它提供了一个具体的模型。
2010-01-27 hep-th math-ph math.CO