Assessing fidelity-limiting factors and achieving single-qubit gate fidelity beyond 99.999% in driven silicon spin qubits
RIKEN Center for Emergent Matter Science (CEMS), RIKEN（RIKEN 涌现物质科学中心）；RIKEN Center for Quantum Computing (RQC), RIKEN（RIKEN 量子计算中心）；QuTech and Kavli Institute of Nanoscience, Delft University of Technology（代尔夫特理工大学 QuTech 和卡弗里纳米科学研究所）
该研究针对硅自旋量子比特受驱相干性波动导致门保真度难以稳定提升的问题，通过移除邻近储层延长$T_{1ρ}$、优化器件与定制脉冲抑制非共振效应，实现了99.99920(2)%的π/2门保真度，明确了保真度限制机制并给出高保真实现方案。
2026-08-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Macroscopic locality with equal bias reproduces with high fidelity a quantum distribution achieving the Tsirelson's bound
到目前为止，两个物理原理，宏观局域性（ML）和信息因果性（IC），在区分量子关联和后量子关联方面是最成功的。然而，也有一些后量子概率分布不能用这些原则来区分。因此，有趣的是，看看单独考虑这两个原理，以及一些额外的物理上合理的约束，是否可以解释一些有趣的量子特征，否则很难重现。在本文中，我们表明，在Bell-CHSH方案中，ML随着有关的观测量的等偏约束，几乎重现了量子联合概率分布对应的最大量子Bell破坏，这是唯一的重新标记。从这个例子和卡瓦尔康蒂、萨勒斯和斯卡拉尼的早期工作中，我们得出结论，IC和ML是不等价的物理原理;满足一个并不意味着另一个也满足。
2013-10-31 quant-ph
Polynomial-time certification of fidelity for many-body mixed states and mixed-state universality classes
Max Planck Institute of Quantum Optics（马克斯·普朗克量子光学研究所）；Munich Center for Quantum Science and Technology (MCQST)（慕尼黑量子科学与技术中心）；Perimeter Institute for Theoretical Physics（理论物理前沿研究所）
本文提出一种多项式时间算法，用于高效计算许多体混合态的保真度下界和上界，通过变分优化量子电路并提取临界指数，提升量子系统验证的精度。
2026-01-19 cond-mat.str-el quant-ph
Achieving High-Fidelity Single-Qubit Gates in a Strongly Driven Charge Qubit with $1\!/\!f$ Charge Noise
在双量子点中形成的电荷量子比特代表了典型的两能级系统，它们既易于控制又具有高效的读出。不幸的是，电荷噪声会导致快速的退相干，典型的单量子位门的量子数会低于$90\%$。在这里，我们开发的分析方法来研究强驱动的电荷量子比特的演化，一般和$1\!/\!f$电荷噪声谱。我们表明，特殊的脉冲技术可以同时抑制由于强驱动和电荷噪声的错误，产生单量子比特门与以上$99.9\%$的结晶度。这些结果表明，量子点电荷量子比特提供了一个潜在的路线，高保真量子计算。
2019-03-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dissipative Preparation of Entangled Many-Body States with Rydberg Atoms
我们研究了一维原子晶格在激光驱动下的里德堡态，其中设计的耗散通道导致了多体系统的纠缠。特别是，我们证明了一个挫折免费的哈密顿量，以及$W$状态的基态的有效生成。我们讨论了实现所需的相干和耗散项，我们进行了广泛的数值模拟表征的状态准备过程的保真度。我们确定了高保真纠缠制备的最佳参数，并研究了系统尺寸的缩放。
2016-11-29 quant-ph
Fidelity decay of the two-level bosonic embedded ensembles of Random Matrices
研究了分布在两个单粒子态上的玻色子的随机矩阵的$k$体嵌入系综的保真度衰减。保真度定义在一个参考哈密顿量，这是一个纯对角矩阵组成的一个固定的单体项，并包括对角线的扰动$k$体嵌入系综矩阵，和扰动哈密顿量，其中包括剩余的非对角线元素的$k$体相互作用。这种选择模仿了许多计算中使用的典型平均场基。我们分别研究病例$k=2$和$3$。我们计算整体平均保真度衰减以及保真度的典型成员相对于一个初始随机状态。平均保真度显示在海森堡时间$t=t_H=1$处的恢复，以及保真度衰减中的冻结，在此期间观察到周期$t_H$的周期性恢复。我们得到了相关的标度性质的玻色子的数量和扰动的强度。对于某些成员的合奏，我们发现，在冻结的保真度期间的复苏期发生在分数倍的$t_H$。这些分数周期性的复苏有关的特定$k$体项的扰动的主导地位。
2010-11-02 nlin.CD quant-ph
Fidelity decay in interacting two-level boson systems: Freezing and revivals
研究了分布在两个单粒子态的玻色子的随机矩阵$k$ -体嵌入系综中的保真度衰减，考虑参考或未扰动哈密顿量作为随机矩阵$k$ -体嵌入系综的单体项和对角部分，而扰动作为相互作用的剩余非对角部分.我们计算的整体平均保真度相对于一个初始的随机状态在线性响应理论的二阶扰动强度，并证明它显示冻结的保真度。在冻结期间，平均保真度在海森堡时间的整数值$t_H$处呈现周期性恢复。通过选择特定的$k$ -体项的剩余相互作用，我们发现，在冻结的保真度的复苏的周期是一个整数分数的$t_H$，从而有关的复苏的周期与范围的相互作用$k$的扰动项。数值计算证实了分析结果。
2011-03-16 nlin.CD quant-ph
Achieving robust and high-fidelity quantum control via spectral phase optimization
School of Physics and Electronic Science, Changsha University of Science and Technology（长沙理工大学物理与电子科学学院）
本文提出通过优化超快激光脉冲的频谱相位，实现量子系统的鲁棒且高保真控制，验证了该方法在二能级和三能级原子系统中的有效性。
2017-09-03 cs.SY eess.SY physics.atom-ph
Memory-assisted advantage for state transfer in disordered quantum many-body scar system
Harish-Chandra Research Institute（哈里什-钱德拉研究所）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国立研究所）
研究无序记忆效应如何促进多体疤痕系统中的量子态转移，发现记忆性无序相比无记忆无序能显著提升转移保真度，且疤痕度与保真度正相关。
2026-06-18 quant-ph
TILT: Achieving Higher Fidelity on a Trapped-Ion Linear-Tape Quantum Computing Architecture
捕获离子量子比特是实用量子计算的领先技术。在这项工作中，我们提出了一个线性磁带架构的结构分析被困离子。为了实现我们的研究，我们开发和评估这种架构的映射和调度算法。特别是，我们介绍了TILT，一个线性的“图灵机”的架构与多激光控制“头”，其中一个线性链的离子来回移动的激光头。我们发现，TILT可以大大减少通信相比，相当大小的量子电荷耦合器件（QCCD）架构。我们还开发了两个重要的调度算法的TILT。第一种试探法通过将在相反方向上行进的数据匹配到“相对交换”中来减少交换操作的数量，并且还避免了跨磁头宽度的最大交换距离，因为最大交换距离使得在一个磁头位置中调度多个交换变得困难。第二个启发式最小化离子链运动调度的磁带的位置与最大的可执行操作的每一个运动。我们提供了模拟的应用性能结果，这表明TILT在成功率方面（平均高达4.35倍和1.95倍）在一系列NISQ应用中优于QCCD。我们还讨论了使用TILT作为构建块来扩展现有的可扩展的捕获离子量子计算提案。
2020-11-03 quant-ph
QuSplit: Achieving Both High Fidelity and Throughput via Job Splitting on Noisy Quantum Computers
QuSplit针对异构含噪量子处理器上的量子优化作业调度问题，提出基于遗传算法并结合作业拆分的调度框架，将作业后期阶段调度到高保真处理器上执行，从而在保持高保真度的同时显著提升系统吞吐量，并在IBM Strasbourg上验证了其有效性。
2025-03-11 cs.ET quant-ph
Identifying the closeness of eigenstates in quantum many-body systems
我们提出了一个新的量称为模保真度来衡量两个量子纯态的接近程度。特别地，我们用它来研究量子多体系统本征态的封闭性。当系统可积时，相邻本征态的模保真度出现较大的起伏。当系统不可积时，系统的模保真度接近于常数，涨落大大减小。随着破坏可积性的参数的增加，相邻本征态的平均模保真度增加，这也表明了可积-混沌的转变。在不可积情况下，发现两个本征态的能级间距越小，它们之间的距离越近。我们还指出，本征态在不可积区域的封闭性是\emph{eigenstate thermalization hypothesis}（ETH）的基本机制，它解释了我们所研究的不可积系统的热化现象。
2015-12-14 cond-mat.stat-mech quant-ph
First verification of generic fidelity recovery in a dynamical system
我们研究了一个多体动力学系统中保真度的时间演化，即一个被踢的伊辛模型，修改后允许时间反演不变性破缺。我们发现很好的协议与随机矩阵的预测领域的强扰动。特别是对于时间反演对称性破缺的情况下，在海森堡时间的预测复兴是清楚地看到。
2006-02-28 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
Composite Pulses in N-level Systems with SU(2) Symmetry and their Geometrical Representation on the Majorana Sphere
粒子数反转的高保真度和鲁棒性对于许多量子控制应用是非常理想的。我们扩展了为二能级动力学发展的复合脉冲方案，并给出了一个具有SU（2）对称性的N能级量子系统的相干演化的解析解，以实现高保真度和鲁棒的布居数反转，这优于N能级动力学中的常见解。我们的方法提供了一个平台，在物理多能级系统，这是至关重要的保真度量子计算和实现基本的激发核磁共振和原子物理学中的人口转移的准确转向。我们还介绍和讨论这些动力学的几何轨迹的马约拉纳球作为一种解释，允许获得物理洞察力的多体或高维量子系统的动力学。
2017-08-22 quant-ph
Towards quantum error correction with two-body gates for quantum registers based on nitrogen-vacancy centers in diamond
Universität Ulm（乌尔姆大学）
针对金刚石NV中心量子计算硬件，提出确定自适应XY序列生成两体门最优执行时间的方法，平衡保真度与速度，并利用核自旋环境实现色心寄存器内的量子纠错编码。
2025-03-03 quant-ph
Many-body quantum lock-in amplifier
在噪声环境中实现时变信号的高精度检测是物理学中普遍存在的问题，也是计量学中的关键任务。锁定放大器是一种检测器，可以从极其嘈杂的环境中提取具有已知载波频率的交变信号。在这里，我们提出了一个协议，实现纠缠增强锁定放大器通过empoying多体量子干涉术和周期性多脉冲。通常，量子干涉测量包括三个阶段：初始化、询问和读出。在询问过程中加入适当的周期性多$π$脉冲序列，可以实现多体量子锁定放大。我们的分析结果表明，通过选择合适的输入态和读出操作，可以通过布居测量同时提取未知交变场的频率和振幅。特别地，如果我们输入自旋猫态并应用基于相互作用的读出操作，则频率和振幅的测量精度都可以接近海森堡极限。此外，我们的多体量子放大器对极端随机噪声具有鲁棒性。我们的研究为多体量子系统测量含时信号指出了一个新的方向，为实现交变信号的海森堡极限探测提供了一条可行的途径。
2020-10-14 quant-ph
Two-body control of noiseless subsystems with mixed $SU(3)$ representations lifts teleportation above the classical fidelity limit
International Centre for Theory of Quantum Technologies (ICTQT), University of Gdańsk（格但斯克大学量子技术理论国际中心）；Department of Computer Science, University of Oxford（牛津大学计算机科学系）
本文通过混合SU(3)表示中的两体控制，实现了无噪声子系统上的半通用酉门生成，并证明在相关噪声下编码的qutrit隐形传态可超越经典保真度界限1/2。
2026-10-05 quant-ph
Performance Evaluation of Adiabatic Quantum Computation via Quantum Speed Limits and Possible Applications to Many-Body Systems
量子速度极限指定了初始状态和时间演化状态之间保真度的普适界限。我们应用这种方法找到了绝热态和时间演化态之间保真度的一个界。该界由反绝热汉密尔顿函数表征，可用于评估绝热量子计算的最坏情况性能。通过施加额外的条件，结果得到改善，我们研究了几种模型，找到一个紧的界限。我们还推导出了一种不同类型的量子速度极限，即使我们采用热力学极限也是有意义的。利用可解自旋模型，我们研究了相变对系统性能和束缚的影响。
2020-07-16 quant-ph
Joint Optimization of Routing and Purification to Meet Fidelity Targets in Quantum Networks
Tyndall National Institute（廷德尔国家研究所）；University College Cork（科克大学）；Trinity College Dublin（都柏林三一学院）
本文提出一种联合优化路由与净化的方案，通过智能调度减少量子网络延迟并提升成功率。
2026-03-03 quant-ph
High fidelity control of a many-body Tonks--Girardeau gas with an effective mean-field approach
针对强关联多体系统难寻精确绝热捷径的问题，提出含五次非线性项的平均场方法，实现Tonks–Girardeau极限一维玻色气体的高保真控制，在谐振与非谐势下均有效且优于典型方法。
2024-04-04 cond-mat.quant-gas quant-ph
Achieving High Fidelity Single Qubit Gates in a Strongly Driven Silicon Quantum Dot Hybrid Qubit
尽可能快地执行量子位门操作对于最小化退相干的影响可能是重要的。对于谐振门，这需要施加强交流驱动。然而，强驱动可能会导致泄漏到量子比特子空间之外的水平，从而带来控制挑战。强驱动也可能带来理论挑战，因为旋转波近似等首选工具可能会崩溃，导致难以控制的复杂动力学。在这里，我们分析了硅量子双点混合量子比特的$X$共振旋转的缀饰态形式主义，获得的结果超出了旋转波近似。我们得到了最佳驱动频率和拉比频率的解析公式，这两者都受到强驱动。虽然量子比特状态表现出快速振荡，由于反向旋转项和泄漏，我们表明，它们可以被抑制到一个点，即门以上的$99.99\%$是可能的，在退相干的情况下。因此，退相干机制，而不是强驱动效应，应该代表量子点混合量子比特中谐振栅性能的限制因素。
2017-07-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Generation of high-fidelity Greenberger-Horne-Zeilinger states in a driven hybrid quantum system
本研究提出驱动混合量子系统中长距离GHZ态生成的理论方案，利用Kerr效应增强磁振子-自旋耦合，通过绝热消除磁振子模式建立自旋有效相互作用，可在耗散系统中生成高保真纠缠态，为量子网络和计算提供新可能。
2024-11-04 quant-ph
Fidelity decay and entropy production in many-particle systems after random interaction quench
我们分析了自旋自由度对平均场中多粒子费米子（玻色子）系统的保真度衰减和熵产生的影响，该系统被保持多粒子自旋$S$的随机两体相互作用猝灭。系统哈密顿量由随机矩阵的嵌入式高斯正交系综（EGOE）（对于时间反演和旋转不变系统）表示，其中对于费米子/玻色子，一加两体相互作用保持$S$。EGOE模型是研究相互作用多体量子系统从可积到混沌动力学转变的典范模型。一个简单的一般图片，其中本征值密度的方差起着核心作用，获得描述的保真度衰减和熵产生的短时间动态。使用一些近似，一个EGOE公式的时间（$t_{sat}$）的熵饱和的开始，也得到了。这些分析EGOE结果与数值计算吻合良好。此外，费米子和玻色子系统的保真度和熵的弛豫动力学表现出显着的自旋依赖。
2016-02-24 cond-mat.stat-mech quant-ph
Mitigating many-body quantum crosstalk with tensor-network robust control
University of Surrey（萨里大学）；Imperial College London（帝国理工学院）；Qolumbus SAS（Qolumbus公司）
通过张量网络鲁棒控制缓解多体量子串扰，提升大规模量子系统保真度
2026-03-04 quant-ph
Invariant-based control of quantum many-body systems across critical points
本研究提出一种基于动力学不变量的控制技术，实现跨越量子相变的快速高保真演化，破缺Kibble-Zurek标度定律并提升时间标度行为，具备可扩展性与鲁棒性。
2024-07-30 quant-ph
Scalable Acceleration of Many-Body Quantum Dynamics via Time-Rescaling
Universidade Federal da Paraíba（帕拉伊巴联邦大学）；Universidade Estadual da Paraíba（帕拉伊巴州立大学）
提出时间重缩放方法加速多体量子动力学，在横场Ising模型中显著提升量子退火性能，实现高保真度GHZ态制备，且加速不受Mandelstam-Tamm量子速度极限限制。
2026-06-29 quant-ph
TATVA: A Reinforcement Learning Framework for Quantum Circuit Synthesis
K.K. Wagh Institute of Engineering Education and Research（K.K. Wagh工程教育与研究所）
提出TATVA强化学习框架，将量子电路综合视为序列决策问题，结合DQN和PPO并行架构，实现5量子比特、保真度0.999999的紧凑电路合成，并支持泛化。
2026-10-02 quant-ph
Fidelity zeros and Lee-Yang theory of quantum phase transitions
College of Physics, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics（南京航空航天大学物理学院）；Key Laboratory of Aerospace Information Materials and Physics (NUAA), MIIT（工业和信息化部航空航天信息材料与物理重点实验室）
本文通过保真零揭示量子相变的机制，结合李-杨理论分析铁磁伊辛模型，为理解量子临界性提供新视角。
2026-01-04 cond-mat.str-el quant-ph
Tomography of a number-resolving detector by reconstruction of an atomic many-body quantum state
对不可分辨原子的多体量子态进行高保真度分析需要对原子进行精确计数。在这里，我们报告的层析重建的原子数分辨探测器。的断层扫描进行与超冷铷系综，准备在一个相干的自旋状态，通过驱动两个超精细时钟水平之间的拉比耦合。耦合之后是计算一个级别中的占用数。我们描述了我们的探测器的保真度，并表明一个负值的Wigner函数与它相关联。我们的结果提供了一个令人兴奋的前景，高保真纠缠态的重建，并可以应用于未来的海森堡有限原子干涉术的演示。
2022-07-04 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Robust Preparation of Many-body Ground States in Jaynes-Cummings Lattices
Jaynes-Cummings（JC）晶格中的强关联极化激元在整数填充下可以在Mott绝缘相和超流相之间发生量子相变。观察到这种相变的前提是将极化激元激发泵浦到JC晶格中并将它们准备到适当的基态。尽管之前的努力，它仍然是具有挑战性的，以高精度生成多体状态。在这里，我们提出了一种方法的鲁棒制备多体基态的极化激元在有限大小的JC晶格优化的非线性斜坡。我们应用Landau-Zener型的估计，这个有限大小的系统，并推导出最佳的斜坡指数选定的斜坡轨迹，这可以大大提高准备状态的保真度。通过数值模拟，我们表明，通过选择一个适当的斜坡轨迹，在这种方法中的保真度可以保持接近统一的几乎在整个参数空间。该方法对量子模拟器中的高保真态制备具有重要的指导意义，对量子模拟在实际器件中的实现具有重要的意义。
2021-06-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Towards the speed limit of high fidelity 2-qubit gates
量子门操作的大多数实现依赖于外部控制场来驱动量子系统的演化。生成这些控制场需要大量的努力来设计合适的控制哈密顿量。此外，控制场中的任何误差降低了所实现的控制操作相对于理想目标操作的保真度。因此，在低错误率下实现足够快的门操作仍然是一个巨大的挑战。在这项工作中，我们提出了一种新的方法来克服这一挑战，消除特定的门操作，完全依赖于时间的控制字段。这种方法似乎是有用的，最大限度地提高门操作的速度，同时消除相关来源的错误。我们提出了一个实验演示的概念，在一个单一的氮空位（NV）中心的金刚石在室温下。
2022-05-04 quant-ph
Quench Dynamics of Isolated Many-Body Quantum Systems
我们研究了具有两体相互作用的孤立量子系统。在这些系统中，能量壳是宽度为$σ$的高斯，并且它给出了初始状态的能量分布的最大可能扩展。当分布达到这种形状时，保真度衰减可以是高斯的，直到饱和。这建立了现实系统中保真度衰减的下限。基于对全随机矩阵的分析，还导出了多体相互作用系统的最终界。我们发现数值和分析结果之间的良好协议。我们还提供了由$σ$控制少体观测量的短时动力学的条件。分析系统，初始状态，和可观察到的实验。
2014-04-29 cond-mat.stat-mech quant-ph
Experimental generation of a high-fidelity four-photon linear cluster state
团簇态在单向量子计算中起着至关重要的作用。在这里，我们提出并实验证明了一个新的方案，通过自发参量下转换过程制备超高保真度的四光子线性团簇态。状态保真度被测量为$0.9517\pm0.0027$。我们的方案可以直接扩展到更多的光子来产生N量子比特线性团簇态。此外，我们的方案是最佳的光子线性团簇态的意义上实现最大的成功概率，并具有最简单的策略。其核心思想是将光子对制备在特殊的非最大纠缠态中，而不是通常的Bell态。从N对纠缠光子产生2N比特线性团簇态，只需要（N-1）个Hong-Ou-Mandel干涉，成功概率为$(\frac{1}{4})^{N-1}$.
2016-10-02 quant-ph
Measurement-Based Teleportation Along Quantum Spin Chains
我们考虑任意自旋为1/2的目标量子态沿量子自旋链的基态的隐形传态。本文将多体量子态的希尔伯特空间分解为四个矢量空间。在这些子空间中的每一个内，可以采取任何叠加态，并使用投影测量来执行单位保真度隐形传态。任何这样的叠加必然是自旋液体状态。我们还证明了所有的自旋为0的量子态都属于同一个空间，从而可以对任何一个自旋为0的一维多体量子态进行单位保真度的量子隐形传态。我们推广到$n$ -Bell态，并给出了量子自旋链一般态下隐形传态保真度的一般界。
2005-03-09 quant-ph
Fidelity bounds for spin-dependent kicks with pulsed lasers
Universidad Carlos III de Madrid（马德里卡洛斯三世大学）；IonQ, Inc.（IonQ公司）；Instituto de Física Fundamental, Consejo Superior de Investigaciones Científicas (IFF-CSIC)（西班牙高等科学研究所基础物理研究所）
通过解析方法和数值模拟，表征了快速光学拉曼脉冲激发囚禁离子超精细量子比特中自旋依赖冲量的控制参数，发现有限脉冲持续时间是主要误差源，并给出了实现高保真度SDK的定量设计规则。
2026-05-29 quant-ph
High fidelity state preparation and measurement of ion hyperfine qubits with I > 1/2
我们提出了一种使用核自旋高于$I = 1/2$的俘获离子超精细量子位实现高保真状态制备和测量（SPAM）的方法。这些高自旋核同位素的基态不能提供简单的频率选择态制备方案。我们绕过这个限制，频闪驱动强和弱的过渡，混合快速光泵使用偶极跃迁和窄微波或光四极跃迁。我们用$I=3/2$同位素$^{137}\mbox{Ba}^+$证明了这种方法，以实现$\left(9.0 \pm 1.3\right) \times 10^{-5}$（$-40.5 \pm 0.6$ dB）的SPAM保真度，从而促进了具有有利波长和质量的更广泛离子同位素的使用。
2022-05-04 quant-ph
Would the fidelity of quantum teleportation be increased by a local filtering operation near a dilaton black hole under decoherence?
研究弯曲时空中伸缩子黑洞与退相干对量子隐形传态保真度的影响，证明伸缩子效应可带来净保真度，并可用局部滤波操作将经典区域保真度提升至量子区域。
2025-08-31 quant-ph
Exploring the Fidelity of Flux Qubit Measurement in Different Bases via the Quantum Flux Parametron
Institute for Quantum Computing Analytics (PGI-12), Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心量子计算分析研究所）；Theoretical Physics, Saarland University（萨尔兰州立大学理论物理系）
本文通过理论建模和数值模拟，探讨了不同测量基底对单量子比特和耦合双量子比特系统测量保真度的影响，发现能量基底在单量子比特系统中保真度更高，同时测量基底在双量子比特系统中更优。
2026-03-26 quant-ph
High-Fidelity Quantum Entanglement Distribution in Metropolitan Fiber Networks with Co-propagating Classical Traffic
Deutsche Telekom AG（德国电信）
在市内光纤网络中利用共传播经典交通实现高保真的量子纠缠分发，验证了混合量子-经典网络的可行性。
2025-07-25 quant-ph
Composite pulses for high fidelity population transfer in three-level systems
在这项工作中，我们提出了一个复合脉冲方案，通过调制相位，以实现高保真的三能级系统中的人口转移。为了克服转移概率中引入的系统误差不能充分消除的问题，提出了一种代价函数来寻找最优值。该代价函数在保证目标状态的精确布居或抑制泄漏状态的布居或两者中独立地构造。结果表明，即使在耦合系数存在偏差的情况下，粒子数转移仍能以高保真度实现。此外，我们的复合脉冲方案可以扩展到任意长的脉冲序列。作为一个例子，我们采用复合脉冲序列在原子-腔系统中实现了三原子单重态的量子保真度。最终的单态显示出对偏差的鲁棒性，并且不会受到波形失真的严重影响。此外，单重态在退相干环境下保持高保真度。
2022-02-16 quant-ph
Bounding fidelity in quantum feedback control: theory and applications to Dicke state preparation
针对环境退相干下量子态制备保真度受限问题，推导了连续监测与反馈控制下稳态平均保真度的理论上限，并在Dicke态制备中结合强化学习验证了该界限的实用价值。
2025-07-01 quant-ph
A tunable coupling scheme for implementing high-fidelity two-qubit gates
具有量子优势的计算硬件的前景关键取决于量子门运算的质量。非理想双量子比特门是实现可扩展量子信息处理器的主要瓶颈。在这里，我们提出了一个可推广和可扩展的方案，通过调制耦合器频率来控制量子比特-量子比特耦合的双量子比特耦合器开关。双量子比特门操作可以通过在色散区操作耦合器来实现，这对量子比特状态是非侵入性的。我们通过在超导量子线路上模拟一个通用的双量子比特门来研究该方案的性能，发现来自已知寄生效应的误差被强烈抑制。该方案与现有的高相干硬件兼容，从而有望与当前技术的更高的门保真度。
2018-03-26 quant-ph
High-fidelity controlled-Z gate with maximal intermediate leakage operating at the speed limit in a superconducting quantum processor
介绍了一种通过控制基带传输频率来实现受控$Z$（CZ）门的净零方案的突变（SNZ）。SNZ CZ门通过最大化中间泄漏在计算状态和非计算状态之间的横向耦合的速度极限下操作。SNZ的主要优点是调谐简单，这是由于作为两个控制参数的函数的条件相位和泄漏的规则结构。我们在一个多传输处理器中实现了SNZ CZ门，实现了$99.93\pm0.24\%$保真度和$0.10\pm0.02\%$泄漏。SNZ与用于量子纠错的可缩放方案兼容，并且适用于在中等规模应用中有用的广义条件相位门。
2020-08-17 quant-ph
High-fidelity and robust controlled-Z gates implemented with Rydberg atoms via echoing rapid adiabatic passage
本文提出一种基于里德伯原子的回波快速绝热跃迁方案，实现高保真度（>0.9995）的CZ门，并可扩展至多比特门，具有强鲁棒性。
2024-08-29 quant-ph
Quantum fidelity in the thermodynamic limit
我们研究了量子保真度，即多体系统中两个基态之间的重叠，重点是热力学机制。我们展示了如何下降的保真度附近的临界点编码的量子相变的普遍信息。我们的一般标度结果示出在量子伊辛链，其中一个非常简单的表达保真度被发现。
2011-02-07 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el quant-ph
Non-parametric Semi-Supervised Learning in Many-body Hilbert Space with Rescaled Logarithmic Fidelity
Capital Normal University（首都师范大学）
在量子和量子启发的机器学习中，第一步是将数据嵌入到称为希尔伯特空间的量子空间中。量子核函数（QKF）定义了希尔伯特空间中样本之间的距离，是机器学习的基础性课题。在这项工作中，我们提出了重新缩放对数保真度（RLF）和量子空间中的非参数半监督学习，我们称之为RLF-NSSL。该方法利用核函数的非线性特性来调节希尔伯特空间中样本之间的相互距离，同时避免了量子多比特态之间的指数小相干性。非参数化排除了变分参数的可能影响，并明显地展示了空间本身的优势。我们比较RLF-NSSL与几个著名的非参数算法，包括朴素贝叶斯分类器，k-近邻，谱聚类。我们的方法表现出更好的准确性，特别是对无监督的情况下，没有标记的样本和Few-Shot的情况下，少量的标记样本。通过t-随机邻居嵌入的可视化，我们的结果意味着希尔伯特空间中的机器学习符合最大编码率降低的原则，其中低维数据表现出类内压缩性，类间区分度和整体多样性。我们的建议可以应用于其他量子和量子启发的机器学习，包括使用参数模型的方法，如张量网络，量子线路和量子神经网络。
2021-09-17 cs.LG quant-ph
Heisenberg limited quantum algorithm for estimating the fidelity susceptibility
针对经典计算保真率受限于希尔伯特空间指数增长的问题，提出基于预解式重构、结合量子奇异值变换与振幅估计的海森堡极限量子算法，实现最优精度标度，为量子临界性研究提供可扩展工具。
2025-09-01 quant-ph
Fast high-fidelity single-shot readout of spins in silicon using a single-electron box
量子处理器中读出系统的三个关键指标是测量速度、保真度和占用空间。快速高保真读出实现了中间电路测量，这是许多动态算法和量子纠错的必要功能，而小尺寸有助于设计可扩展的高度连接架构，并提高计算性能。在这里，我们提出了两个互补的演示，使用紧凑的，分散的电荷传感器：一个射频单电子盒的快速高保真单次读出硅量子点中的自旋。该传感器尽管需要比传统探测器更少的电极，但在不到6 $μ$ s的时间内实现了99.2%的自旋读出保真度。我们证明，低损耗高阻抗谐振器，高度耦合到感测点，结合约瑟夫森参量放大有助于实现最佳性能。我们量化泡利自旋封锁的好处自旋相关的隧穿到水库，作为这些读出方案中的自旋-电荷转换机制。我们的研究结果将分散电荷传感置于可扩展半导体自旋量子处理器读出方法的最前沿。
2022-03-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Eigenstate thermalization hypothesis, time operator, and extremely quick relaxation of fidelity
本征态热化假设（ETH）坚持认为，对于不可积系统，每个能量本征态精确地给出了一类观测量的微正则期望值。作为ETH的一种机制，我们表明，能量本征态是操作定义的“时间算子”，这是热的热力学孤立的量子多体系统和近似正交的保真度的极短的弛豫时间的不可数的许多准本征态的叠加。通过这种方式，我们的场景提供了对ETH的理论解释。
2018-05-14 cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum computation via measurements on the low-temperature state of a many-body system
我们考虑基于测量的量子计算，使用的状态的自旋晶格系统的平衡与热浴和自由发展下自己的哈密顿量。任何单个量子位测量都会干扰系统的平衡，并且在有限速率下进行自适应测量时，所产生的动态会降低计算的保真度。我们表明，它是可能的，描述的保真度损失由一个单一的量子操作的编码量子态，是独立的测量历史。为了实现这个简单的描述，我们选择了一个特定形式的自旋玻色子耦合来描述与环境的相互作用，并定期进行测量，由系统的能隙确定的自然率。我们发现存在一个最佳冷却，这是一个权衡之间保持系统足够冷，资源状态保持接近基态，但也足够隔离，冷却不强烈干扰的动态计算。对于一个足够低的温度，我们得到一个容错阈值的耦合到环境。
2009-09-23 quant-ph
High-fidelity software-defined quantum logic on a superconducting qudit
几乎所有的现代固态量子处理器都是通过一组离散的量子比特操作（门）来实现量子计算的，这些量子比特操作（门）可以通过少数几个原始门来实现通用的量子控制。原则上，这种方法是高度灵活的，允许完全控制量子比特的希尔伯特空间，而不需要为每个应用开发特定的控制协议。然而，量子硬件上当前的错误率对可以连接在一起（具有复合错误率）并保持可行的原始门的数量施加了严格的限制。在这里，我们报告我们的努力，在实现一个软件定义的$0\leftrightarrow2$交换门，不依赖于一个原始的门设置，并实现了平均门保真度的$99.4\%$。我们的工作代表了一种替代的，完全可推广的路线，通过使用最优控制技术实现非平凡的量子控制。我们描述了我们的程序计算最优控制解决方案，校准量子和经典的硬件链，并表征最优控制门的保真度。
2020-10-19 quant-ph
Fidelity-Preserving Quantum Encoding for Quantum Neural Networks
针对现有量子编码适配NISQ设备时丢失图像信息的问题，提出FPQE框架，结合卷积编解码与振幅编码实现近无损编码，在复杂数据集上准确率提升最高达10.2%。
2025-11-19 quant-ph
High-Fidelity Teleportation of Continuous-Variable Quantum States Via Non-Ideal Qutrit Entangled Resources
Shahid Bahonar University of Kerman（克尔曼沙赫德巴康纳尔大学）；Sharif University of Technology（谢里夫理工大学）
研究利用三量子比特纠缠资源在现实噪声影响下进行连续变量量子隐形传态，结果表明该方案在理想和噪声条件下均表现良好，能以合理成功率实现高保真隐形传态。
2026-07-07 physics.optics quant-ph
