Quantum Gates with Oscillating Exchange Interaction
本研究提出利用振荡交换相互作用脉冲实现双量子比特门的方案，不仅可实现传统CZ门还能实现iSWAP门，推导了共振/非共振脉冲下的门实现条件，实验表明低电荷噪声下其性能可媲美传统静态CZ门，提升了量子算法执行灵活性。
2023-08-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Self-correcting qubit in a strongly driven LC resonator
本研究提出一种带振荡电压偏置的超导电路架构，通过GKP稳定器哈密顿量实现耗散纠错，模拟显示相干时间可提升约1000倍，还支持方形和六边形晶格GKP码及相关读出与门操作方案。
2026-11-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Realization of holonomic single-qubit operations
利用一个四能级系统，在一个由三个振荡场连接的单$^{40}$ Ca $^+$离子中，证明了基于绝热过程中纯几何相位因子的通用单量子比特操作.对参数变化的鲁棒性进行了研究。这里演示的方案可以用作大规模完整量子计算的构建块，这可能是有用的大量子比特系统与系统参数的统计变化。
2013-04-23 quant-ph
SiGe quantum wells with oscillating Ge concentrations for quantum dot qubits
Si/SiGe量子阱中量子点自旋量子比特的大规模阵列需要与简并导带最小值相关联的谷态的大的或可调的能量分裂。确定性地增强谷分裂的现有提议依赖于可能难以生长的量子阱势垒中的尖锐界面或修改。在这里，我们提出并证明了一种新的异质结构，“摆动井”，其主要特点是Ge浓度振荡内的量子阱。在实验上，我们表明，将Ge放置在量子阱中不会显著影响我们形成和操纵单电子量子点的能力。我们进一步观察到大的和广泛可调的谷分裂，从54至239微电子伏特。紧束缚计算，和谷分裂的可调谐性，表明这些结果可以主要归因于随机浓度波动的存在下，Ge合金的异质结构中放大，而不是一个确定性的增强由于浓度振荡。对其他几种异质结构的定量预测指出，Wiggle Well是一种可靠的方法，可以在未来的量子位器件中增强谷分裂。
2022-12-15 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Direct Probe of Topological Invariants Using Bloch Oscillating Quantum Walks
单粒子能带结构的拓扑结构在理解许多物理现象中起着基础作用。受量子行走和这种拓扑能带结构之间的联系的启发，我们证明了一个简单的依赖于时间的布洛赫振荡量子行走，使拓扑不变量的直接测量。我们考虑了两类一维量子行走，并将行走器上的全局相位与其重聚焦行为联系起来。通过解开对该阶段的动力学和几何贡献，我们描述了一种测量这些量子漫步中拓扑不变量的一般策略。作为一个例子，我们提出了一个实验方案，在电路QED架构中，超导transmon量子比特扮演硬币的角色，而量子行走发生在相空间的腔。
2016-09-29 quant-ph
Controls of a superconducting quantum parametron under a strong pump field
在约两倍于固有频率的泵浦下，被称为参量管或克尔参量振荡器的约瑟夫森参量振荡器显示出自振荡。提出了以自激参量子为量子比特的量子退火和普适量子计算。然而，泵浦场下的参变子的控制由于哈密顿量中不需要的快速振荡项而退化，我们称之为非共振快速振荡项（NROTs），它来自于违反旋转波近似。因此，泵浦场可能是参变管控制不完善的内在根源。在这里，我们从理论上研究NROTs对参变子控制精度的影响：猫态的创建和单量子位门。结果表明，在传统方法中，非绝热跃迁的抑制和旋转波近似的有效性之间存在一种折衷关系。我们还表明，定制的泵浦场的失谐量的时间依赖性可以抑制非绝热跃迁和由于NROTs的参变子的状态的扰动。
2021-06-01 quant-ph
Decoherence control: Universal protection of two-qubit states and two-qubit gates using continuous driving fields
利用局部静态场和振荡场构造了一种场配置，以实现对两量子比特态的通用（但低阶）保护。也就是说，如果与环境的截止频率相比，驱动场频率足够大，则可以保护两个量子比特状态免受任意系统-环境耦合。同样重要的是，我们证明了可以构建驱动场来保护两量子比特纠缠门不受退相干的影响，而不需要假设任何特定形式的系统-环境耦合。利用非马尔可夫主方程，我们进一步证明了我们的连续动态退耦场在保护纠缠方面的有效性，以及受保护的双量子比特门在产生纠缠方面的优异性能.这一结果对目前利用通用动态退耦脉冲序列进行纠缠保护的研究具有一定的补充作用。
2011-10-30 quant-ph
A universal gate for fixed-frequency qubits via a tunable bus
构建超导量子比特的大型电路的挑战是平衡可寻址性，相干性和耦合强度。高相干性可以通过从固定频率量子位构建电路来实现，然而，领先的技术无法耦合远失谐的量子位。在这里，我们介绍了一种基于可调总线的方法，该方法允许即使在大失谐时也能耦合两个固定频率的量子比特。通过在量子比特-量子比特失谐处参数振荡总线，我们实现了共振交换（XX+YY）相互作用。我们使用这种相互作用来实现频率间隔为854 MHz的量子位之间的183 ns双量子位iSWAP门，从交错随机基准测试中测得的平均保真度为0.9823（4）。该门可以是用于表面码电路和用于模拟量子模拟的使能技术。
2016-12-19 quant-ph
Precise Creation, Characterization, and Manipulation of Single Optical Qubits
我们提出的理论基础和实验验证的任意单量子比特状态的产生，使用通过自发参量下转换产生的光子的偏振。我们的精密测量和状态重建系统能够区分超过300万个状态，所有这些状态都可以使用我们的状态创建设备重复生成。为了完成单量子位控制的三重体系，必须有一种方法不仅在创建后和测量前操纵单量子位，而且要有一种方法来表征操纵\emph{themselves}。我们提出了一个任意过程的一般表示，和实验技术，用于产生各种单量子比特操作，包括酉，消相干，和（部分）极化操作。
2005-02-27 quant-ph
Integrated $^{9}$Be$^{+}$ multi-qubit gate device for the ion-trap quantum computer
我们演示了利用嵌入表面电极离子阱中的微波导体发射的微波近场，在$^9$ Be $^+$离子中实现磁场不敏感超精细跃迁的两量子比特Mølmer-Sørensen门的实验。导体的设计被优化以在离子位置处产生高振荡磁场梯度。测得的栅极保真度被确定为$98.2\pm1.2\,\%$，并受到技术缺陷的限制，这是由一个全面的数值误差分析证实。导体设计可以潜在地简化多量子比特门的实现，并且代表用于离子阱量子计算机的量子CCD架构内的纠缠门的自包含的可扩展模块。
2019-09-04 quant-ph
A Dressed Spin Qubit in Silicon
量子二能级系统的相干修整提供了对具有改进性质的新量子系统的访问-不同且易于调谐的能级分裂、更快的控制和更长的相干时间。在我们的工作中，我们研究了硅中修饰的施主束缚电子自旋的性质，并探讨了其在可扩展架构中作为量子比特的潜力。这两个修饰的自旋极化激元能级构成了一个量子比特，该量子比特可以用振荡磁场、振荡电场、通过对驱动场进行频率调制或通过简单的失谐脉冲来相干地驱动。我们测量了$T_{2ρ}^*=2.4$ ms和$T_{2ρ}^{\rm Hahn}=9$ ms的相干时间，比未修饰的量子位长一个数量级。此外，使用修饰态使得固态自旋能够相干耦合到电场和机械振荡。
2016-03-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Precise detection of multipartite entanglement in four-qubit Greenberger--Horne--Zeilinger diagonal states
提出了一种基于纠缠见证构造多体量子态可分性判据的方法。通过寻找厄米算符的最大期望值，然后对所有可能的厄米算符进行优化，得到纠缠见证。我们导出了四量子比特Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）对角态的一组三重可分性准则。导出的标准集包含四个标准，这是必要的和充分的高度对称的四量子比特GHZ对角状态的三方可分离性的标准完全占的三方可分离状态集的数值获得的边界。其中一个判据就是四比特广义Werner态的三分性判据。
2018-08-01 quant-ph
Precisely controlling the reflection phase of a photon via a strongly-coupled ancilla dressed qubit
我们提出，一个单一的量子位原子的里德伯装饰可以用来控制周围的三能级原子的系综，从而由光学腔反射的光的相位。我们的方案采用了系综暗共振，它是由一个单原子的量子比特态扰动，产生一个单原子单光子门。我们在这里展示了量子位的非共振里德伯敷料提供了实验上可行的操作制度，与使用搁置里德伯人口的方案相比，大大减少了错误。这种低误差（在$10^{-3}$范围内）是容错光光子、基于门的量子计算的必要条件。我们还演示了微波电路QED技术，其中强耦合的辅助超导量子比特可以用于原子系综的位置，以提供高保真度的微波光子耦合。
2018-01-22 quant-ph
Precise measurement of coupling strength and high temperature quantum effect in a nonlinearly coupled qubit-oscillator system
我们研究了耦合到谐振子的量子比特在线性和二次相互作用下的相干动力学。只要线性耦合强度远小于振荡器频率，相干性的长时间行为由二次耦合强度$g_2$支配。相干性以周期$2π/g_2$衰减和恢复，相干峰的宽度随着温度的升高而减小，从而提供了一种无需冷却而精确测量$g_2$的方法。与线性耦合的情况不同，这里的相干动力学永远不会降低到经典极限，其中振荡器是经典的。最后讨论了线性耦合近似的有效性，并对哈恩回波下的相干性进行了评价
2018-01-16 quant-ph
Precise certification of a qubit space
本文利用IBM量子计算机和行列式维度见证，实现了对量子比特空间维度的精确认证，精度优于$10^{-3}$，并发现两台设备异常未通过测试。
2023-01-09 quant-ph
Autonomously Designed Pulses for Precise, Site-Selective Control of Atomic Qubits
Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)（韩国科学技术院）
本文提出利用人工智能框架自主设计复合脉冲，提升原子量子比特本地控制保真度十倍，并展示其在光学畸变和激光束偏移下的鲁棒性。
2025-11-16 quant-ph
Precise tomography of optical polarization qubits under conditions of chromatic aberration of quantum transformations
本文提出了一种建立极化量子态测量模型的算法。该模型考虑了波片晶体的寄生色散和有限的辐射光谱带宽引起的基变换色差。我们表明，色差减少了测量结果中的信息量。使用信息矩阵的方法，我们估计的影响，这种效果上的量子比特状态重建保真度的不同值的样本大小和光谱带宽。我们还表明，我们的模型优于标准模型的投影测量，因为它可以抑制系统误差的量子层析成像，即使当一个执行的测量使用的波片的高阶。
2020-02-05 quant-ph
Continuous measurement of a microwave-driven solid state qubit
我们分析了一个连续观察，阻尼，微波驱动的固态电荷量子比特的动力学。量子比特由双阱势中的单个电子组成，耦合到振荡电场，并且由附近的点接触静电计连续观察。微波场诱导量子比特本征态之间的跃迁，这对探测器的输出电流有深远的影响。我们表明，有用的信息的量子比特的动力学，如退相和弛豫率，拉比频率，可以提取的DC检测器的电导和检测器输出噪声功率谱。我们还证明了这些现象可以用于Single Shot电子\emph{spin}读出，用于基于自旋的量子信息处理。
2004-12-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Entanglement dynamics of two Ising-coupled qubits with nonperpendicular local driving fields
我们提出了一个近似的解析解的动力学方程的两个伊辛耦合量子位振荡的经典控制场是不垂直于静态漂移场。这是最近在一些固态实验中出现的情况。与我们的解决方案，我们推导出解析表达式的本地不变量以及本地旋转需要隔离一个纯粹的非本地门。这决定了生成任何纠缠门所需的参数集。此外，我们使用我们的研究结果来描述最近的实验工作的GaAs中的电容耦合单重态-三重态量子比特，并讨论可能的差异，在硅中的类似设备。
2018-04-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Berry phase in superconducting charge qubits interacting with a cavity field
提出了一种分析超导电荷量子比特与微波场相互作用的多量子比特系统的Berry相位的方法。通过适当地选择系统参数和精确地控制动力学，在Berry相位和纠缠产生之间发现了新的联系。
2009-12-24 quant-ph
PAEMS: Precise and Adaptive Error Model for Superconducting Quantum Processors
University of Electronic Science and Technology of China（电子科技大学）；University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；National University of Defense Technology（国防科技大学）；Academy of Military Science（中国人民解放军军事科学院）
本文提出PAEMS，一种精确且自适应的量子比特误差模型，通过量子比特分离框架和泄漏传播，有效识别量子比特内在误差，实验表明在多个量子平台上的误差相关性显著降低，优于现有方法。
2026-04-24 quant-ph
Precise Time Evolution of Superconductive Phase Qubits
本文介绍了利用量子力学和量子场论中的费曼路径积分概念对超导相位量子比特进行精确分析的新方法。在半经典近似下，得到了相量子比特中哈密顿量的赝基态的能量的波函数和虚部，并利用瞬子模型估计了亚稳态的衰变率，从而估计了Meta稳态的寿命.为了获得高保真度的量子门，我们主要研究了加入相互作用哈密顿量后哈密顿量谱随时间的演化。
2014-11-27 cond-mat.supr-con quant-ph
Measuring 4-local n-qubit observables could probabilistically solve PSPACE
我们考虑一个假设的装置，实现测量任意4-本地量子观测值A的n量子比特。该装置在接收到A的经典描述之后执行"测量算法“。我们表明，一些精确的测量，施加到一个基本状态将提供一个概率的PSPACE问题的解决方案。如果测量精度为A的谱隙数量级，则误差概率随运行次数呈指数下降。此外，可以在T个时间步长中在量子计算机上解决的每个决策问题都可以被编码为4-局部可观测，使得解决方案只需要精度为O（1/T）的测量。在BQP<>PSPACE的条件下，我们的结果表明不存在精确测量一般4-局部可观测量的有效算法。我们推测，类的物理存在的相互作用是足够大的允许的结论，精确的能量测量一般的多粒子系统需要控制算法具有很高的复杂性。
2003-08-01 quant-ph
Multipassage Landau-Zener tunneling oscillations in transverse/longitudinal dual dressing of atomic qubits
INO-CNR（意大利国家研究委员会光学研究所）；Dipartimento di Scienze Fisiche, della Terra e dell’Ambiente, Università degli Studi di Siena（锡耶纳大学地球与环境科学系）；Dipartimento di Fisica E. Fermi, Università of Pisa（比萨大学E.费米物理系）；NEST, Istituto Nanoscienze CNR（纳米科学研究所）；Technische Universität Berlin（柏林工业大学）；Department of Mathematical, Physical and Computer Sciences, University of Parma（帕尔马大学数学、物理与计算机科学系）；National Institute for Nuclear Physics (INFN), Milano Bicocca Section, Parma Group（意大利国家核物理研究所米兰比可卡分部帕尔马组）
本研究在铷、铯原子磁力仪中构建XZ构型双修饰原子量子比特系统，拓展Landau-Zener多通道干涉，提出适配低频修饰的微扰方法，揭示了多频率振荡的相干演化新图景。
2025-06-03 physics.atom-ph quant-ph
Driven dynamics and rotary echo of a qubit tunably coupled to a harmonic oscillator
我们研究了与微波谐振器可调谐耦合的超导磁通量子比特的驱动动力学。我们发现量子位经历了由谐振器的非谐振驱动介导的振荡场，导致量子位拉比频率的强烈修改。这打开了一个额外的噪声通道，我们发现，在耦合参数的低频噪声导致驱动演化过程中的相干时间的减少。可以用旋转回波脉冲序列来减轻噪声，对于驱动系统，旋转回波脉冲序列类似于哈恩回波序列。
2012-01-30 cond-mat.supr-con quant-ph
Hybrid entanglement and error correction in a scalable quantum network node
本文基于金刚石色心构建混合量子网络节点，实现电子、核与光子量子比特的跨频段纠缠，并利用三量子比特重复码和实时反馈完成多达十二轮主动纠错。
2024-08-14 quant-ph
Single-shot Readout of a Superconducting Qubit using a Josephson Parametric Oscillator
我们提出并证明了一种新的超导量子比特的读出技术，通过色散耦合到约瑟夫森参量振荡器。我们采用了一个可调谐的四分之一波长超导谐振器和调制其谐振频率的两倍，其值与振幅超过阈值的参数不稳定性。我们将量子比特态映射到两个不同的经典参量振荡态：一个振荡态，谐振器中有$185\pm15$光子，另一个振荡振幅为零。这种高对比度避免了随后的量子限制放大器。我们证明了原理证明，单次读出性能，并提出了一个错误预算，表明这种方法可以超过量子计算所需的保真度阈值。
2016-02-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
Emission spectrum of a qubit under its deep strong driving in the high-frequency dispersive regime
研究了在高频色散区，当驱动频率和强度显著超过量子比特跃迁频率时，量子比特在深强驱动下的发射光谱.得到了稳态一阶场关联函数和多光子发射光谱的解析表达式。光谱包括一系列窄的三角形状线，这些线源于相干过程和光子的非相干散射产生的洛伦兹峰。预测了发射谱线宽度对驱动强度的振荡依赖性。我们展示了这种依赖性的特征是如何由量子比特的退相和弛豫速率决定的。
2017-12-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Invertible condition of quantum Fisher information matrix for a mixed qubit
尽可能精确地同时估计多个参量是量子计量学的一个重要目标。作为实现这一目标的第一步，在这里我们给出了一个条件，该条件决定了对于混合态的量子比特，是否可以同时估计两个任意参数。示出了该条件的应用。
2016-01-22 quant-ph
Continuous dynamical decoupling of spin chains: Inducing two-qubit interactions to generate perfect entanglement
本文提出结合强静态场与振荡场的连续动力学解耦方案，在噪声环境下选择性调控自旋链的自旋相互作用，使任意两自旋形成 Bell 态，并在 XY、XYZ 和 Ising 模型中验证。
2023-12-11 quant-ph
Autonomous Calibration of Single Spin Qubit Operations
量子比特的完全自主精确控制对于量子信息处理、量子通信和量子传感应用至关重要。它需要最少的人为干预来建模，预测和预测量子动力学[1，2]，以及精确控制和校准单个量子比特操作。在这里，我们通过钻石中电子自旋量子操作的闭环优化来演示单量子比特的自主校准。在室温下的量子态和过程层析测量检查的操作，和他们的性能对系统误差迭代纠正的最佳脉冲工程算法。我们实现了一个自主校准保真度高达1.00分钟的时间尺度上的自旋粒子数反转和高达0.98小时的时间尺度上的阿达玛门的实验误差为2%。这些结果表明了多功能量子纳米技术的全部潜力。
2017-04-21 quant-ph
Trapped Ion Quantum Computing using Optical Tweezers and Electric Fields
我们提出了一种新的可扩展的架构，囚禁离子量子计算，结合光镊提供量子位态依赖的本地电位与振荡电场。由于电场允许仅由离子晶体的质心运动介导的远程量子位-量子位相互作用，因此其固有地可扩展到大离子晶体。此外，我们提出的方案不依赖于任何基态冷却或Lamb-Dicke近似。我们研究了离子晶体的不完全冷却的影响，以及不必要的量子位运动纠缠的作用，并讨论了在实验室中实现状态依赖的镊子的前景。
2021-06-14 physics.atom-ph quant-ph
Implementing and characterizing precise multi-qubit measurements
利用量子力学的计算能力有两个一般要求：操纵孤立系演化的能力和忠实地从中提取信息的能力。量子纠错和模拟通常提出更严格的要求：对系统内特定相关性进行非破坏性测量的能力。我们通过采用从[S. Nigg和S. M. Girvin，Phys. Rev. Lett. 110，243604（2013）]，使得能够实时选择任意寄存器范围的泡利算子。我们的实现包括一个简单的电路量子电动力学（cQED）模块的四个高度相干的三维transmon量子比特，集体耦合到一个高Q超导微波腔。作为演示，我们在三量子位寄存器上执行所有七个非平凡子集奇偶校验测量。对于每一个，我们充分表征实现的测量通过分析检测器（可观察的运营商）通过量子检测器断层扫描和通过分析量子反作用通过条件过程断层扫描。没有任何一个单一的数量可以完全概括衡量的绩效，标准的品质因数也尚未出现。因此，我们考虑几个新的保真度措施的检测器和完整的测量过程。我们测量所有这些数量并报告高精度，表明我们正在精确测量所需的数量，并且测量高度非破坏性。我们进一步表明，这两个结果显着改善了一个额外的错误预告测量。这里提出的分析形成了一个有用的基础，为未来的表征和验证的量子测量，预计新兴的量子技术的需求。
2016-06-07 quant-ph
Scattering of charged particles on two spatially separated time-periodic optical fields
考虑单能运动带电粒子束与两个分离振荡电场的相互作用。时间周期性的线性势被假定为使用基于Gordon-Volkov态的非相对论量子力学描述来模拟光-粒子相互作用。应用Floquet理论，我们计算了传输概率作为激光场参数的函数。传输共振在这个拉姆齐样的设置被解释为，如果他们起源于一个相应的静态双势垒的高度等于有质动力势产生的振荡场。由于新的“Floquet通道”的开放，当相应的频率被移位激励频率的整数倍时，共振在输入能量处重复。这些窄共振可以用作精确的能量过滤器。透射光谱的精细结构由两个振荡光场之间的相位差确定，从而允许对透射进行光学控制。
2018-06-29 quant-ph
Precise ultra fast single qubit control using optimal control pulses
超快速和精确的量子运算在许多现代科学领域都是必需的，例如量子信息、量子精密测量和磁力测量。然而，由于旋转波近似（RWA）的崩溃，如果拉比频率与跃迁频率相当，则精度受到限制。在这里，我们报告的最优控制理论的基础上，不受这些限制的方法的实验实施。我们实现了最常用的量子门-Hadamard（π/2脉冲）和非（π脉冲）门，具有量子数（$F^{\mathrm{exp}}_{π/2}=0.9472\pm0.01$和$F^{\mathrm{exp}}_π=0.993\pm0.016$），与理论预测（$F^{\mathrm{theory}}_{π/2}=0.9545$和$F^{\mathrm{theory}}_π=0.9986$）非常一致。此外，我们证明了磁共振实验在旋转和实验室框架，我们可以故意在这两个框架之间“切换”。由于我们的技术是通用的，它可以找到广泛的应用在磁共振，量子计算，量子光学和宽带磁强计。
2014-01-19 quant-ph
Phase driving hole spin qubits
该研究提出空穴自旋量子比特的相位驱动新机制，利用远失谐射频场耦合量子比特相位，在硅鳍式场效应晶体管量子比特上实现拉比振荡的可控抑制与边带恢复，为大规模量子比特架构设计和高保真门操作提供新途径。
2023-03-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Enhancing the Coherence of Superconducting Quantum Bits with Electric Fields
在使量子计算机成为现实的努力中，集成超导电路已成为一种有前途的架构。这种方法的主要挑战是源于量子位电极界面处的伪原子隧穿缺陷的退相干，其可以从量子位的振荡电场共振吸收能量并减少量子位的能量弛豫时间$T_1$。在这里，我们表明，量子比特的相干性可以通过使用施加的DC-电场远离量子比特共振调谐占主导地位的缺陷来改善。我们展示了一种方法，优化施加的场偏置，并提高了30分钟的平均量子位$T_1$的时间由23\%。我们还讨论了如何在超导量子处理器中实现局部栅电极，以实现单个量子比特的同时原位相干优化。
2023-03-30 cond-mat.supr-con quant-ph
Measuring errors in single qubit rotations by pulsed electron paramagnetic resonance
在评估量子计算实现时，测量和减少单量子位逻辑门中的系统误差的能力至关重要。我们描述了脉冲电子顺磁共振（EPR）序列，可用于精确测量电子自旋量子比特旋转中的小系统误差。使用这些序列，我们获得的值的旋转角度和轴的单量子位旋转使用商业EPR光谱仪的错误。我们的结论是，在量子比特操作的脉冲EPR的错误是不是限制因素，在实现电子自旋为基础的量子计算机。
2004-08-23 quant-ph
An electrically-driven single-atom `flip-flop' qubit
原子和类原子系统的自旋是存储量子信息的最相干的对象之一。然而，需要使用振荡磁场来解决它们阻碍了它们与量子电子器件的集成。在这里，我们通过操作硅中的单原子“触发器”量子比特来绕过这个障碍，其中量子信息被编码在磷供体的电子核状态中。量子位是使用在金属氧化物半导体器件内产生的微波频率下的局部电场来控制的。电驱动是由电子-核超精细耦合的调制介导的，这种方法可以扩展到许多其他原子和分子系统。这些结果为固态量子处理器的构建铺平了道路，在固态量子处理器中，仅使用局部电场就可以控制密集的原子阵列。
2023-01-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Search for QCD axion dark matter with transmon qubits and quantum circuit
Kyoto University（京都大学）；The University of Tokyo（东京大学）；International Center for Elementary Particle Physics (ICEPP), The University of Tokyo（东京大学 elementary particle physics 国际中心）；KEK（高能加速器研究机构）
本文提出利用超导转子量子比特作为量子传感器直接探测轴子暗物质，通过外部磁场激发量子比特并分析信号，结合谐振腔和纠缠量子传感器增强信号，实现QCD轴子模型参数区域。
2026-03-21 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Refocussing off-resonant spin-1/2 evolution using spinor behavior
提出了一种系统的方法，用于构造越来越精确的序列，以在严格有限的控制振幅下重新聚焦非共振自旋演化。所获得的序列应该容易地适用于具有随机核场的量子点中的电子自旋量子比特的情况，以及具有与控制场幅度相当的系统量子比特分裂误差的其他量子比特系统。
2009-09-13 quant-ph
Quantum probes for the cutoff frequency of Ohmic environments
量子探测包括适当地利用一个简单的，小的，可控的量子系统来表征一个更大的和更复杂系统。在这里，我们解决的欧姆谱密度的谐波水库的量子探针的截止频率的估计。为此，我们解决了单量子比特和双量子比特系统的使用以及与振荡器浴的不同类型的耦合。我们通过单个量子探针的量子费舍尔信息以及相应的量子信噪比来评估估计精度。我们证明，对于欧姆参数的大多数值，一个简单的探针，如一个单一的量子比特已经是最佳的精确估计的截止频率。事实上，对于这些值，在考虑贝尔或可分离状态中的两个量子比特探针时，我们没有发现估计精度的提高。然而，我们还表明，存在一些条件，在贝尔态中使用两个量子比特与公共浴相互作用更适合于精确估计截止频率。
2018-02-01 quant-ph
In situ mixer calibration for superconducting quantum circuits
针对超导量子电路中混频器缺陷影响控制保真度的问题，提出一种利用量子比特响应的原位校准方案，无需改动布线，并通过门保真度和相干时间实验验证其有效性。
2024-08-21 quant-ph
Effects of the Bloch-Siegert Oscillation on the Precision of Qubit Rotations: Direct Two-Level vs. Off-Resonant Raman Excitation
在直接二能级量子比特系统中，当拉比频率与共振频率相当时，旋波近似是不合适的。在这种情况下，拉比振荡伴随着另一个频率为驱动场频率两倍的振荡，即所谓的布洛赫-西格特振荡（BSO），它取决于驱动场的初始相位。这种振荡可能会限制由直接二能级系统构成的量子比特的精确旋转。在这里，我们表明，在有效的两级lambda系统的情况下，BSO本质上是可以忽略的，这意味着当与强驱动场中的直接两级量子比特相比时，由这种lambda系统制成的量子比特的旋转精度更高。
2004-05-28 quant-ph
Versatile laser-free trapped-ion entangling gates
我们提出了一个一般理论的激光自由纠缠门与捕获离子超精细量子比特，使用静态或振荡磁场梯度结合一对均匀的微波场对称失谐的量子比特频率。通过转换成一个“双色”的相互作用图片，我们表明，无论是${\hatσ_ϕ\otimes\hatσ_ϕ}$或${\hatσ_{z}\otimes\hatσ_{z}}$几何相位门可以执行。通过选择微波失谐量来确定门基。可以调谐驱动参数以提供与量子比特频率波动的内在动力学解耦。${\hatσ_{z}\otimes\hatσ_{z}}$门可以以一种新的方式实现，这减轻了实验的限制。我们提出了数值模拟的门几何形状假设现实的参数。
2019-01-29 physics.atom-ph quant-ph
SesQ: A Surface Electrostatic Simulator for Precise Energy Participation Ratio Simulation in Superconducting Qubits
Zhongguancun Laboratory（中关村实验室）；Zhejiang Institute of Modern Physics and Zhejiang Key Laboratory of Micro-nano Quantum Chips and Quantum Control, Zhejiang University（浙江大学现代物理研究所及微纳量子芯片与量子控制浙江省重点实验室）；School of Cyberspace Science, Faculty of Computing, Harbin Institute of Technology（哈尔滨理工学院计算学部网络空间科学学院）；Department of Computer Science and Technology, Tsinghua University（清华大学计算机科学与技术系）；Institute for Brain Research, Advanced Interfaces and Neurotechnologies, Shenzhen Medical Academy of Research and Translation（深圳医学科学院脑科学、先进界面与神经技术研究所）
本文提出SesQ，一种专门用于精确模拟能量参与比的表面积分方程模拟器，通过二维表面离散化、半解析多层格林函数推导和专用非共形边界网格细化方案，解决了传统有限元方法在纳米级材料界面捕捉奇异电场时的多尺度计算挑战，显著提高了能量参与比的计算精度和效率。
2026-11-06 physics.comp-ph quant-ph
Multiparameter sensing of axion dark matter with superconducting-qubit networks
Tohoku University（东北大学）
提出利用纠缠超导量子比特网络直接探测QCD轴子暗物质，通过将未知相位作为额外参数构建双参数量子估计框架，结合贝叶斯推断优化网络，在0.1-10微电子伏特质量范围内准确恢复KSVZ和DFSZ耦合，且对退相干和门误差鲁棒。
2026-09-18 astro-ph.CO hep-th quant-ph
A precise CNOT gate in the presence of large fabrication induced variations of the exchange interaction strength
我们演示了如何使用两个量子位的复合旋转高保真控制非（CNOT）门可以构建，即使量子位之间的相互作用的强度是不准确的。我们主要研究了具有海森堡哈密顿量的硅基固态结构中的交换相互作用振荡。这种方法很容易适用于一般的两量子比特哈密顿量。我们展示了如何强大的CNOT门可以实现一个非常高的保真度时，一个单一的应用程序的复合旋转相结合的适度水平的哈密顿特性。在适当表征的系统中操作鲁棒CNOT门意味着复合脉冲的级联是不必要的，因此减少了操作时间，并确保门在容错量子计算所需的阈值以下操作。
2007-01-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum sensors that compute: quantum computational magnetic-field sensing using a superconducting qubit
School of Applied and Engineering Physics, Cornell University（康奈尔大学应用工程物理学院）；Department of Physics, Cornell University（康奈尔大学物理系）；Diraq；Department of Electrical Engineering and Computer Science, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院电气工程和计算机科学系）；Research Laboratory of Electronics, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院电子研究实验室）
本研究通过实验演示了基于同一超导transmon量子比特的量子计算传感，其在静态和振荡磁场的分类任务中，相较于常规基线实现了更高的准确率，验证了量子计算对量子传感的增强作用。
2026-08-19 physics.app-ph physics.ins-det quant-ph
Feynman Path Integral Approach on Superconducting Qubits and Readout Process
本文介绍了一种利用量子力学和量子场论中的费曼路径积分概念精确分析超导量子比特中各种物理现象的新方法。讨论了三个具体问题，主要研究了相位量子比特中哈密顿量的赝基态的波函数和虚部能量，并利用t Hooft的瞬子模型估计了亚稳态的衰变率，从而估计了亚稳态的寿命。通过对Ginzburg-Landau自由能方程的精确分析，对相位量子比特的倾斜搓衣板势和电流进行了修正。在考虑实验误差的情况下，我们采用半经典近似的路径积分方法计算了电荷量子比特和磁通量子比特的能级和波函数的最佳值，并与WKB的结果进行了比较。最后，我们尝试更具体地研究了加入相互作用哈密顿量后哈密顿量谱随时间的演化，以获得高保真度的量子门。
2014-03-26 cond-mat.supr-con quant-ph
Quantum Simulation Architecture for Lattice Bosons in Arbitrary, Tunable External Gauge Fields
我们描述了一个一维或二维的非对称量子比特对的晶格，耦合的安排使得单量子比特激发态的运动模仿了带电晶格玻色子在磁场中跳跃的行为。我们特别表明，可以选择的多体电路的参数，以达到任何两个元素之间的复杂的跳跃相位可以调谐到任何值，通过简单地调整两个施加的振荡电压信号的相对相位的制度。我们还提出了一个具体的实现我们的模型，使用耦合的三个结通量量子比特，其中可以达到强相互作用的玻色子量子霍尔极限，在那里可以找到任何激发。这些电路可用于拓扑量子计算。
2013-06-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Composite pulses for robust universal control of singlet-triplet qubits
精确的量子位操作是量子计算的基础，然而实验系统通常在量子位和环境之间存在杂散耦合，这阻碍了必要的高精度控制。我们在这里报告了在半导体双量子点中单重态-三重态自旋量子位的背景下，在纠正由磁场梯度波动引起的一类重要误差方面的第一个理论进展。这些误差无法通过在其他背景下开发的控制技术进行校正，因为在这里，实验者只能精确控制布洛赫球绕z轴的旋转速率，并且该速率还被限制为正值和有界。尽管有这些强约束，我们构造简单的电脉冲序列，对于小梯度，进行z轴旋转，同时取消误差高达六阶梯度波动，和大梯度，进行任意旋转，同时取消领先的顺序错误。
2013-04-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Superconducting flux qubit with ferromagnetic Josephson $π$-junction operating at zero magnetic field
本文提出并实现了一种基于铁磁Josephson π结的零磁通偏置超导磁通量子比特，其微秒级寿命受限于铁磁层准粒子激发，为开发利用铁磁与超导相互作用的量子器件铺平了道路。
2024-10-16 cond-mat.supr-con quant-ph
A Precise Error Bound for Quantum Phase Estimation
量子相位估计是量子计算领域的关键算法之一，但迄今为止，只得到了误差概率的近似表达式。我们重新审视了这些推导，发现通过保证误差定义的对称性，可以找到一个精确的公式。这种新的方法也可能对解决量子计算中的其他相关问题有价值，其中计算出预期的误差。还开发了公式的两种特殊情况的表达式，在量子计算机中的量子位数接近无穷大的极限中，以及在为了提高可靠性而额外添加的量子位数接近无穷大的极限中。它被发现，这个公式是有用的，在验证计算机模拟的相位估计过程中，并在避免高估所需的量子比特的数量，以达到一个给定的可靠性。因此，这个公式提高了量子计算机设计的精度。
2011-03-29 physics.comp-ph quant-ph
