Fault-Tolerant Operation of Bosonic Qubits with Discrete-Variable Ancillae
本文提出一种基于广义路径无关量子控制的混合容错框架，仅用色散耦合和分束器耦合即可为四腿猫态量子比特构造通用纠错器件，并通过级联外部编码展示了利用现有硬件实现容错量子计算的可行性。
2023-10-31 quant-ph
Proposed method for direct measurement of non-Markovian character of the qubits coupled to bosonic reservoirs
非马尔可夫性是最近提出的对开放量子系统中非马尔可夫行为的一种描述，基于此，我们首先提出了一种直接测量耦合到零温玻色子库的单个量子比特的非马尔可夫特性的实用思想，然后扩展到研究两个非相互作用的量子比特分别受两个库约束的动力学行为，并给出了非马尔可夫性的下界.我们的方案不需要优化过程和量子态层析，有利于实验实现。
2010-03-24 quant-ph
Stabilizing a Bosonic Qubit using Colored Dissipation
诸如0- $π$量子位的受保护量子位以及包括猫量子位和GKP量子位的玻色子量子位提供了容错的优点。这些受保护的量子位中的一些（例如，0-$π$量子比特和Kerr猫量子比特）通过具有（近）简并基态流形的哈密顿量来稳定，所述（近）简并基态流形与激发态流形具有大的能隙。在没有耗散稳定机制的情况下，这种能隙保护的量子比特的性能可能受到泄漏到激发态的限制。在这里，我们提出了一种使用有色（即，频率选择性）耗散，而不会在基态流形中引起误差。具体地，我们将我们的色耗散技术应用于克尔猫量子比特，并提出了由工程设计的色单光子损失保护的色克尔猫量子比特。当应用于克尔猫量子比特时，我们的方案显着抑制泄漏引起的位翻转错误（我们表明这是一种限制错误机制），同时只使用线性相互作用。除了克尔猫量子比特的好处，我们还表明，我们的频率选择性损失技术可以应用于更广泛的一类受保护的量子比特。
2022-03-21 quant-ph
Onset of Entanglement and Noise Cross-Correlations in Two-Qubit System Interacting with Common Bosonic Bath
我们总结了我们最近的结果，诱导交换相互作用由于热玻色子环境（浴），也产生量子噪声。我们这里的重点是相互作用的开始。我们证明，诱导相互作用可以用来操纵和创建足够大的时间尺度上的纠缠控制量子计算应用程序的两个量子比特系统，虽然最终的噪声效应将占主导地位。
2006-07-12 quant-ph
Experimental realization of deterministic and selective photon addition in a bosonic mode assisted by an ancillary qubit
本文在超导量子比特辅助下，于微波腔玻色模式中实验实现了光子数选择性的确定性光子添加操作，通过双光子跃迁实现相反光子宇称空间之间的相干单向映射，为玻色系统自主量子纠错及非幺正变换提供了新途径。
2025-03-28 quant-ph
Fast simulation of bosonic qubits via Gaussian functions in phase space
玻色子量子比特是在各种物理平台上构建容错量子计算机的一条有前途的途径。用现有的分析和数值工具来研究玻色子量子比特在现实的门和测量下的性能是具有挑战性的。我们提出了一种新的形式主义模拟类的状态，可以表示为高斯函数在相空间中的线性组合。这种形式主义使我们能够分析和模拟广泛的一类非高斯状态，变换和测量。我们演示了如何使用这种形式主义来模拟有用的玻色子量子比特类-Gottesman-Kitaev-Preskill（GKP），猫和Fock状态，打开大门，调查高斯信道和测量下的玻色子量子比特的行为，非高斯变换，如通过门隐形传态实现的，以及重要的非高斯测量，如阈值和光子数检测。我们的形式主义，使模拟这些情况的准确性水平，是不可行的与现有的方法。最后，我们使用的方法通知我们的形式主义模拟电路的研究容错量子计算玻色子量子比特，但超出了现有技术的范围。具体来说，我们研究了有限能量GKP状态如何在现实的量子比特相位门下变换;与CV簇状态的接口;以及在非Clifford T门隐形传态下使用魔法状态的变换。我们实现我们的模拟方法作为开源Strawberry Fields Python库的一部分。
2021-03-09 quant-ph
Sampling of bosonic qubits
玻色子采样问题在量子信息领域引起了广泛的关注，因为它不能用经典计算机有效地解决;尽管如此，它可以用具有单玻色子源的线性光学干涉仪来实现。最近，我们介绍了一个更一般的问题，多玻色子相关采样问题，这使我们能够利用玻色子源的多模光谱分布与时间相关的测量，以实现采样不仅在输出端口的干涉仪，但也超过联合检测时间。针对单光子源和热源两种情况分析了这个问题。在这项工作中，我们证明了使用单量子比特玻色子源不仅可以在所描述的“时空”自由度上采样，而且可以在所有可能的指数数量的多量子比特输出状态上采样。
2015-06-16 quant-ph
Towards Scalable Bosonic Quantum Error Correction
我们回顾了一些最近的努力，在设计和工程玻色子量子比特的超导器件，重点是Gottesman-Kitaev-Preskill（GKP）量子比特。我们提出了一些新的结果解码重复GKP纠错使用有限压缩GKP辅助量子比特，表现出与以前研究的随机误差模型的差异。我们讨论了电路QED的方式来实现GKP量子位之间的CZ门，我们讨论了不同的情况下，使用GKP和常规量子位作为积木块在一个可扩展的超导表面码架构。
2020-06-01 quant-ph
Robust readout of bosonic qubits in the dispersive coupling regime
高保真量子比特测量在量子计算、通信和计量学中起着至关重要的作用。在最近的实验中，已经示出了可以通过经由辅助装置执行量子位的状态的重复量子非破坏（QND）读出来提高读出保真度。对于在两级系统中编码的量子比特，这种方案的保真度受到单个错误可能破坏量子比特中的信息的事实的限制。另一方面，如果使用玻色子系统，则可以通过利用更高的水平来克服这种基本限制，使得单个错误仍然留下可区分的状态。在这项工作中，我们提出了一个强大的读出方案，适用于玻色子系统分散耦合到一个辅助，它利用重复的QND读出和更高级别的编码渐近抑制量子比特/腔弛豫和个人测量失真的影响。我们计算的测量保真度的一般实验参数，提供了一个信息理论描述的计划，并描述其应用程序的几个编码，包括猫和二项式码。
2018-08-08 quant-ph
Experimental demonstration of entanglement pumping with bosonic logical qubits
Tsinghua University（清华大学）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Beijing Academy of Quantum Information Sciences（北京量子信息科学研究院）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）
本研究通过玻色子量子纠错码实现纠缠泵浦，利用长相干时间存储量子比特，通过反复生成纠缠并注入可检测逻辑量子比特，有效延长纠缠存在时间，同时提出用于双轨码的擦除检测协议。
2026-03-17 quant-ph
Non-Markovian master equation for interacting qubits coupled to a bosonic bath: analytic form and asymptotic approximation
耦合到玻色子浴中的两个相互作用的二能级量子比特的非马尔可夫动力学先前使用量子状态扩散（QSD）方程进行了研究，其中随机状态被用来描述系统。在这项研究中，我们提供了另一个角度对这个系统推导的解析形式的主方程，它描述了一个减少密度矩阵的系统。然后，我们验证了主方程通过检查纠缠产生和状态纯度。此外，与主方程，我们观察到的影响，从一阶噪声，并注意到，一个很好的渐近近似的主方程可以忽略一阶噪声。
2015-07-28 quant-ph
Entanglement generation between a charge qubit and its bosonic environment during pure dephasing - dependence on environment size
我们研究了电荷量子比特和玻色子浴之间由于它们的联合演化而产生的纠缠，这导致了量子比特的纯退相。我们调整的相互作用的参数，使退相干是定量独立的玻色子模式的数量考虑和调查，如何产生的纠缠依赖于环境的大小。感兴趣的第二个参数是由温度控制的环境的初始状态的混合度。我们分析表明，对于一个纯的初始状态的环境，纠缠不依赖于环境的大小。对于混合初态的环境，产生的纠缠随着环境尺寸的增大而减小。这种效应在较大的温度下更强，当环境最初更加混合时，但在无限大环境的限制下，在任何有限温度下都不会产生纠缠。
2017-09-02 quant-ph
Quantum capacity and codes for the bosonic loss-dephasing channel
在连续变量系统中编码的玻色子量子比特为量子计算和通信提供了一个有前途的替代方案。到目前为止，光子损失一直是玻色子量子比特中误差的主要来源，但最近玻色子量子比特实验中光子损失的显着减少表明，还应该考虑失相误差。然而，缺乏对组合光子损失和退相通道的详细理解。在这里，我们表明，与其组成部分，相结合的损失，移相通道是不可降解的，指向一个更丰富的结构，这个通道。我们提供的损失，移相信道的容量的界限，并使用数值优化找到最佳的单模码的错误率范围很广。
2022-09-24 quant-ph
Error-detectable bosonic entangling gates with a noisy ancilla
玻色子量子纠错已被证明是扩展量子存储器相干性的成功方法，但要执行深量子线路，需要在编码量子位之间使用高保真度门。为此，我们提出了一个家庭的错误可检测的两个量子比特门的各种玻色子编码。从一个新的几何框架的基础上的“布洛赫球”的玻色子算子，我们构造了$ZZ_L(θ)$和$\text{eSWAP}(θ)$门的二项式，四腿猫，双轨和其他几个玻色子码。门哈密尔顿算子易于工程设计，仅需要两个玻色子量子位之间的可编程分束器和分散耦合到一个量子位的辅助装置。该哈密顿量可以在带有辅助传输子和微波腔的电路QED硬件中实现。所提出的理论框架是为电路QED开发的，但可以推广到任何可以有效地生成该哈密顿量的平台。至关重要的是，人们还可以在门期间检测辅助量子位和玻色子量子位中的一阶错误。我们表明，这允许一个达到错误检测门的精度在$10^{-4}$水平与今天的硬件，仅限于二阶硬件错误。
2022-12-21 quant-ph
Multipartite entangled states with two bosonic modes and qubits
我们从理论上研究了不同相位的耦合常数在原子和两个腔模动力学中的作用，观察到原型或混合Bell，W，GHZ和集群状态的确定性产生。通常诱导偶极-偶极相互作用（远离共振）在适当选择这些相位的情况下在特定的量子位对之间被抑制。我们评估的产生时，被认为是不完善的，如耗散环境和时间精度误差。我们显示违反本地现实主义的产生的集群状态下，这样的缺陷，即使接近弱耦合制度。
2010-07-20 quant-ph
Tunneling of bosonic qubits under local dephasing through microscopic approach
Università degli Studi di Palermo（巴勒莫大学）；IMDEA Networks Institute（IMDEA网络研究所）；Università degli Studi di Milano（米兰大学）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Milano（意大利国家核物理研究所米兰分部）；University of Turku（图尔库大学）
该研究通过微观方法推导了玻色子量子比特在局域去相位噪声下的主方程，揭示了去相位驱动系统向相关稳态发展，稳定相干和纠缠的机制。
2026-03-08 quant-ph
Quantum algorithms for simulating systems coupled to bosonic modes using a hybrid resonator-qubit quantum computer
本文提出利用超导量子比特与微波谐振器混合架构直接表示玻色模式，推导高效量子算法并在IQM Resonance云平台上首次实现含计算谐振器的数字量子模拟。
2025-04-11 quant-ph
Quantum Computation and Communication in Bosonic Systems
量子计算和量子通信是量子信息科学的重要分支。然而，现实量子设备中的噪声从根本上限制了这些量子技术的实用性。大规模和容错量子信息处理的传统方法是使用多量子比特量子纠错（QEC），即，在许多物理量子比特上冗余地编码逻辑量子比特（或逻辑量子比特），使得冗余可以用于检测错误。然而，与使用传统的多量子比特QEC方案相关联的所需资源开销对于这些方案来说太高，以至于无法利用当前可用的量子设备大规模地实现。最近，玻色子（或连续变量）量子纠错已上升为一个有前途的硬件高效的替代方案，多量子比特QEC计划。在这篇论文中，我提供了一个概述玻色QEC和目前我的贡献领域。具体来说，我提出的基准和优化结果的各种单模玻色子代码对实际相关的励磁损失的错误。我还证明了容错玻色子QEC是可能的级联一个单模玻色子码与多量子位纠错码。此外，我讨论了玻色QEC的基本方面使用量子通信理论的框架。特别是，我提出了重要的通信理论的数量，如玻色子高斯信道的量子容量的改进界限。此外，我提供了明确的玻色子纠错方案，几乎达到了量子容量的基本性能限制。最后讨论了非高斯资源对连续变量量子信息处理的重要性。
2021-03-17 quant-ph
Measuring out-of-time-ordered correlation functions with a single impurity qubit in a bosonic Josephson junction
我们计算了一个单杂质量子比特耦合到一个完全连接的多粒子系统（如玻色子约瑟夫森结或具有长程相互作用的自旋）的无序关联函数（OTOC）。在这些系统中，量子位OTOC可用于检测基态和激发态量子相变（QPT），使其成为比标准的单体关联函数灵敏得多的鲁棒序参量。$N$体系统的有限尺寸标度指数也可以从长时间OTOC动力学中准确地提取，然而，对于短时间，由于量子位没有足够的时间耦合到更大的系统的事实，存在差异。我们的研究结果表明，即使是最小的探针的OTOC是足够的诊断QPT在完全连接的模型，但像一个连续的测量，仍然可以引起反作用的效果，导致弱混沌动力学和逐步的信息混乱。
2019-11-30 quant-ph
Quantum speed limit time for topological qubit influenced by fermionic and bosonic environment
量子理论对从初始状态转换到目标状态所需的最小时间设置了限制。它被称为量子速度限制时间。量子速度限制时间可用于确定封闭和开放量子系统的量子演化速率。考虑到在现实世界中我们所处理的是开放量子系统，研究这类系统的量子速度极限时间具有特别重要的意义。在这项工作中，我们考虑的拓扑量子比特实现的两个马约拉纳模式。我们考虑的情况下，拓扑量子比特的影响，费米和玻色子环境。假设费米和玻色子环境具有类欧姆谱密度。研究了在不同欧姆参数的环境中量子速度极限时间。观察到在超欧姆环境中，随着欧姆参数的增加，量子速度极限时间逐渐达到一个恒定值，从而演化速度达到一个均匀值。研究了外加磁场对演化速率的影响。研究发现，随着磁场强度的增加，量子速度极限时间减小
2020-11-28 quant-ph
Quantum information processing with bosonic qubits in circuit QED
量子理论的独特性为信息处理提供了一个强有力的新范式。将这些数学抽象转化为有用的算法和应用需要具有显著复杂性和足够低错误率的量子系统。这种量子系统必须由鲁棒的硬件制成，该硬件可以相干地存储、处理和提取编码信息，并且具有有效的量子纠错（QEC）协议来检测和纠正错误。电路量子电动力学（cQED）为实现鲁棒量子器件提供了一个很有前途的硬件平台。特别是，cQED中使用超导腔的多光子状态来编码信息的玻色子编码已经成功地实现了硬件高效的QEC。在这里，我们回顾了最近的发展与玻色子码的量子纠错的理论和实现，并报告了实现容错量子信息处理与cQED设备的进展。
2021-04-12 quant-ph
Modular Bosonic Subsystem Codes
我们引入一个框架，将玻色子模分解成两个虚拟子系统-一个逻辑量子比特和一个规范模。这个框架允许整个基于量子位的量子信息工具包在连续变量设置中应用。我们给出了一个详细的例子的基础上的模块化分解的位置的基础上，并将其应用在两种情况下。首先，我们对Gottesman-Kitaev-Preskill格点态进行了分解，发现编码的逻辑态会由于与规范模的纠缠而被破坏。其次，我们识别并解开隐藏在高斯连续变量团簇状态中的量子比特团簇状态。
2020-07-20 quant-ph
Quantum simulation of bosonic-fermionic non-interacting particles in disordered systems via quantum walk
本文对玻色子和费米子非相互作用系统在不同无序影响下的离散两粒子量子行走进行了理论分析。我们考虑了100步量子阱的空间，时间和时空无序观察如何的随机性和波函数的对称性非平凡地影响最终的空间概率分布，输运性质和香农熵的步行者。
2013-12-19 quant-ph
Steady state thermodynamics of two qubits strongly coupled to bosonic environments
当一个量子系统处于热环境中时，我们通常假设系统弛豫到吉布斯态，在吉布斯态中，系统的能量本征基发生退相干。然而，当系统与环境之间的耦合很强时，由于环境诱导的退相干，定态不一定是吉布斯态，这可以解释为环境的连续测量。基于Zurek提出的einselection，我们假设由于连续测量，Gibbs态被投影到指针基上。我们证明命题的精确数值模拟耦合量子比特与玻色子气体相互作用。此外，我们还证明了在强耦合极限下，非平衡稳态的热传导也可以被环境诱导的退相干所抑制。
2019-08-09 quant-ph
Fast Bosonic Control via Multiphoton Qubit-Oscillator Interactions
Institute for Quantum Computing, University of Waterloo（滑铁卢大学量子计算研究所）；Department of Physics and Astronomy, University of Waterloo（滑铁卢大学物理与天文学系）；Red Blue Quantum Inc.（红蓝量子有限公司）；Advanced ICT Research Institute, National Institute of Information and Communications Technology（国立情报学研究所先进ICT研究所）；Research Institute for Science and Technology, Tokyo University of Science（东京科学大学理创研）；Department of Physics, The University of Tokyo（东京大学物理学系）
本研究通过多光子量子比特-振子相互作用实现高效玻色子态制备，提升超导量子计算的纠错性能。
2026-09-15 quant-ph
Superradiant phase transition in a model of three-level-lambda systems interacting with two bosonic modes
本文研究了三能级粒子与两个玻色子模的相互作用系统。哈密顿量具有广义迪克模型的形式。我们表明，在热力学极限下，该模型支持超辐射量子相变。值得注意的是，这可以是一阶和二阶相变。还给出了相图与哈密顿量的对称性之间的关系。此外，我们表明，该模型可以描述原子与电磁场相互作用的微观哈密顿量包括抗磁贡献。即使原子系统的参数遵守Thomas-Reiche-Kuhn求和规则，系统仍然显示出超辐射相变。
2012-12-21 quant-ph
Application of Resonance Perturbation Theory to Dynamics of Magnetization in Spin Systems Interacting with Local and Collective Bosonic Reservoirs
我们应用我们最近发展的共振微扰理论来描述动态的磁化在顺磁自旋系统同时相互作用与本地和集体玻色子环境。我们推导出显式表达式的约化密度矩阵元素的演变。这使我们能够明确地计算宏观磁化的动力学，包括特征弛豫和失相时间尺度。我们表明，集体效应（i）不影响弛豫过程的性质，但仅仅是重新归一化的弛豫时间，和（ii）显着修改的退相时间，导致在某些情况下，一个复杂的（时间不均匀）动态的横向磁化，由一个有效的时间依赖性磁场。
2011-02-14 quant-ph
$GHZ$ state generation of three Josephson qubits in presence of bosonic baths
我们分析了一个纠缠协议，以产生三分Greenberger-Horne-Zeilinger态的系统中，由三个超导量子比特成对耦合。通过考虑每个量子比特与具有欧姆谱结构的独立玻色子浴的相互作用，研究了开放量子系统的动力学。为此，构造了一个微观主方程并精确求解。我们发现，这里讨论的协议是稳定的，对退相干和耗散由于外部浴的存在。
2013-10-21 cond-mat.supr-con quant-ph
Bootstrapping the stationary state of bosonic open quantum systems
本研究提出一种基于半定松弛层级的方法，可严格计算马尔可夫玻色开放量子系统定态可观测量的上下界，对定态简并鲁棒且随占据数提升精度，适用于玻色及耗散稳定猫量子比特的定态模拟。
2024-10-09 quant-ph
Performance of dynamical decoupling in bosonic environments and under pulse-timing fluctuations
我们研究了抑制量子位退相通过乌里克动力学解耦（UDD）在非平凡的环境中建模的自旋玻色子形式主义。特别地，我们解决了以下情况：（i）量子位耦合到具有幂律谱密度的玻色子浴，以及（ii）量子位耦合到将能量耗散到玻色子浴中的单个谐振子，这体现了量子位的结构化浴的示例。然后，我们建模的随机时间抖动的影响，在UDD协议的排序脉冲应用时间从高斯分布集中在适当的值所规定的最佳协议。在情况（i）中，我们发现，当施加很少的脉冲并且考虑急剧截止时，对于超欧姆浴实现了更长的相干时间和鲁棒的UDD性能（针对随机定时误差）。另一方面，当考虑指数截止时，超欧姆浴是不期望的。在情况（ii）中，对于过阻尼谐波运动获得最佳方案。我们的研究为实现保护量子态不受退相干影响的优化方案提供了相关信息。
2017-01-05 quant-ph
Bosonic Pauli+: Efficient Simulation of Concatenated Gottesman-Kitaev-Preskill Codes
针对级联Gottesman-Kitaev-Preskill（GKP）码缺乏高效大规模仿真工具的问题，提出可高效仿真多模式且捕捉玻色子多模式动力学的玻色子Pauli+模型（BP+），验证了其准确性并展示其通用性。
2024-11-20 quant-ph
Qubit Measurement by Multichannel Driving
我们从理论上提出并实验实现了一种测量量子比特的方法，通过驱动它接近色散耦合玻色子模式的频率。对应于不同量子比特状态的玻色子状态的分离基本上以最大速率立即开始，从而导致测量协议的加速。此外，玻色子模式可以同时驱动，以优化测量速度和保真度。我们使用耦合到谐振器模式的超导量子位来实验测试这种测量协议。对于一定的测量时间，我们观察到，传统的色散读出产生接近100%的平均测量误差比我们的协议。最后，如果在测量协议期间量子位处于基态，则我们使用附加的谐振器驱动来将谐振器状态保持为真空。这表明，所提出的测量技术可以在测量脉冲之后无条件地将谐振器重置到真空状态中变得有用。
2019-02-25 quant-ph
Bosonic quantum control with a weakly coupled fluxonium qubit
Université de Sherbrooke（舍布鲁克大学）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
本研究针对玻色量子控制中辅助量子比特比特翻转的误差问题，以抗比特翻转通量量子比特为控制量子比特，在单模谐振器-通量量子比特器件中实现了保真度超99.9%的ECD门，还开发了相关模拟技术并提出改进的ECD序列。
2026-09-03 quant-ph
Quantum dynamics of a bosonic mode and a two-level system interacting with several reservoirs
本文研究玻色模和二能级系统与多个温度不同库耦合的量子动力学，给出约化密度矩阵、特征函数及相空间分布函数，并推广到n个库情形。
2025-04-17 quant-ph
Coherence and Entanglement in Two-Qubit Dynamics: Interplay of the Induced Exchange Interaction and Quantum Noise due to Thermal Bosonic Environment
我们提出了我们最近的结果进行比较评估的诱导交换相互作用和量子噪声介导的玻色子环境中的两个量子比特系统。本文报道了Si-Ge型材料中P施主电子自旋的新计算。挑战和开放的问题进行了讨论。
2007-04-29 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph quant-ph
Stochastic quantization of the dynamics of interacting qubit systems
唯一让我感到羞耻的疯狂。
2011-09-26 quant-ph
A high on-off ratio beamsplitter interaction for gates on bosonically encoded qubits
针对超导微波腔玻色编码量子比特的控制难题，提出利用三波混频构造高开关比、低退相干的可编程分束器相互作用，实现快速双模式门操作，并成功演示混合受控SWAP门和95.5%保真度的贝尔态制备。
2023-07-02 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
Fault-tolerant quantum computation by hybrid qubits with bosonic cat-code and single photons
Korea Institute of Science and Technology (KIST)（韩国科学技术院）；Seoul National University（首尔大学）；Korea University（高丽大学）；The University of Sydney（悉尼大学）；Pritzker School of Molecular Engineering, The University of Chicago（芝加哥大学普里茨克分子工程学院）
研究基于DV和CV系统优势实现容错混合量子计算，定义CV-DV混合量子比特，通过串联混合量子比特和外部DV量子纠错码设计容错架构，经数值模拟其资源效率更高，损耗阈值创纪录，还探讨了在多种平台的实现途径。
2026-07-08 quant-ph
Entanglement and Berry Phase in Two Interacting Qubits
研究了两个相互作用量子比特系统中的纠缠和Berry相位。两个量子比特之间的相互作用采用了具有缓慢旋转磁场的XXZ自旋相互作用模型。我们展示了相互作用的各向异性如何揭示系统本征态的Berry相位和纠缠之间的独特关系。
2008-03-11 quant-ph
Exact dynamics of quantum correlations of two qubits coupled to bosonic baths
系统地研究了系统-浴槽相干性对两个量子比特在两个独立浴槽和一个公共浴槽中量子关联动力学的影响。将层次方法推广到求解相应的自旋玻色子模型，计算了量子纠缠和量子不和谐（QD）的精确动力学性质，并与经典的行波近似下的结果进行了比较.对于两个独立的浴，除了弱的系统浴耦合，CRT本质上改变了纠缠和量子点的演化。随着耦合强度的增加，纠缠的恢复被显著抑制并最终消失，量子点单调变小。对于普通水浴，CRT也抑制了量子纠缠，但从关联Bell态引发的量子点表现出完全不同的行为。在非马尔可夫体系中，量子点几乎不受CRT的影响，在任意耦合下，量子点的长时间演化都是有限的;而在马尔可夫体系中，强耦合使量子点的长时间演化显著增强。
2013-03-05 quant-ph
Tunable Non-Markovianity for Bosonic Quantum Memristors
本研究针对热库中耦合辅助量子比特的玻色腔模式，提出通过量子比特频率调控动力学非马尔可夫性的方法，发现辅助系统控制等效于时变衰减率，可用于构建具备记忆效应的玻色子量子忆阻器，助力神经形态量子技术发展。
2023-01-31 quant-ph
Protecting a Bosonic Qubit with Autonomous Quantum Error Correction
为了从脆弱的物理量子比特构建通用量子计算机，有效地实现量子纠错（QEC）是一个基本要求和核心挑战。QEC的现有演示是基于离散错误综合征测量和自适应恢复操作的时间表。这些活动例程是硬件密集型的，容易引入和传播错误，并且预计将消耗大规模量子计算机中的绝大多数处理能力。原则上，QEC可以通过定制量子系统内的耗散来自主和连续地实现，但这种策略迄今为止仍然具有挑战性。在这里，我们编码一个逻辑量子比特在薛定谔猫多光子态的超导腔，并证明了一个纠正耗散过程，直接稳定的错误综合征运营商：光子数奇偶校验。仅用连续波控制场实现，这种被动协议实现了对单光子损失的自主校正，并将多光子量子比特的相干时间提高了两倍以上。值得注意的是，QEC是实现在一个温和的硬件设置，既没有高保真度读出，也没有快速的数字反馈，在技术上的复杂性所需的先前QEC演示。与其他误差抑制和相位稳定技术兼容，我们的实验表明，在未来的量子计算架构中，油藏工程作为主动QEC的资源有效的替代或补充。
2020-10-06 quant-ph
Perfect State Transfer, Effective Gates and Entanglement Generation in Engineered Bosonic and Fermionic Networks
我们展示了如何实现完美的量子态转移，并在工程玻色子和费米子网络中的远程站点之间构建有效的两个量子比特门。系统的哈密顿量可以通过选择满足一定条件的本征值谱来确定，这在镜像对称网络中是充分和必要的。有效的双量子比特门的性质取决于费米子和玻色子的交换对称性。对于费米子网络，门是纠缠的（因此对于量子计算是通用的）。对于玻色子网络，虽然门没有纠缠，但它们允许双向同时通信。讨论了玻色子工程网络和费米子工程网络中的纠缠产生协议。
2005-04-10 quant-ph
The $2T$-qutrit, a two-mode bosonic qutrit
本文提出由二元四面体群 $2T$ 的24个相干态张成的双模玻色三量子位 $2T$-qutrit，分析其代数性质、低损耗稳健性，并给出稳定子与逻辑算符。
2023-05-31 quant-ph
Ground-State Entanglement in Interacting Bosonic Graphs
我们考虑一组对应于图$Γ.$顶点的玻色子模。量子隧穿只能沿着$Γ$的边发生，并且存在局部自相互作用项。在系统的基态中分析了一个顶点相对于图的其余部分的量子纠缠作为隧穿幅度$τ.$的函数。$Γ$的拓扑在确定导致最大基态纠缠的隧穿幅度$τ^*$中起着主要作用。而在大多数情况下，人们发现直观预期的结果$τ^*=\infty$，我们表明，它存在一个家庭的图形，其中最佳值的$τ$被推到一个有限的值。我们还表明，对于完全图，我们的二分纠缠提供了有用的见解，在绝缘和超流基态之间的交叉分析
2003-11-10 quant-ph
Oscillating Entropy and Spin Precession in the Ensemble of Qubits Interacting with Thermal Systems
我们提出了一个简单的模型，使我们能够解释振荡熵的物理性质。我们考虑一个量子比特系综与热二能级系统的相互作用。量子比特的熵在零和热系统的熵值之间振荡。我们表明，熵的振荡可以清楚地解释由量子比特的真实或有效自旋的进动。
2018-01-05 quant-ph
Exact Entanglement dynamics in Three Interacting Qubits
受三原子或电子自旋\cite{Barredo:2015,Rosenfeld:2018}相互作用中相干动力学转移的实验研究的启发，本文研究了三量子比特相互作用中的纠缠熵转移。我们解析地计算了系统的波函数、密度矩阵和纠缠度随时间的演化。我们发现初始纠缠的两个量子比特可以交替地将它们的纠缠熵转移到另外两个量子比特对上。从而使相互作用的三个量子比特的动力学演化通过纠缠熵的转移产生真正的三体纠缠态。特别地，三个量子比特之间不同的相互作用赋予了纠缠传输的对称和非对称演化，表现为量子互信息和量子共融。最后，我们讨论了三个里德伯原子的实验方案，以测试这种纠缠动力学转移。
2019-04-03 quant-ph
Hardware-efficient quantum error correction via concatenated bosonic qubits
本研究利用微加工超导电路实现玻色猫量子比特与d=5重复码级联的逻辑存储器，通过噪声偏置CX门维持比特翻转抑制，验证了级联玻色码在硬件高效容错量子计算中的潜力。
2025-03-23 quant-ph
Quantum error mitigation for rotation symmetric bosonic codes with symmetry expansion
本文提出将对称扩展量子误差缓解方法从测量前推广到态制备阶段，仅用一个辅助量子比特和两个受控旋转门即可虚拟制备旋转对称玻色码态，并显著抑制光子损失，提升近期玻色量子计算精度。
2025-06-02 quant-ph
Collapse and Revival of Entanglement between Qubits Interacting via a Quantum Bus
研究了二能级系统（或量子比特）与量子化单模电磁腔（或量子总线）相互作用的Jaynes-Cummings模型的动力学。当量子比特子系统$| ψ\_{attractor} $的状态在很大程度上独立于其初始状态时，拉比振荡的崩溃和恢复之间存在一段时间。这将Gea-Banacloche对一个量子位的发现推广到许多量子位。处于这种“吸引子”状态的量子比特既不与场纠缠，也不相互纠缠，即使它们处于初始状态。随后，量子比特之间的纠缠又恢复了。最后，有人认为，崩溃和复活的纠缠和持久的“非经典性”是一个通用的功能，多量子比特通过“量子总线”相互作用。
2008-09-11 quant-ph
Fluxonium as a control qubit for bosonic quantum information
本文实验研究 fluxonium 作为超导腔控制量子比特，在强色散耦合下实现相干性测量、Fock 态通用控制，并数值展示可消除不良腔非线性的耦合区间。
2025-06-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Qubit-environment Negativity versus Fidelity of conditional environmental states for an NV-center spin qubit interacting with a nuclear environment
我们研究了NV中心自旋量子比特与金刚石晶格中$^{13}$ C同位素部分极化核自旋环境相互作用的量子比特-环境纠缠的演化。我们将其与量子比特指针状态条件下环境状态保真度的演化进行比较，这可以作为区分纯退相场景中纠缠和非纠缠退相干的工具。这两个量在大范围的系统参数的演化过程中显示出显着的一致性，从而得出这样的结论，即量子比特和环境之间产生的纠缠量与联合演化在环境中留下的痕迹成正比。
2019-11-20 quant-ph
Eternally non-Markovian dynamics of a qubit interacting with a single-photon wavepacket
分析了二能级系统（量子比特）与单光子波包相互作用系统的演化过程。结果表明，一个主方程的层次引起相位协变量子比特的演化。输入场的时间关联对量子比特的演化产生了非平凡的记忆效应。结果表明，在共振情况下，只要时间局域生成元是正则的（不显示奇点），量子比特演化就不会显示信息回流。然而，一般来说，生成器可能是高度奇异的，导致复杂的非马尔可夫效应。提供了指数分布的详细分析，其允许说明量子比特演化的所有特征。
2021-11-11 quant-ph
