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
Benchmarking of dynamically corrected gates for the exchange-only spin qubit in $1/f$ noise environment
我们从理论上研究了纯交换自旋量子比特系统中动态校正门对含时噪声的响应。我们考虑具有与$1/ω^α$成比例的频谱的$1/f$噪声，其中指数$α$指示噪声内的相关强度。从随机基准测试的数值模拟中提取了由噪声引起的量子门误差，并比较了未校正操作和动态校正门对超精细噪声的鲁棒性。我们已经发现，对于$α\gtrsim1.5$，动态校正的门提供门误差的相当大的减少，并且这种减少对于实验相关的噪声指数大约是两个数量级。另一方面，没有为$α\lesssim1.5$提供栅极保真度的改进。该临界值$α_c\approx1.5$比单重态-三重态量子比特的情况下的临界值相对更大。对应于动态校正的门的滤波器传递函数也被计算并且与从未校正的脉冲导出的滤波器传递函数进行比较。我们的研究结果表明，动态校正门是有用的措施，以抑制超精细噪声时，操作的交换只量子比特。
2016-10-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
An automated geometric space curve approach for designing dynamically corrected gates
Virginia Tech（弗吉尼亚理工大学）；Virginia Tech Center for Quantum Information Science and Engineering（弗吉尼亚大学量子信息与工程中心）；Error Corp.（Error公司）
本文提出BARQ方法，通过几何空间曲线形式设计动态校正门，解决传统方法中门与噪声鲁棒性之间的权衡问题，提高门保真度。
2025-03-14 quant-ph
Characterising the failure mechanisms of error-corrected quantum logic gates
The University of Sydney（悉尼大学）；University College London（伦敦大学学院）；IBM Quantum, T. J. Watson Research Center（IBM量子T.J.沃森研究中心）；IBM Denmark（IBM丹麦）
本文利用超导量子比特阵列上的重六边形码，研究了噪声对纠错逻辑操作的影响，发现读出期间闲置错误危害最大，并通过低深度线路和稳定性实验揭示了稳定性与存储时间的权衡，最终确定测量噪声是限制逻辑门保真度的主要因素。
2025-04-09 quant-ph
Dynamically corrected gates suppress spatio-temporal error correlations as measured by randomized benchmarking
量子纠错为大规模量子计算机提供了一条道路，但它是建立在对潜在错误特性的挑战性假设之上的。特别是，量子逻辑运算中统计独立误差的数学假设与误差源可能表现出强烈的时间和空间相关性的现实环境不一致。我们目前的实验使用捕获的离子来证明，使用动态校正门（DCG），通常被认为是减少误差幅度，也可以抑制整个量子线路的空间和时间的误差相关性。我们提出了一个第一性原理分析随机基准测试中的错误相关性的表现形式，并通过使用工程错误进行实验验证该模型。我们发现，标准的DCG可以减少错误的相关性由$\sim50\times$，而增加不相关的错误的幅度的一个因素与扩展的DCG持续时间相比，一个原始的门线性缩放。然后，我们表明，在我们的系统中的固有误差的相关特性的修改，通过使用DCGs，符合图片中的DCGs的有效误差谱引起的外部噪声。
2019-09-24 quant-ph
Dynamically Corrected Nonadiabatic Holonomic Quantum Gates
实现容错量子计算的关键在于保持所有量子比特的相干性，从而实现对它们的高保真和鲁棒的量子操纵。其中一个有前途的方法是使用几何相位的通用量子门的建设，由于其固有的鲁棒性对某些类型的本地噪声。然而，由于之前实现的局限性，非绝热完整量子计算（NHQC）的抗噪特性仍需要改进。本文结合动态校正技术，提出了一种具有简化控制的通用NHQC协议，该协议在保留几何量子操作的主要优点的同时，可以极大地抑制伴随的X误差的影响.数值模拟表明，我们的门的性能可以大大优于以往的协议。值得注意的是，当将一个消相干的子空间编码的集体去相位噪声，我们的计划也可以对所涉及的Z错误是强大的。此外，我们还概述了物理实现的协议，是不敏感的X和Z的错误。因此，我们的协议提供了一个有前途的策略，可扩展的容错量子计算。
2021-10-06 quant-ph
Designing dynamically corrected gates robust to multiple noise sources using geometric space curves
针对量子比特受多类噪声影响导致门错误的问题，本文基于空间曲线量子控制形式体系，提出可同时抑制控制场噪声与横向退相噪声的通用控制场设计框架，推导领头阶消噪充要条件并给出实例，揭示了绝热演化与控场误差抑制的关联。
2022-11-23 quant-ph
Dynamically Correcting a CNOT Gate for any Systematic Logical Error
我们推导出一组复合脉冲序列，产生CNOT门和纠正所有系统误差的逻辑子空间内的任意顺序。这些序列适用于任何两量子比特相互作用哈密顿量，并且除了在操作的时间尺度上是恒定的之外，对潜在的噪声机制没有任何假设。我们确实假设可以访问无错误的单量子比特门，因此单量子比特门的缺陷最终限制了可实现的保真度。然而，由于单量子位门在实践中通常具有比双量子位门高得多的量子数，因此这些脉冲序列为广泛的耦合量子位系统提供了有用的动态校正。
2017-04-10 quant-ph
Simulated Randomized Benchmarking of a Dynamically Corrected Cross-Resonance Gate
我们从理论上考虑一个交叉谐振（CR）门实现的脉冲序列提出的Calderon-Vargas和Kestner，物理评论快报。118，150502（2017）。这些序列将系统误差减轻到一阶，但它们的有效性受到单量子位门缺陷的限制。使用附加的微波控制脉冲，可以将有效CR哈密顿量调谐到这些序列最佳操作的状态。这通过减少纠错所需的单量子位操作来提高这些序列的整体可行性。我们通过模拟弱耦合transmons系统的随机基准测试来说明这一点，并表明虽然这种新颖的脉冲序列在transmons的当前技术水平下没有提供优势，但它确实提高了CR门失真与单量子位门失真的缩放。
2021-05-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dynamically corrected gates for an exchange-only qubit
我们提供了分析的复合脉冲序列，执行动态解耦与任意旋转的三重量子点的自旋态编码的量子位。序列的设计尊重现实的实验约束，如严格的非负耦合。同时纠正逻辑错误和泄漏错误。采用短脉冲序列补偿核噪声，采用长脉冲序列同时补偿核噪声和电荷噪声。这项工作中开发的能力为打击目前阻碍仅交换量子位实验的相关噪声源提供了明确的处方。
2013-10-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Controlled-phase Gate using Dynamically Coupled Cavities and Optical Nonlinearities
我们提出了一种在近期可行的光子集成电路中使用体光学非线性在两个光子量子比特之间实现高保真确定性受控相位门的架构。该门通过使用强经典控制场将行进的连续模式光子转换成静止的腔模式来实现，该控制场动态地改变腔波导耦合率。该过程限制了Shapiro [J. Shapiro，Phys.Rev.A，73，2006]和Gea-Banacloche [J. Gea-Banacloche，Phys.Rev.A，81，2010]指出的保真度降低噪声。我们表明，高保真门可以实现与自相位调制在$χ^{\scriptscriptstyle(3)}$材料，以及二次谐波产生在$χ^{\scriptscriptstyle(2)}$材料。对于入射光子波包的固定持续时间，随着存储时间的增加，门保真度渐近地接近1。此外，动态耦合腔使得能够在由于损耗引起的误差和波包失真之间进行权衡，因为损耗不影响发射具有与入射光子相同形状的波包的能力。我们的数值计算结果表明，栅极与$99\%$保真度是可行的，在腔损耗使用铌酸锂$_3$或GaAs的短期改善。
2019-09-12 quant-ph
Transversal Injection: A method for direct encoding of ancilla states for non-Clifford gates using stabiliser codes
容错、纠错的量子计算通常被认为是实现大规模量子算法的关键，这些算法可能会带来极具影响力的科学或商业结果。在容错纠错框架中实现一组通用的量子门操作会受到“不愉快守恒”的影响。一般来说，无论采用什么纠错技术，通用门集合中总是有一个元素携带显著的资源开销-无论是物理量子位，计算时间，还是两者。具体来说，这是由于非Clifford门的应用。一个常见的方法来实现这些门的稳定器代码，如表面码是一个组合的三个协议：状态注入，蒸馏和门隐形传态。这些协议与逻辑运算（如CNOT门）相比会增加资源开销，并为任何纠错量子算法提供量子位资源。在本文中，我们介绍了一个非常简单的协议，以潜在地减少这种开销的非克利福德门：transmittance注入。横向注入在标准编码之前修改稳定器代码中所有数据量子位的初始物理状态，并导致直接准备一大类单量子位状态，包括非克利福德逻辑门的资源状态。初步结果表明，在更大的距离高质量的结晶，并激励对这项技术的进一步研究。
2022-11-22 quant-ph
Universal set of scalable dynamically corrected gates for quantum error correction with always-on qubit couplings
我们构造了一组通用的高保真度量子门，用于稀疏二分格上始终保持伊辛耦合。这些门基于使用整形脉冲的动态解耦序列，它们可以防止低频相位噪声，并且可以在非相邻量子比特上并行运行。这使得它们适合于实现量子纠错与低密度奇偶校验码一样的表面码和它们的有限速率推广。我们通过在自旋链上用$[[4,2,2]]$复曲面程序模拟量子芝诺效应来说明这种结构。
2012-09-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Dynamically corrected gates for qubits with always-on Ising couplings: Error model and fault-tolerance with the toric code
我们描述了如何一个通用的动态校正量子门可以实现任何量子位网络上形成一个稀疏的二分图与始终在伊辛相互作用的整形去耦脉冲序列。这些相互作用总是解耦的，除非它们是双量子位门所需要的。我们解析地研究了在Magnus展开中与所构造的门相关的误差算子，数值地分析了这些误差在小量子比特团簇的么正时间演化中的作用，并给出了大正方形晶格上量子比特高阶误差的界。我们证明了在足够大的复曲面码的情况下，该门集可以用来实现容错量子存储器。
2013-10-07 cond-mat.mes-hall physics.atm-clus physics.comp-ph
Error-corrected Hadamard gate simulated at the circuit level
本文首次在电路级噪声下模拟表面码的逻辑Hadamard门，通过补丁变形的两种畴壁方案实现逻辑X和Z弦交换，优化物理电路并证明其逻辑失败概率与量子存储实验相当，还将SWAP纠错轮编译为仅四层双量子比特门。
2024-06-27 quant-ph
Error-corrected gates on an encoded qubit
为了解决经典难题，量子计算机需要对噪声和退相干的影响具有弹性。在这种容错量子计算机中，必须实时检测和纠正噪声引起的错误，以防止它们在组件之间传播。当应用量子门时，当组件之间的相互作用可能导致错误在整个系统中快速传播时，这一要求尤其相关。然而，大多数容错架构中涉及的大量开销使得实现这些系统成为一项艰巨的任务，这促使人们寻找硬件高效的替代方案。在这里，我们提出了一个多层次的辅助transmon的腔编码的逻辑量子比特，是容错的退相干方面的辅助和编码量子比特制定的门。在存在辅助错误的情况下，我们通过实时检测这些错误并应用适当的校正来保持编码量子位的纯度。我们表明，自然发生的退相干的存在下，减少了两个因素的逻辑门错误，并证明弹性对辅助位翻转和相位翻转通过观察增加能量松弛的门错误的六倍抑制，和四倍抑制，增加失相噪声。结果表明，玻色子逻辑量子比特可以被易错的辅助量子比特控制，而不会继承辅助量子比特的劣性能。因此，纠错辅助门是实现玻色子量子比特完全容错处理的重要一步。
2019-07-29 physics.app-ph quant-ph
Geometric formalism for constructing arbitrary single-qubit dynamically corrected gates
实现高保真的量子控制和减少量子系统与其环境之间的耦合效应是发展量子信息技术的主要挑战。在这里，我们表明，存在一个几何结构隐藏在时间相关的薛定谔方程，提供了一个简单的方法来查看整个解决方案的脉冲，抑制噪声误差在系统的演变空间。在这个框架中，任何对一阶准静态噪声具有鲁棒性的单量子比特门都对应于一个封闭的三维空间曲线，其中实现鲁棒门的驱动场可以从空间曲线的曲率和扭曲中读出。对二阶鲁棒的门与闭合曲线一一对应，闭合曲线在三个相互正交的平面上的投影各自包围消失的净面积。我们使用这种形式主义，以获得新的例子，动态校正门产生的平滑脉冲。我们还展示了如何可以用来分析从数值算法，如GRAPE产生的脉冲的噪声消除特性。对于任意希尔伯特空间维度的量子系统，也存在类似的几何框架。
2019-08-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
The fastest pulses that implement dynamically corrected gates
动态校正量子系统与其环境之间不必要的相互作用对于实现广泛的量子信息技术所必需的高保真量子控制至关重要。在最近的工作中，我们发现了所有可能的驱动场的完整解空间，这些驱动场在执行单量子比特操作时抑制横向准静态噪声误差。这个解决方案的空间生活在一个简单的几何框架，使它能够获得全球最佳的脉冲受一组实验约束，通过解决某些几何优化问题。在这项工作中，我们解决了这样一个几何优化问题，找到最快的脉冲，实现单量子位门，同时消除横向准静态噪声到二阶。由于时间优化的脉冲是不平滑的，我们提供了一种方法，基于我们的几何方法来获得实验上可行的平滑脉冲，近似的时间最优的门速度损失最小。我们表明，在现实的脉冲上升时间的约束存在下，我们的平滑脉冲显着优于序列的基础上理想的脉冲形状，突出的好处，直接建立实验波形的约束动态校正门设计。
2018-03-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dynamical-Corrected Nonadiabatic Geometric Quantum Computation
本文提出一种结合动力学校正技术的非绝热几何量子计算方案，可在单环和双环复合脉冲策略上构造超鲁棒几何门，有效抵抗系统误差和集体退相干误差，为大规模容错量子计算提供新途径。
2023-07-11 quant-ph
Dynamically Optimized Super-Robust Nonadiabatic Holonomic Quantum Gates Based on Superconducting Circuits
提出一种动态优化的超鲁棒非绝热和乐量子计算方案，通过设计动态校正脉冲将误差校正至四阶，结合超导电路无退相干子空间编码，实现了对控制误差和集体相位误差均具鲁棒性的高保真量子门。
2025-09-16 quant-ph
Self-error-corrected hyperparallel photonic quantum computation working with both the polarization and the spatial-mode degrees of freedom
通常，超并行量子计算可以提高量子计算的速度，减少量子资源的大量消耗，抗噪声，简化量子信息的存储。在这里，我们提出了第一个方案的自纠错超并行光子量子计算工作的偏振和空间模式的光子系统的自由度同时。它可以在近乎现实的条件下防止由于不完美的非线性相互作用而发生位翻转错误。利用双面微腔系统中圆偏振光子与量子点中电子自旋之间的非线性相互作用，在近似现实的条件下考虑非理想相互作用，给出了在双光子系统中设计通用超平行光子量子控制非门的方法.它的自纠错模式避免了超并行量子CNOT门中的位翻转错误，保证了其鲁棒保真度，并放宽了对实验的要求。与此同时，这一计划以一种失败的方式运作。同时，我们将这种方法推广到一个多光子系统中，实现了自纠错超并行量子CNOT $^N$门。这些优良的特性使得该方案在未来的光子量子计算和量子通信中具有更大的应用前景。
2018-09-01 quant-ph
Synthesis of Topological Quantum Circuits
拓扑量子计算最近已经证明了它本身是一个非常强大的模型时，考虑大规模的，完全纠错的量子架构。除了其在硬件错误下的鲁棒性之外，它是一种软件驱动的纠错计算方法，硬件只负责创建通用量子资源（拓扑晶格）。该方案中的计算是通过对晶格中的孔（缺陷）进行几何操作来实现的。逻辑量子比特之间的相互作用（量子门操作）通过使用缺陷的特定布置（诸如编织物和结）来实现。我们表明，基于结的拓扑量子门允许高度定期和结构化的实施大型CNOT（受控非）门网络，最终形成的基础上，必须用于纠错算法的纠错原语。我们提出了一系列的算法来优化所得到的结构的面积，从而优化所需的硬件资源的数量。
2013-02-21 quant-ph
Universal set of Dynamically Protected Gates for Bipartite Qubit Networks II: Soft Pulse Implementation of the [[5,1,3]] Quantum Error Correcting Code
我们使用我们先前设计的基于整形去耦脉冲序列的通用量子门集，在具有始终开启的伊辛耦合的单独控制的量子比特网络上，使用单纠错五量子比特码来模拟重复性量子纠错（QEC）。除了充当精确的量子门之外，该序列还提供低频相位噪声的动态解耦（DD）。该模拟涉及在数万个控制脉冲的持续时间内集成六个量子比特的幺正动力学，使用经典的随机相位噪声作为退相干源。组合的DD/QEC协议显着提高了一致性，QEC单独负责一个数量级以上的失真减少。
2015-09-03 quant-ph
Partially Fault-tolerant Quantum Computing Architecture with Error-corrected Clifford Gates and Space-time Efficient Analog Rotations
提出一种结合纠错Clifford门与直接模拟旋转的部分容错量子计算架构，通过省略蒸馏协议和优化状态注入，在早期FTQC设备上实现了现有NISQ、FTQC及经典计算机无法企及的计算规模。
2023-03-23 quant-ph
Fault-tolerant execution of error-corrected quantum algorithms
Quantinuum
本研究展示了在离子阱量子处理器上使用容错组件执行纠错量子算法，验证了容错计算的可行性与性能。
2026-03-04 quant-ph
Benchmarking the ability of a controller to execute quantum error corrected non-Clifford circuits
本文提出首个基准测试，评估经典控制器-解码器系统执行量子纠错非Clifford电路的能力，并揭示低延迟解码前馈是决定系统运行状态与容错量子计算可行性的关键因素。
2025-08-29 quant-ph
Towards a realistic GaAs-spin qubit device for a classical error-corrected quantum memory
基于数值优化的真实器件门和参数，我们研究了砷化镓（GaAs）量子点线性阵列上的相位翻转（重复）代码的性能。我们首先检查的预期性能的代码使用简单的错误模型的电路级和现象学噪声，报告，例如，电路级去极化噪声阈值约为3%。然后，我们使用最大似然和最小权重匹配解码器进行密度矩阵模拟，以研究实际设备移相，读出错误，准静态以及快速门噪声的影响。考虑到量子比特读出误差和移相时间（T2）之间的权衡测量时间，我们确定了一个亚阈值区域的相位翻转代码，位于实验范围内。
2020-02-12 quant-ph
Tunable coupler for realizing a controlled-phase gate with dynamically decoupled regime in a superconducting circuit
超导量子比特之间的可控相互作用是大规模量子计算和模拟的需要。在这里，基于Yan等人的理论提议。[Phys. Rev. Appl. 10，054061（2018）]我们实验证明了一种简单设计和通量控制的可调谐耦合器，通过调节耦合器频率具有连续可调谐性，可以完全关闭相邻的超导量子比特耦合。利用两个量子比特之间通过耦合器的可调谐相互作用，我们实现了一种不同类型的控制相位（CZ）门与“动态解耦制度”，这使得量子比特-量子比特耦合仅在通常的工作点“开”，而在一个量子比特频率进入和离开工作点的调谐过程中动态“关”。该方案不仅有效地抑制了计算子空间的泄漏，而且还允许所获得的两量子比特相位在操作点处是几何的。我们实现了平均CZ门保真度为98.3（0.6），这主要是由量子比特退相干限制。所展示的可调谐耦合器提供了抑制相邻量子比特耦合的理想工具，并且适合于大规模量子计算和模拟。
2020-09-12 quant-ph
Improved Quantum Cost for n-bit Toffoli Gates
基于Barenco提出的实现方法，我们提出了一种n位Toffoli门量子线路，其中一些Toffoli门在其构造中被Peres门所取代.这导致显著的成本降低。我们的主要贡献是一个量子线路，它模拟了（m+1）位Toffoli门与32 m-96基本量子门和一个垃圾位，这是通过不变。本文是我们最近的期刊出版物的更正和扩展版本。
2004-03-05 quant-ph
Decoherence of Dynamically Manipulated Qubits
我们总结了在热玻色子环境中，外控双态量子系统（量子比特）的中短时动力学的退相干研究结果。所开发的近似方案示出的绝热模型与时间相关的门控制，和一个模型与行波门功能。
2006-11-02 quant-ph
Checking the error correction strength of arbitrary surface code logical gates
拓扑量子纠错逻辑门是复杂的。错误链可以在空间和时间中形成，也可以在时空中对角形成。确定给定的逻辑门是否没有导致故障的低权重错误组合是非常重要的。我们报告了一个新的工具Nestcheck能够分析任意的拓扑计算，并确定所需的最小数量的错误，导致失败。
2012-10-16 quant-ph
Dynamical Quantum Error Correction of Unitary Operations with Bounded Controls
最近引入了动态校正门[Khodjasteh和Viola，Phys.Rev.Lett. 102，080501（2009）]作为基于开环哈密顿工程实现消相干保护的量子门的工具。在这里，我们进一步扩展了动态量子纠错的框架，重点阐明在什么条件下可以确保消相干抑制，同时执行一个通用的目标量子门，只使用可用的有界强度控制资源。物理相关的误差模型的明确的建设，包括任意的线性退相干和纯退相量子比特。在一个说明性的非马尔可夫自旋浴设置动态校正门的有效性进行了数值研究，确认预期的保真度性能在很宽的参数范围内。对一类系统控制误差的鲁棒性自动纳入扰动误差制度。
2009-08-13 quant-ph
Enabling Full-Stack Quantum Computing with Changeable Error-Corrected Qubits
针对量子纠错中门非普适性问题，提出CECQ框架，通过代码切换实现可变更逻辑量子比特，解决硬件实现、变更时机及性能优化问题，实验验证其有效性。
2023-10-16 quant-ph
Error-Corrected QRAM Queries with One-Fault-Tolerant \texttt{CSWAP} Gates
Yale University（耶鲁大学）；Amazon Center for Quantum Computing（亚马逊量子计算中心）；University of Toronto（多伦多大学）；Pacific Northwest National Laboratory（太平洋西北国家实验室）
该研究针对QRAM的噪声问题，提出含单容错CSWAP门与局部奇偶校验的低开销保护框架，通过级联码提升QRAM在偏置和擦除主导噪声下的可靠性。
2026-10-14 quant-ph
Fast single-qubit gates for continuous dynamically decoupled systems
本文针对连续动态解耦（CDD）系统提出快速通用单量子比特门，并在对纵向噪声敏感的transmon超导电路上实现0.9947保真度，为高保真量子操作提供新工具。
2024-12-16 quant-ph
Toward Constructing a Continuous Logical Operator for Error-Corrected Quantum Sensing
针对量子传感需连续信号但Eastin-Knill定理限制容错连续逻辑算符构建的问题，提出连续逻辑z轴旋转设计协议并应用于Steane码，经Knill-Laflamme条件验证其不具容错性，同时指出该方法在更多或更大距离量子比特编码中有望成功。
2023-05-03 quant-ph
Optimizing nonadiabatic geometric quantum gates against off-resonance error by dynamical correction in a silicon-based spin qubit
几何量子门通过使用几何相位来执行，使得它们对由于固有的全局属性而引起的脉冲幅度误差特别鲁棒。然而，在许多系统中，例如基于硅的自旋量子比特，非共振误差是主要的噪声，其可以引起失相并且对于几何门来说总是难以处理。因此如何处理非谐振误差对几何门的应用具有重要意义。\emph{Phy. Rev. Appl. 16, 044005 (2021)}的最新研究表明，通过在演化路径中插入两个$π$脉冲动态校正序列，完整量子门可以有效地抑制脉冲幅度误差，但对非共振误差仍然无效.受这项工作的启发，我们结合使用动态校正和路径设计的技术。令人惊讶的是，我们发现，通过挑选一个特定的进化路径插入只有一个$π$脉冲动态校正序列，所获得的优化几何门是强大的非共振错误，假设噪声是静态的。进一步，通过考虑硅中真实的$1/f$型噪声计算滤波函数，相关结果表明，优化后的几何门的性能同样优于传统的几何门和未使用几何相位构造的朴素动态门.结果表明，动态校正是改善几何门的有力工具。
2023-01-09 quant-ph
Pulse-controlled quantum gate sequences on a strongly coupled qubit chain
我们提出了一个选择性的动态解耦方案上的永久耦合的量子位链与XX型相互作用，这是能够动态抑制链中的任何耦合，通过施加序列的本地脉冲的个人量子位。我们证明，高保真的单和双量子位门可以通过这个过程来实现，并且可以通过单独的脉冲控制来实现门的序列。我们讨论了我们的模型的适用性和物理限制，特别是强耦合超导磁通量子比特。由于动态修改通量量子位之间的耦合具有挑战性，因此它们是我们方法的自然候选者。
2015-10-16 quant-ph
Crosstalk error correction through dynamical decoupling of single-qubit gates in capacitively coupled singlet-triplet semiconductor spin qubits
除了磁场和电荷噪声对自旋量子比特操作产生不利影响外，在多个耦合的单重态-三重态量子比特之一上执行单量子比特门提出了一个新的挑战-串扰，这在任何多量子比特量子计算架构中都是不可避免的（并且必须最小化）。我们开发了一组动态校正的脉冲序列，其被设计为消除两种类型的噪声的影响（即，场和电荷）以及对前导阶的串扰，并为所有24个单量子位Clifford门的这些校正序列提供参数。然后，我们提供了一个估计的误差作为噪声和电容耦合的函数，比较我们的校正门的保真度，其未校正的版本。在当前工作中提出的动态纠错协议对于下一代单重态-三重态量子比特设备是重要的，在下一代单重态-三重态量子比特设备中，许多量子比特之间的耦合将变得相关。
2018-01-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Logical operations with single x-ray photons via dynamically-controlled nuclear resonances
从理论上研究了利用共振光核相互作用实现偏振编码x射线的逻辑运算。我们表明，通过共振散射核和快速旋转的核超精细磁场来控制输出光子的偏振，单量子比特逻辑门可以模拟。可以采用第二控制量子位来触发磁场旋转，从而允许用于X射线光子的受控非门的若干实现选择。
2015-06-01 quant-ph
Scalable Fluxonium-Transmon Architecture for Error Corrected Quantum Processors
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen Nürnberg（埃尔朗根-纽伦堡大学）
提出由交替的fluxonium和transmon量子比特经可调耦合器连接的混合架构，实现零串扰与可扩展性，并设计出高保真CZ门，利用fluxonium作数据比特、transmon作测量辅助比特以实现纠错。
2026-10-09 quant-ph
Gain-Assisted and Dynamically Controlled Optical Bistability for Quantum Logic Gate Applications
研究N型四能级冷原子系统中探测场的传播，通过相干控制实现透明与增益切换，利用增益降低光学双稳态阈值，结合轨道角动量结构化光定制特性，提出实现受控非门的理论方案，为量子逻辑应用提供支撑。
2025-08-25 quant-ph
A Regular Representation of Quantum Circuits
我们提出了一个量子线路表示，它完全由量子比特初始化（I）、受控非门网络（C）和关于不同基的测量（M）组成。ICM表示是有用的优化量子线路，包括隐形传态，这是所需的容错，纠错量子计算。隐形传态的非确定性本质要求在电路执行期间有条件地引入校正量子门和附加的辅助器件。因此，标准的优化目标，门数和电线的数量，是没有明确定义的一般基于远程传输的电路。电路到ICM表示的变换为在实际硬件模型中最终实现之前优化所需的精确容错、纠错电路提供了规范形式。
2015-09-14 quant-ph
Agnostic Dynamical Decoupling for Single-Qubit Gates
Fujitsu Research of America, Inc（富士通美国研究院）
本文提出一种设计平滑单量子比特控制脉冲的方法，实现所需门并抑制未知静态误差源的影响。该方法通过辅助矩阵展开和正交基函数参数化控制传播器，利用代数正交性和等范数约束实现解耦，有效抑制第一阶误差。
2026-03-13 quant-ph
DAPO-QAOA: An algorithm for solving combinatorial optimization problems by dynamically constructing phase operators
针对QAOA相位算子中双量子比特门过多的问题，本文提出DAPO算法，利用前层输出和邻域搜索动态构造相位算子，在MaxCut和NAE3SAT上以66%的RZZ门用量实现了更高的近似比。
2025-02-06 quant-ph
Compiling gate networks on an Ising quantum computer
在这里，我们描述了一个简单的机械程序编译成自然门（脉冲和延迟）的伊辛量子计算机的量子门网络。目的不一定是产生最有效的脉冲序列，而是开发一种可以在大型自旋系统中轻松实现的高效编译算法。关键的观察结果是，并不总是需要重新聚焦自旋系统中所有不需要的耦合。相反，可以简单地跟踪耦合演化，然后在稍后的时间进行校正。虽然在NMR语言中描述，但该算法适用于基于伊辛耦合的任何量子计算机设计。
2005-06-01 quant-ph
Quantum Error-Corrected Memories Keep Proper Time
Centre for Quantum Software and Information, University of Technology Sydney（悉尼科技大学量子软件与信息研究中心）
该研究证明量子纠错不会消除时间膨胀效应，而是将固有时间差编码为相对相位旋转，并可在特定离散相位下转化为确定性逻辑门，为连接容错量子信息与相对论时钟提供了平台。
2026-10-05 gr-qc quant-ph
Suppressing decoherence of quantum algorithms by jump codes
在实际非理想条件下，研究了跳变码的稳定性。为此目的，帐篷映射的量子算法被分解成一个通用的一组哈密顿量子门，确保完美的校正自发衰变过程在理想的情况下，即使它们发生在门操作。本文提出了一种纠缠门，它能使任意两个不同纠错码空间的逻辑量子比特纠缠在一起。在此门的帮助下，影响不同码空间的物理量子比特的同时自发衰变过程可以被校正，并且退相干可以被显著抑制。
2005-06-05 quant-ph
Error correction for gate operations in systems of exchange-coupled singlet-triplet qubits in double quantum dots
提出了一种校正交换耦合单重态-三重态半导体双量子点量子比特中串扰和噪声引起的误差的方案。虽然交换耦合允许耦合强度独立于量子位内交换耦合进行控制，但也存在泄漏问题，这必须得到解决。我们表明，如果一个大的磁场差异存在于两个量子比特之间，泄漏被抑制。然后，我们开发脉冲序列，纠正串扰和噪声引起的错误，并提出参数描述他们的24个克利福德门。我们确定的不忠作为一个函数的错误诱导项的未校正和校正门，并表明我们的校正脉冲序列减少了几个数量级的错误。
2018-07-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Noise-resistant control for a spin qubit array
我们开发了一个系统的方法进行校正门操作的交换耦合的单重态-三重态量子比特阵列中存在的波动核Overhauser场梯度和电荷噪声。我们提出的单量子位控制序列具有简单的形式，相对较短，并且当也在量子位间交换链路上实现时形成校正的CNOT门的构建块。这是通过促进低于单量子位和多量子位门操作的量子纠错阈值的误差减少，在基于量子机的架构中实现大规模量子计算的关键一步。
2013-04-11 cond-mat.mes-hall 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
Fault Tolerant Non-Clifford State Preparation for Arbitrary Rotations
量子纠错是在有噪声量子硬件上进行实际量子计算的重要组成部分。然而，对纠错量子位的逻辑操作需要显著的资源开销，特别是对于高精度和高保真度的非Clifford旋转门。为了解决这个问题，我们提出了一个基于后选择的算法，有效地准备资源状态的门隐形传态。我们的算法实现了容错，演示了指数抑制逻辑错误与代码的距离，它适用于任何稳定器代码。我们提供了分析推导和数值模拟的保真度和成功概率的算法。我们基准的方法上的表面码，并显示了一个因素的100至10,000减少的空时开销相比，现有的方法。总的来说，我们的方法提供了一个有希望的路径，以减少对纠错和噪声的中等规模量子计算机上的量子算法的资源需求。
2023-03-30 quant-ph
Demonstration of two-dimensional connectivity for a scalable error-corrected ion-trap quantum processor architecture
Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心）；RWTH Aachen University（亚琛工业大学）；Infineon Technologies Austria AG（英飞凌奥地利有限公司）；Alpine Quantum Technologies GmbH（阿尔卑斯量子技术有限公司）；Austrian Academy of Sciences（奥地利科学院）
针对大规模量子计算机构建中量子比特数量增加与连通性保持的矛盾，本文演示了量子弹簧阵列（QSA）架构的二维连通性，验证了其耦合特性、相干性及射频控制能力，并提出并行门构造与纠错映射，推进了可扩展纠错离子阱处理器的发展。
2025-09-02 quant-ph
Steering paths mid-flight for fault-tolerance in measurement-based holonomic gates
University of Southern California（南加州大学）
本研究提出了一种通过实时反馈校准霍诺尼克路径的容错方法，以实现测量基霍诺尼克门的高可靠性。
2026-03-03 quant-ph
