Preparation of Logically Labeled Pure States with Only Two Turns for Bulk Quantum Computation
在量子信息处理中，量子态的制备与量子操作和测量具有同等重要的作用。以往的制备体量子计算初始态的方法都存在着不可避免的缺点，如需要多次实验，导致信号丢失，或者需要具有限制性结构的分子。在$n$耦合自旋的希尔伯特空间中，引入三种量子电路制备（$n-1$）量子比特的赝纯态，只需要一个辅助自旋的辅助和两个与$n$无关的实验.没有梯度场有效地避免了信号的减少。我们的方法对所用分子的结构没有特殊要求。为了更全面地测试这些方法，我们实验演示了使用异质2量子比特和同质4量子比特核磁共振量子信息处理器制备标记赝纯态。
2017-06-25 quant-ph
Preparation of pseudo-pure states by line-selective pulses in Nuclear Magnetic Resonance
提出了一种在液体核磁共振（NMR）中制备自旋系统赝纯态的新方法，并进行了实验验证。同时应用适当连接的线选择脉冲和场梯度脉冲技术，我们在一次实验中非常有效地直接获得了两个量子比特的所有伪纯态。以这种方式制备的伪纯态的信号强度与时间平均的信号强度相同。我们的方法适用于具有任意数量量子比特的系统。作为一个应用实例，我们还对用我们的方法制备的伪纯态$\mid 00>$进行了高度结构化的搜索算法--Hogg算法。
2000-12-09 quant-ph
Deterministic preparation of non-classical states of light in cavity-optomechanics
由于光场与机械振子之间的非谐相互作用，腔光力学是产生非高斯量子态的理想平台，但正是这种相互作用也阻碍了光场纯态的制备。在本文中，我们推导出一个驱动协议，有助于利用非谐相互作用的状态准备，并确保光场的状态保持接近纯。这将使光子福克态或相干叠加的确定性准备。
2021-12-02 quant-ph
On the Preparation of Pure States in Resonant Microcavities
本文采用初始辐射场为一般纯量子态的Jaynes-Cummings模型，研究了共振微腔中辐射场（R）和二能级原子（A）的时间演化.利用Cauchy-Schwarz不等式和Poisson重算技术，证明了原子的{ \it完美}相干性一般是不可能实现的.然而，原子和辐射场在传统上被称为"坍缩区“的中间的纯态$|ψ>_A\otimes|ψ>_R$中是良好的近似，与原子的初始状态无关，只要辐射场的初始纯态具有充分峰值化的光子数概率分布和在该峰值附近不显著变化的相位差。本文导出了原子约化密度矩阵的近似解析表达式，其中$ρ_{A}(t)$是原子的约化$\Tr[ρ^2_{A}(t)]$。我们还证明了在相当一般的情况下，初始纠缠纯态将解纠缠到纯态$|ψ>_{A\otimes R}$。
2003-01-27 quant-ph
Application of simultaneous and continuous measurement of noncommutative observables: Preparation of the pure ideal quadrature-squeezed state by feedback control
作为我们在前一篇文章[C。Jiang和G. Watanabe，Phys.Rev.A102，062216（2020）]，我们提出了一种方案，通过基于这种类型的非对易正交可观测量的反馈控制，在一维谐振子系统中产生纯理想正交压缩态。我们发现，通过适当地设置测量和反馈控制的强度，可以产生具有任意压缩度的纯理想正交压缩态。这与基于单观测量测量和反馈控制的方案相反，在该方案中，仅产生具有压缩测量正交的非理想压缩态。
2022-02-19 cond-mat.stat-mech quant-ph
Deterministic remote preparation of arbitrary photon polarization states
提出了一种利用纠缠、局域操作和经典通信的光子偏振量子比特态的确定性远程态制备方案。通过消耗一个最大纠缠态和两个经典比特，可以在远程位置确定性地制备任意（纯或混合）量子比特态。我们通过远程制备12个纯态和6个混合态的实验证明了这个方案。期望状态和实现状态之间的有序度均高于0.99，平均值为0.9947。
2009-09-14 quant-ph
Spatially Encoded Pseudo-Pure States for NMR Quantum Information Processing
通过液态NMR光谱的量子信息处理使用伪纯态来模拟真实纯态的演化和观察。本文介绍了一种制备赝纯态的新方法，它涉及到选择与感兴趣的自旋系统相关的辅助自旋的空间标记态。这允许一个一般的程序，以准备任何数量的自旋的伪纯态，所施加的限制，从选定的子系综的信号的损失。通过13 C标记的丙氨酸的碳和质子核磁共振证明了单一伪纯态的制备。通过明智地选择磁场梯度，该方法还允许在N+1自旋系统中以独立的空间模式编码高达2^N个伪纯态。快速编码和解码方案的准备，这样的空间标记的伪纯态。
2000-05-17 quant-ph
Quantum statistics via perturbation effects of preparation procedures
我们研究了这样一个问题：在基本粒子的纯微粒模型中，概率的量子干涉是否可能得到解释？我们证明，（考虑到扰动影响的测量和准备程序），我们可以得到$\cosθ$ -扰动（干扰项）的概率规则连接准备程序的纯微粒对象。一方面，我们的研究表明，在所谓的“量子概率”中没有什么特别的：正确选择统计系综提供了逃避所有“病理学”的可能性。另一方面，我们发现，标准的三角干涉的替代品（观察，特别是在量子力学）是不是唯一的可能性，以扩展（干扰）的传统概率规则添加的替代品。还有两个其他的概率规则，连接三个准备程序：双曲线和超三角干涉。
2001-03-13 quant-ph
Optimal local preparation of an arbitrary mixed state of two qubits. Closed expression for the single copy case
本文考虑了从纠缠纯态$ψ$出发，仅利用局域操作和经典通信辅助，制备任意两比特混合态$ρ$的{ \em single}拷贝的问题.我们给出了所需最小纯态纠缠量的解析表达式，并描述了相应的局域策略。我们还研究了最佳概率概括的前一个过程。
2000-03-01 quant-ph
Ontological models, preparation contextuality and nonlocality
近年来，运算理论的本体模型框架引起了人们的极大兴趣。在这个框架下，关于量子态实在性的争论变得更加精确。在这个框架中引入广义的上下文性概念，证明了量子比特的完全混合态是\emph{preparation contextual}。有趣的是，这种新的思想准备上下文已被用来证明非局部性的一些$ψ$ -认知模型，而不使用任何贝尔不等式。特别地，非最大$ψ$ -认知模型的非定域性已经从最大混合量子比特的制备上下文性和两个量子比特的最大纠缠态的薛定谔可操纵性中得到了证明[Phys. Rev. Lett { \bf 110}，120401（2013）]。在本文中，我们表明任何混合状态都是上下文准备。然后，我们表明，任何二分纯纠缠态的非定域性，施密特秩二，从准备上下文和可操纵性提供了一定的条件下，我们施加一定的认识基础的本体论模型。更有趣的是，如果纯纠缠态的Schmidt秩大于2，那么它的非定域性在不需要任何进一步的认识性条件的情况下也成立。因此，我们的结果建立了一个更强的非定域性和制备上下文之间的联系，揭示了任何两体纯纠缠态的非定域性，而无需使用任何贝尔型不等式。
2014-09-18 quant-ph
Adiabatic state preparation from general initial states
IBM Quantum, IBM T. J. Watson Research Center（IBM量子，IBM托马斯·J·沃森研究中心）；ExxonMobil Corporate Strategic Research（埃克森美孚企业战略研究部）；IBM Quantum, IBM Research Almaden（IBM量子，IBM阿尔马登研究中心）
本文提出从一般初始波函数出发的绝热态制备启发式方法，通过近似父哈密顿量构造绝热路径，并成功应用于水和亚甲基基态模拟。
2025-11-07 quant-ph
A convenient method to prepare the effective pure state in a quantum ensemble
提出了一种简便的制备有效纯态的方法|00... 0><0. 00|在量子系综中有任意数量的量子比特。该制备基于时间平均（Knill，Chuang和Laflamme，Phys.Rev.A57，3348（1998））。将制备有效纯态的量子线路设计成统一的系统形式，并将其完全分解为一系列单量子位量子门和双量子位对角量子门的乘积。该制备方法可方便地在NMR量子计算机上编程实现。
2000-08-23 quant-ph
Peculiarities of qubit initial-state preparation by nonselective measurements on an overcomplete basis
我们考虑了量子比特初始状态的准备，由于非选择性测量的过完备的基础上，当结果的数量$N=3$。具体而言，我们选择了退相模型，并应用测量后状态的条件，以确保在系统演化的初始阶段逐渐增强相干性。结果表明，与采用$N=2$的von Neumann-Lüders投影方案相反，在一般情况下，量子比特的最混合测量后状态可以依赖于浴温度。这个显著的特征允许人们考虑开放量子系统的“温度控制”初始纯化。我们还考虑了几种重复的非选择性测量的观点，最终的系统净化和分析的重要特点，这样的计划。
2015-11-16 quant-ph
Exploring the limits of multiplexed photon-pair sources for the preparation of pure single-photon states
基于非线性光学的当前预示单光子源以概率方式操作。为了构建基于单光子使用的量子增强器件，需要紧凑、交钥匙和确定性的源。一种可能的解决方案是多路复用多个源以增加单光子产生概率，并且这样做减少了从独立源同时递送大量光子的等待时间。先前已经表明，在理想情况下，17个多路复用源允许确定性地产生预示的单光子[Christ和Silberhorn，Phys.Rev.A85，023829（2012）]。在这里，我们扩展这种分析，包括探测器的效率低下和光子损失的一些多路复用源使用各种不同的探测器预示的不良影响。我们比较了这些系统的固定信噪比，以允许直接比较的性能，为现实世界预示的单光子源。
2014-09-08 quant-ph
Indirect control with quantum accessor: coherent control by initial state preparation
这是我们关于量子存取器辅助的间接量子控制的系列论文中的第二篇。本文提出并研究了一类新的基于存取子初态制备的间接量子控制（IDQC）方案。在本方案中，在适当地准备了存取器的初始状态之后，通过反复地接通和断开系统与存取器之间的交互来控制系统。这与我们第一篇论文中的协议不同，在第一篇论文中，我们操纵受控系统和访问器之间的交互。我们证明了所提出的间接控制方案的受控系统的可控性。最后，我们以两个自旋耦合量子位为例，说明了该方案的具体控制过程和可控性。
2007-12-13 quant-ph
Deterministic remote preparation of an arbitrary qubit state using a partially entangled state and finite classical communication
提出了一种确定性远程态制备（RSP）方案，利用部分纠缠态和有限经典通信来制备任意量子比特（包括纯量子比特和混合量子比特）.据我们所知，我们的计划是第一个符合这一类别的RSP计划。Berry提出的另一个RSP方案具有相似的特征，但只能用于制备任意的纯量子位。即便如此，我们的方案在同等条件下每个准备好的量子比特节省了大约1比特的经典通信。当使用最大纠缠态时，我们方案的经典通信是2比特，这与Lo关于资源成本的猜想一致。此外，爱丽丝可以在我们的RSP方案和标准的隐形传态方案之间切换，而不需要让鲍勃知道，这使得量子信道多用途。
2016-04-29 quant-ph
Efficient optimization of state preparation in quantum networks using quantum trajectories
波函数蒙特卡罗方法，也被称为“量子跳跃轨迹”的使用，允许通过独立地跟踪许多纯态“轨迹”的演化来有效地模拟开放系统。这种方法非常适合现代高度并行计算机的模拟。在这里，我们表明，克罗托夫的方法的数值最优控制，不像其他人，可以修改以一种简单的方式，使其成为完全平行的纯状态，而不会失去其有效性。这为寻找开放量子系统和网络的最优控制协议提供了一种高效的方法。我们将这种方法应用于在由单向链耦合的系统组成的网络中产生纠缠态的问题。我们表明，由于存在一个暗态子空间的网络中，近最优的控制协议，可以找到这个问题，通过只使用一个单一的纯状态轨迹的优化，进一步提高了效率。
2018-08-20 quant-ph
Simple state preparation for contextuality tests with few observables
我们考虑任何noncontextuality不等式，和状态准备计划，其中包括在执行任何冯诺依曼测量的任何初始状态。对于一个不等式并不总是满足，希尔伯特空间的尺寸大于一个值指定的不等式，我们确定的必要和充分条件的存在的可观的不平等是违反后的准备过程。对于一个没有零本征值的初始状态，总是存在这样的观测量，并且这些观测量与这个状态无关。
2016-05-09 quant-ph
Preparation information and optimal decompositions for mixed quantum states
考虑一个系统及其环境的联合量子态。对环境的测量导致系统状态的分解。使用算法信息论，我们定义了一个纯或混合状态在一个给定的分解的准备信息。然后，我们定义一个最佳的分解分解的平均准备信息是最小的。最优分解的平均准备信息表征了系统-环境相关性。我们讨论了上述概念的性质和应用，并给出了几个例子。
2000-02-09 quant-ph
Preparation and coherent manipulation of pure quantum states of a single molecular ion
原子和原子离子的激光冷却和捕获已经导致了许多进步，包括对物质的奇异相的观察、精密传感器和最先进的原子钟的发展。分子中相同水平的控制也可能导致深刻的发展，例如受控化学反应和基础理论的灵敏探针，但分子中的振动和旋转自由度对控制其量子力学状态构成了巨大的挑战。在这里，我们使用量子逻辑光谱（QLS）的制备和无损检测的分子离子的量子力学状态。我们开发了一种通用的技术，使光泵浦和制备的分子到一个纯粹的初始状态。这允许在单个离子（这里是CaH+）中观察高分辨率光谱和相干现象，如拉比跳跃和拉姆齐条纹。该协议需要一个单一的，远离共振激光器，这不是特定的分子，使许多其他分子离子，包括多原子物种，可以用相同的方法在同一设备中通过改变分子源处理。与离子阱提供的长询问时间相结合，可以以前所未有的控制和精度研究宽范围的分子离子，这代表了向拟议应用（例如精密分子光谱学、基础物理学的严格测试、量子计算和分子动力学的精密控制）迈出的关键一步。
2017-02-25 physics.atom-ph physics.chem-ph quant-ph
Remote state preparation using non-maximally entangled states
我们提出了一个方案，在接收者知道$θ$的情况下，利用最小经典比特和先前共享的非最大纠缠态，可以远程制备任何纯量子比特$|ϕ=\cosθ|0+\sinθe^{i\varp hi}|1$.有几种方法可以用来检查必要的纠缠资源和可实现的保真度之间的权衡。
2004-10-25 quant-ph
The role of preparation in quantum process tomography
在最近的一封信中，我们中的一个人指出了量子实验准备程序的差异如何导致实验结果的重大差异。这种差异源于系统与环境之间的初始相关性。因此，任何容易受到环境影响的量子实验都必须精心准备。在本文中，我们研究量子过程层析成像在这方面。我们建议几个实验设置，其中初始状态的准备在实验的最终结果中起着作用。我们表明，通过研究的线性度和积极性所产生的地图，实验者可以确定系统和环境之间的初始相关性的性质。
2009-04-29 quant-ph
Multi-qubit quantum state preparation enabled by topology optimization
该研究利用拓扑优化逆向设计纳米光子腔，实现多量子比特纯态的高保真制备，通过最大化耗散耦合产生纠缠，为量子模拟与传感提供新途径。
2024-05-27 cond-mat.other quant-ph
Robustness of the quantum Mpemba effect against state-preparation errors
Queen’s University Belfast（贝尔法斯特女王大学）；Università degli Studi di Palermo（巴勒莫大学）
研究分析了量子迈珀马效应在存在初始态制备误差时的鲁棒性，发现开放系统动力学模型对噪声敏感，而U(1)对称随机幺正电路的对称性恢复具有鲁棒性，误差反而能增强效应。
2026-04-13 quant-ph
Three-Qubit State Preparation: Classification and Explicit Circuits
Kangwon National University（江原国立大学）；Electronics and Telecommunications Research Institute（电子电信研究所）
本文提出一种确定性框架用于制备任意三量子比特纯态，通过分类三量子比特态类型并设计显式电路实现态制备，电路参数基于 Schmidt 分解系统确定。
2026-03-01 quant-ph
Quantum states and knowledge: Between pure states and density matrices
在这篇文章中，我将介绍密度矩阵和它们的制备知识之间的微妙相互作用，我将论证有必要考虑一种介于纯态和密度矩阵之间的新型量子态。
2018-11-13 quant-ph
Preparations and Weak Quantum Control can Witness non-Markovianity
最初与环境相关的系统的动力学几乎总是非马尔可夫的。因此，重要的是要通过实验验证这种初始相关性，并在物理现实环境中见证它们。一种这样的设置是弱场相位控制，其中寻求通过成形的弱激光脉冲的相位来控制化学反应。在这篇手稿中，我们展示了如何将弱量子可控性与量子准备相结合，以见证系统与环境之间的初始相关性。此外，我们展示了如何弱场相位控制可以应用到见证时，量子回归公式不适用。
2018-03-22 quant-ph
Quantum Walks with Dynamical Control: Graph Engineering, Initial State Preparation and State Transfer
量子行走是研究相干输运现象的一个成熟模型，为量子信息理论提供了一个通用平台。动态地影响步行者的进化为研究各种应用提供了高度的灵活性。在这里，我们提出了时间复用有限量子行走的可变大小，非定域输入态的制备和它们的动力学演化。作为进一步的应用，我们实现了一个任意输入状态到两个不同输出模式的状态转移方案。所提出的实验依赖于时间复用量子行走的完全动态控制，其中包括可调节的硬币操作以及灵活配置底层图形结构的可能性。
2016-06-21 quant-ph
Deterministic Preparation of Dicke States
迪克状态$|D_k^n\rangle$是所有$n$量子比特状态与汉明权重$k$的等权重叠加（即，长度为$n$的所有字符串在二进制字母表上恰好具有$k$ 1）。迪克态是一类重要的纠缠量子态，其尤其用作组合优化量子算法的起始态。我们提出了一种制备Dicke态的确定性量子算法。作为量子线路实现，我们的方案使用$O(kn)$门，具有深度$O(n)$，并且不需要辅助量子位。我们的方法的电感性质允许线性深度准备任意对称纯态和-在反向使用-产生一个quasilinear-depth电路有效压缩的量子信息的形式对称纯态，改善现有的工作需要二次深度。所有这些属性甚至适用于线性最近邻架构。
2019-04-15 cs.DS quant-ph
A theoretical analysis of experimental open quantum dynamics
近年来，系统及其环境的初始关联态的动力学映射形式有了很大的发展。基于其中的一些结果，我们研究了系统和环境的初始关联态的量子过程层析成像。这超出了通常的假设，即系统的状态和环境最初不相关。由于量子过程层析成像是一个实验过程，我们最终不得不研究开放量子实验的输入态准备的作用。对一般的制备过程提出了理论，并对两种制备过程进行了详细的研究。具体而言，我们研究了随机准备过程和投影准备过程，并将其应用于量子过程层析成像。这两个准备过程描述了如何去关联.....
2009-03-16 quant-ph
Initial state preparation with dynamically generated system-environment correlations
开放量子系统的动力学对系统和环境之间初始关联的依赖性是一个非常重要但却知之甚少的课题。为了技术上的方便，大多数先前的研究假设可因子分解的初始状态，其中系统和它的环境是不相关的，但这些条件是不太现实的，并引起特殊的行为。一个明显的特征是在系统与其环境接触之后立即快速建立或突然震动物理量。其根本原因是系统与环境之间的关联性和耦合性初始失衡。在这篇文章中，我们明确地展示了如何通过适当调整相关性和/或耦合来避免这些非物理行为，用于理论和实验兴趣的设置。我们提供简单的分析结果，出现在线性（而不是仿射）主方程因式分解的初始状态的数量。
2011-01-13 quant-ph
PureMagic: A Dynamic Scheduler for Lattice Surgery
Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）
针对表面码容错量子计算中魔法态制备的随机性问题，提出动态调度器PureMagic，通过复用辅助块进行路由和培育，消除专用总线，实现近最优资源利用。
2026-07-22 quant-ph
Unconditional preparation of entanglement between atoms in cascaded optical cavities
我们提出了一个方案，使囚禁在不同高精细度光腔中的原子的内部态无条件纠缠。该方案在级联腔QED中使用量子库工程技术，并在腔之间产生理想（无损）耦合的纠缠纯态。高纠缠态也被证明是可能的实现腔QED参数和非理想耦合。
2003-07-08 quant-ph
Quantum circuit synthesis for the preparation of arbitrary and highly sparse mixed quantum states
National Taiwan University（台湾大学）；National Center for Theoretical Sciences（国家理论科学中心）
本文提出两种电路合成方法，用于准备任意和高度稀疏的混合量子态，通过Cholesky分解提升预处理效率和电路复杂度，同时引入不完全Cholesky分解与阈值丢弃来构造高保真度的近似目标密度矩阵。
2026-05-17 quant-ph
Remote Preparation of a Qudit Using Maximally Entangled States of Qubits
利用二能级Einstein-Podolsky-Rosen态，可以精确地或概率地将量子比特的已知量子纯态远程制备到量子比特的粒子群上。我们提出了一个协议，这种远程状态的准备。我们主要研究了赤道态和实希尔伯特空间态系综的远程制备。特别地，实Hilbert空间中的一类量子态被证明是远程可信准备的，而不受输入空间维数的限制。
2006-03-06 quant-ph
Macroscopic Pure State of Light Free of Polarization Noise
完全非偏振光的制备似乎很容易：一个日常的例子是阳光。如果光必须处于纯粹的量子态，就像大多数量子技术应用所要求的那样，那么这项任务就困难得多了。到目前为止，所获得的光的纯量子态要么是偏振态，要么在极少数情况下表现出隐藏的偏振态：即使它们的强度对偏振变换是不变的，高阶矩却不是。我们实验证明了制备的宏观单重态贝尔，这是纯粹的，完全非偏振，并没有偏振噪声。同时波动抑制在三个斯托克斯观测低于散粒噪声限制的证明，开放的角度无噪声偏振测量。所示的状态是不变的偏振变换。这种强大的高度纠缠的各向同性态有望在光子量子技术中提供重要的应用。
2010-11-08 quant-ph
Efficient state preparation for a register of quantum bits
我们描述了一个量子算法，以准备一个量子计算机的寄存器的保真度任意接近1的任意纯态。我们的算法是基于Grover的量子搜索算法。对于具有适当有界振幅的状态序列，该算法需要在量子比特数量上为多项式的资源。这种状态序列在量子寄存器中编码经典概率分布的问题中自然出现。
2005-11-22 quant-ph
Robust preparation and manipulation of protected qubits using time--varying Hamiltonians
我们表明，它是可能的初始化和操纵在一个确定性的方式保护量子位使用时变哈密顿量。利用系统的对称性，我们预测的初始化和操作过程中的噪声的影响。这些预测与数值模拟结果吻合较好。我们的研究表明，拓扑保护在现实的实验条件下仍然有效。
2011-06-20 quant-ph
Decoherence suppression via environment preparation
为了保护量子系统不受与环境相互作用引起的退相干的影响，我们研究了允许系统无退相干演化的环境初态的存在性。对于两态系统与动力学环境相互作用的模型，我们证明了这种状态存在的充要条件是相互作用和自演化哈密顿算子共享一个本征态。如果状态准备退相干是不可能的，我们表明，初始状态最小化退相干的结果从一个微妙的环境和相互作用之间的妥协动态。
2009-08-06 quant-ph
Dependence on state preparation of noise induced effects in multiqubit systems
多量子比特系统受外界噪声扰动时会产生退相干、随机共振和反共振以及噪声屏蔽等效应。我们调查如何出现这些影响的解纠缠时间取决于系统的初始准备。我们目前的结果为2，3和4量子比特链在各种安排，并观察到一个明确的依赖于状态空间的初始几何形状和噪声的位置的组合。最后，我们看到，温度可以发挥建设性的作用，这些噪声引起的影响的控制。
2013-03-29 quant-ph
Preparation of states in open quantum mechanics
我们研究开放量子力学的态制备。对于初始与环境相关的非马尔可夫系统，准备过程的影响是非平凡的。这是由于通过与系统的相关性和对系统的准备行为对环境状态产生的间接影响。我们给出了三个具体的制备过程的例子来阐明我们的主张。
2010-12-08 quant-ph
Effects of initial system-environment correlations on open quantum system dynamics and state preparation
研究了利用外场从系统-环境平衡态或关联态制备二能级（量子比特）系统的目标初态。系统-环境平衡或关联状态是系统与环境不可避免的相互作用的结果。在推广的辅助Liouville空间中，引入一种有效的方法来描述非马尔可夫开放量子系统在强场和初始环境关联下的动力学行为.利用开放量子系统的布居差、Bloch球表象中的态轨线和两个约化态之间的迹距随时间的演化，研究了初始系统-环境关联对系统态制备的影响.我们引入了一个上限和一个下界的轨迹距离在我们的微扰形式主义来描述不同的行为的动力学的轨迹距离之间的各种相关状态的系统状态准备后。这些界限比文献中类似的界限更容易计算，给出了迹距离增加的充分条件和必要条件，并与非Markovianity和初始系统浴相关性的证据有关。
2016-02-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Relaxation vs. adiabatic quantum steady state preparation: which wins?
在封闭系统极限下绝热制备多体哈密顿量的基态是绝热量子计算的核心，但实际上系统总是开放的。这激发了一个自然的比较，一方面，绝热制备的稳态的Lindbladian发电机，另一方面，放松到相同的稳态受到最终Lindbladian的绝热过程。因此，在这项工作中，我们采用的角度来看，目标是最有效的可能准备这样的稳态，而不是基态。利用已知的开放系统绝热定理和混合时间的严格界限，我们得到了一个令人不安的结论，这个结论起初似乎注定了建立物理量子退火机的努力：弛豫似乎总是比绝热准备收敛得更快。然而，通过仔细估计绝热准备时间Lindbladians描述热化在低温极限，我们表明，毕竟，有空间的绝热加速松弛。为了测试绝热制备时间和弛豫时间的解析推导边界，我们数值研究了三种模型：耗散准自由费米子链，耦合到热浴的单个量子比特，以及耦合到热浴的$n$量子比特的“尖峰”问题。通过这些模型，我们发现，“哪个赢”的问题的答案取决于每个模型的温度和系统浴耦合强度。在“尖峰”问题的情况下，我们发现，在绝热演化过程中的放松起着重要的作用，在确保加速的最后一个时间放松过程。因此，弛豫辅助绝热制备可以比纯绝热演化和纯弛豫两者更有效。
2017-04-04 quant-ph
Initial-state-dependent quantum speed limit for dissipative state preparation: Framework and optimization
本文针对马尔可夫耗散态制备提出初态依赖的量子速度极限，并通过最小化演化时间与耗散热优化初态对角元素排列，在里德伯原子系统中验证了其对 Bell 态制备的有效性。
2023-03-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Preparation of two-qubit entangled states on a spin-1/2 Ising-Heisenberg diamond spin cluster by controlling the measurement
本文提出在伊辛-海森堡自旋-1/2菱形团簇上通过控制侧自旋或中心自旋的测量方向来制备纯纠缠态的方法，并分析了该方法对纠缠度与保真度的影响，给出了制备贝尔态的具体条件和保真度。
2023-07-05 quant-ph
Deep reinforcement learning for preparation of thermal and prethermal quantum states
我们提出了一种基于深度强化学习的方法，可以有效地在热平衡或预热平衡中制备量子多体纯态。基于该方法的主要物理直觉是，依赖于平衡态的典型性，通过仅关注少数局部可观测量，可以有效地编码/提取关于平衡态的信息。而不是诉诸昂贵的准备协议，采用全球的特点，如量子态的保真度，我们表明，平衡态可以有效地准备只有通过学习的期望值的本地观测。我们证明了我们的方法，准备两个说明性的例子：吉布斯系综在非可积系统和广义吉布斯系综在可积系统。纯态准备单独从本地可观的数值成功地编码的宏观性质的平衡态。此外，我们发现，准备误差，相对于系统的大小，指数衰减的吉布斯系综和多项式的广义吉布斯系综，这是在热力学系综内的有限尺寸波动协议。我们的方法为在量子硬件中研究量子多体系统的热力学和统计特性铺平了道路。
2023-01-27 quant-ph
Preparation of a single-photon dark state in a chiral quantum system
研究了由受驱动的简并参量振荡腔和耦合到波导中的受驱动的二能级原子组成的开放量子系统衰变到纯暗态而不是期望的混合态的条件。计算是在一个低维Hilbert空间中进行的分析截断的组合系统的双激发态。精确的数值分析证实了截断的有效性。我们发现，产生纯态的一种方法是将腔和原子与波导进行手征耦合。另一种产生纯态的方法是用不相等的失谐量驱动腔和原子。在这两种情况下，如果驱动场是弱的，所产生的状态是一个相干叠加的单激发和基态的组合系统。此外，我们还发现暗态的产生与光子阻塞效应有直接的对应关系。换句话说，暗态的产生充当对光子数量的阻挡，使得仅单个光子可以存在于腔中。我们研究了腔场的归一化二阶关联函数，发现关联函数为零的条件与纯暗态产生的条件一致。因此，该系统被建议作为产生单光子态的替代方案。
2017-02-09 quant-ph
Optimal feedback control for the rapid preparation of a single qubit
我们考虑在测量过程中使用反馈控制来增加单个量子比特被纯化的速率，并且更一般地，可以制备近纯态的速率。当测量基不受限制时，我们推导出了从初始完全混合态快速准备状态的最优bang-bang算法，并数值评估了其性能。我们还简要地考虑的情况下，测量基础是固定的状态准备，并描述的定性结构的最佳bang-bang算法。
2018-10-09 quant-ph
Ground state preparation in $(2+1)$-dimensional pure $\mathbb{Z}_2$ lattice gauge theory via deterministic quantum imaginary time evolution
The University of Tokyo（东京大学）；Keio University（庆应义塾大学）；International Center for Elementary Particle Physics (ICEPP), The University of Tokyo（东京大学基本粒子物理国际中心）
本文利用确定性量子虚时间演算算法获取(2+1)维纯Z₂晶格规范理论的基态，通过构造与高斯定律约束共轭的泡利算符，减少测量和门成本，通过张量网络模拟与DMRG对比，验证算法精度。
2026-07-23 hep-lat hep-th quant-ph
Quantum State Preparation Circuit Optimization Exploiting Don't Cares
本文提出一种利用量子态制备电路中无关项条件的窥孔优化算法，通过替换不影响最终结果的局部酉操作，将双量子比特门数量较先前方法减少36%。
2024-09-02 quant-ph
Deep reinforcement learning for universal quantum state preparation via dynamic pulse control
精确高效地制备量子态是构建量子计算机的核心问题。在本文中，我们研究了如何借助深度强化学习从半导体双量子点中的任意初始态制备特定的单或双量子比特目标态。我们的方法是基于在众多的准备任务的网络的训练。结果表明，一旦网络训练好，它适用于连续希尔伯特空间中的任何初始状态。因此，避免了对新的准备任务的重复训练。与传统的基于梯度的优化方法相比，该方法在离散控制空间中具有更高的设计效率和制备质量。此外，我们发现，我们的计划设计的控制轨迹是强大的静态和动态的波动，如电荷和核噪声。
2021-08-04 quant-ph
Gate-Based Quantum Simulation of Finite-Temperature Open-System Dynamics: A Post-Processing Reconstruction Approach for Collision Models
Faculty of Engineering, University of Yamanashi（山梨大学工学部）
本文提出一种后处理重构方法，利用纯辅助量子比特模拟有限温度开放系统动力学，避免热态制备开销，适用于$U(1)$对称碰撞模型，可重用数据于不同温度。
2026-10-06 quant-ph
Statistical Constraints on State Preparation for a Quantum Computer
量子计算算法要求量子寄存器最初以叠加态存在。为了实现这一点，我们考虑的实际问题，创造一个相干叠加态的几个量子比特。由于量子统计的考虑，这要求系统的熵下降。这反过来又有两个实际意义：（i）初始状态无法控制;（ii）系统的温度必须降低。除了退相干和对错误的敏感性之外，这些因素在量子计算机的实现中必须考虑。
2002-06-27 quant-ph
Non-equilibrium thermodynamics of quantum processes assisted by transitionless quantum driving: the role of initial state preparation
绝热演化被认为是大多数热力学循环的理想情况，因为它允许实现最大效率。然而，鉴于执行变换所需的无限时间量，不产生功率输出。这种问题可以通过绝热捷径（STA）协议来克服，该协议允许动态模拟其绝热对应物，但在有限时间内。无跃迁量子驱动（TQD）是STA的一种形式。我们发展并研究了TQD对变化磁场作用下的单量子比特系统和具有含时相互作用强度的一般双量子比特海森堡模型的影响。我们建立了一个定量的工作之间的关系产生的动力学和熵产生的演变，专注于工作介质的初始状态所发挥的作用。我们确定了TQD协议下的极端化性能的状态。最后讨论了STA的热力学意义。
2020-02-14 quant-ph
