Fidelity of Quantum Teleportation through Noisy Channels
通过解析和数值求解Lindblad形式的主方程,研究了通过噪声量子信道的量子隐形传态。我们计算的保真度作为一个函数的退相干率和角度的一个状态被传送。研究发现,平均保真度和精确隐形传态的范围取决于作用在量子信道上的噪声类型。如果量子信道受到各向同性噪声的影响,则平均保真度衰减到1/2,这小于仅通过经典通信获得的最佳可能值2/3。另一方面,如果噪声量子信道由单个Lindblad算子建模,则平均保真度总是大于2/3。
2002-06-25 quant-ph
Robust pulses for high fidelity non-adiabatic geometric gate operations in an off-resonant three-level system
提出了一种在共振三能级系统中设计脉冲的方法,以增强非绝热几何门操作的鲁棒性。通过优化脉冲包络的形状,我们表明,门操作是更强大的频率失谐比他们与高斯和方形脉冲。我们的方法提供了一种方法来设计脉冲,可以采用在系统中的鲁棒性对频率变化或非均匀加宽是必需的,并可以扩展到确保对其他物理缺陷,如强度波动和随机噪声的鲁棒性。
2019-03-21 quant-ph
Controlled-NOT gate with weakly coupled qubits: Dependence of fidelity on the form of interaction
最近给出了一种构造四维耦合量子比特模型的CNOT量子逻辑门的方法[M。R. Geller等人,Rev. A,012320(2010)]。量子比特之间的耦合形式如何决定保真度?在本文中,我们计算了各种量子比特-量子比特相互作用的固有保真度曲线(在没有退相干的情况下的保真度与总门时间),包括常见的各向同性海森堡和XY模型,以及随机生成的。对于不太接近的伊辛模型的相互作用,我们发现,保真度曲线并不显着依赖于相互作用的形式,我们计算得到的相互作用的平均保真度曲线的非伊辛样的情况下,并确定其适用性的标准。
2010-05-08 quant-ph
Isotropic random walks and Brownian diffusion on complex projective space
Loughborough University(拉夫堡大学)
通过各向同性随机游走和布朗扩散,为量子态空间探索提供可解析的随机几何框架,导出跃迁核、保真度统计和几何可观测量,并解决首达时间问题。
2026-06-11 math-ph math.MP quant-ph
An Operational Meaning of Discord in terms of Teleportation Fidelity
量子不和谐是量子关联的一个重要度量,在将其扩展到纠缠之外方面发挥着重要作用。在这里,我们提供了一个操作意义的(几何)不和谐,量化的数量的非经典相关的任意量子系统的最小距离的经典状态的集合,在一般的两个量子比特和$d \otimes d$维各向同性和维尔纳状态的隐形传态保真度。发现了一个临界不和谐值,超过这个临界值,两个量子比特态必须违反贝尔不等式。这是由一个耗散的两个量子比特的开放系统模型说明。对于$d \otimes d$维状态的不和谐的下限示出可从实验测量的证人运营商。
2012-07-31 quant-ph
Geometric quantum gates robust against stochastic control errors
我们分析了一个量子计算的方案,其中量子门可以从标准的动态门到纯几何门连续变化。这些门是通过控制一组受不必要的随机波动的参数来制定的。这种噪声导致偏离理想情况,可以通过门保真度来量化。我们发现,这种保真度的最大值对应于量子门与消失的动力学相位。
2004-07-22 quant-ph
Effective Rabi dynamics of Rydberg atoms and robust high-fidelity quantum gates with a resonant amplitude-modulation field
在两个里德伯原子上加一个共振振幅调制场,我们提出了一种里德伯反封锁(RAB)机制,在该机制中,原子的集体基态和激发态之间产生拉比振荡。控制Z门可以通过拉比循环产生。此外,通过修改参数关系,解决了RAB门的几个常见问题。整形脉冲增强了门的保真度和门对控制误差的鲁棒性。放宽了对Rydberg-Rydberg相互作用强度控制精度的要求。此外,原子激发被抑制,因此门对原子衰变的鲁棒性增强。
2020-03-05 quant-ph
Calibration and High Fidelity Measurement of a Quantum Photonic Chip
集成量子光子电路正变得越来越复杂。器件参数的精确校准和制备的量子态的详细表征对于未来的进展至关重要。在这里,我们报告了一个有效的实验校准方法的基础上贝叶斯更新和马尔可夫链蒙特卡罗积分。我们使用这种校准技术来表征两个量子位芯片,并提取其定向耦合器的反射率。对四个Bell态的平均量子态层析成像保真度为93.79+/-1.05%。此外,将测量的密度矩阵与使用从校准导出的非理想器件参数的模型进行比较,我们实现了97.57+/-0.96%的平均保真度。这指出芯片参数的非理想性是贝尔态保真度下降的主要因素。我们还进行了量子态层析贝尔态,而连续变化的光子可分辨性,并找到与理论非常吻合。
2013-06-07 quant-ph
Fidelity and level correlations in the transition from regularity to chaos
精确计算了受混沌随机扰动的规则系统的平均保真度振幅和参数能量-能量关联。结果是,在这个特殊情况下,在平均值下,两个量是相同的。并与混沌系统对随机扰动的敏感性进行了比较。规则系统比混沌系统更容易受到随机扰动的影响。
2012-04-08 nlin.CD quant-ph
Entanglement Distillation using the Exchange Interaction
量子中继器的一个关键成分是纠缠蒸馏,即,从一组较大的较低保真度的对中产生高保真纠缠量子比特。在这里,我们提出了基于量子位耦合的纠缠蒸馏协议,源于交换相互作用。首先,我们利用各向异性交换相互作用产生的非对称双边两量子比特操作,并展示了如何使用两个输入对提取纠缠。我们进一步考虑的情况下,通过各向同性交换耦合的三个输入对。在这里,我们描述了一组协议,这些协议优化了保真度增加和成功运行的概率之间的权衡。
2016-09-26 quant-ph
Quantum chaos and operator fidelity metric
我们表明,最近推出的运营商的保真度度量提供了一个自然的工具,调查交叉量子混沌行为。这个度量是一个信息论的措施的整体稳定性的酉演化对扰动。我们使用随机矩阵理论的参数推测,运营商的保真度度量可以被用来作为一个“序参量“来区分相位与量子混沌的规则行为。为了支持这一猜想,对Dicke模型中的混沌开始进行了数值研究
2009-03-06 quant-ph
Dynamical control of state transfer through noisy quantum channels: optimal tradeoff of speed and fidelity
提出了一种通过噪声量子信道(自旋链)最优控制态转移的方法。这个过程被视为通过费米子浴的量子比特状态转移。我们表明,动态调制的边界量子比特的水平足以确保快速和高保真的状态转移。这可以通过动态优化信道的传输频谱来实现。所得到的最优控制对静态和波动噪声都具有鲁棒性。
2013-10-06 quant-ph
Effect of isotropic errors on the complexity of Grover's algorithm
Qruise GmbH(Qruise有限公司);ETS de Ingeniería de Sistemas Informáticos, Universidad Politécnica de Madrid(马德里理工大学信息系统工程学院)
通过数值模拟研究各向同性误差对Grover搜索算法复杂度的影响,分析算法性能和成功概率,揭示噪声量子硬件实现的挑战。
2026-06-03 quant-ph
Hamiltonian-Generated Dynamics and Quantum Resource Allocation in a 4-Qubit Isotropic Heisenberg Spin Ring with Adjustable Next-Nearest-Neighbor Interactions
Ayatollah Boroujerdi University(阿亚图拉·布卢杰迪大学)
研究四量子比特各向同性Heisenberg XXX链在可调次近邻耦合下的幺正动力学,分析量子资源演化,推导保真度、相干性和双量子纠缠度的闭合表达式,揭示相位对动态和灵敏度的影响。
2026-09-07 quant-ph
Higher entanglement and fidelity with a uniformly accelerated partner via non-orthogonal states
我们发现,非正交态实现更高水平的纠缠时,一方经历均匀加速。我们还表明,在这个制度的非正交态实现了更高的保真度的隐形传态。一个被限制在林德勒光楔中的观察者所观察到的量子场就像一个开放系统。当我们追踪时空因果不连通区域的场模时,我们发现,对于从标量场的模导出的量子比特,量子比特的有效状态空间是变形的。为了证明这一点,我们数值计算状态之间的Bures角,如加速观察者所见。在低加速度的极限下,我们还导出了有效量子比特的Bures度规。为了说明变形不仅仅是一个坐标变换,我们计算了有效Bures度量的标量曲率。我们看到有效Bures度量失去了它的各向同性性质。尽管考虑了低加速度的限制,我们的结果也适用于大的引力场。
2012-10-10 quant-ph
Practical Fidelity Estimation for Noisy Quantum Devices Using Direct and Survival-Probability-Based Protocols
Indian Institute of Science Education and Research Mohali(印度科学教育研究学院莫哈利分校);Technical University of Denmark(丹麦技术大学);Leibniz Universität Hannover(汉诺威莱布尼茨大学);VTT Technical Research Centre of Finland(芬兰国家技术研究中心)
本研究提出两种无需完整层析重建的软件导向保真度估计协议,可提升噪声量子设备的表征鲁棒性,且在多量子比特态数值实验中验证了其性能优势。
2026-10-16 quant-ph
A simple trapped-ion architecture for high-fidelity Toffoli gates
我们讨论了一个简单的架构,量子Toffoli门实现使用三个被困离子。门,这在原则上可以实现一个单一的激光诱导操作,是有效的,而一般的条件下,是惊人的鲁棒性(在任何实验现实的范围内的值)对失相,加热和随机波动的哈密顿参数。我们提供了一个完整的表征酉和噪声影响的门使用三量子比特量子过程层析成像。
2010-12-08 quant-ph
End-to-End Fidelity Analysis of Quantum Circuit Optimization: From Gate-Level Transformations to Pulse-Level Control
Embry-Riddle Aeronautical University(埃默里·里德尔航空大学)
本文通过连接C++电路优化器与Lindblad主方程保真度模型,分析从门级优化到脉冲级控制的完整编译栈,发现门消除是主要改进因素,而电路规模和脉冲时长是保真度的最强负预测因子,并在真实硬件上验证了模型作为一致性上界。
2026-06-23 quant-ph
Interplay between speed and fidelity in off-resonant quantum-state transfer protocols
通过微扰耦合通信双方,可以通过自旋链传输任意量子比特。这些所谓的弱耦合模型依赖于它们之间的有效拉比振荡,产生几乎最大的保真度,同时提供对无序的巨大弹性,代价是传输时间长。考虑到这个框架,在这里,我们解决了一个一维非对称通道连接两个自旋,一个放置在每一端的it. Given任何模式的最近邻耦合强度,我们得到一个解析表达式,占有效的远程之间的相互作用,并研究传输时间和保真度之间的相互作用。此外,我们表明,均匀的通道提供了最好的速度-保真度的权衡。
2018-07-30 quant-ph
Teleportation in the presence of common bath decoherence at the transmitting station
我们研究了在通常的量子隐形传态协议中,共浴退相干对Alice量子比特的影响。在中心自旋模型下研究了系统浴相互作用,其中量子比特通过各向同性海森堡相互作用耦合到浴自旋。我们已经给出了一个更一般化的表示的协议的密度矩阵和计算的平均保真度的传送状态不同的贝尔状态的测量进行爱丽丝。共同的浴相互作用区分了爱丽丝所做的各种贝尔态测量的结果。当Alice的两个量子比特与Bath发生铁磁或反铁磁相互作用时,Alice的单重态测量将实现高保真度的隐形传态。相比之下,如果爱丽丝的量子位之一是铁磁相互作用,另一个是反铁磁相互作用,那么测量属于三重态扇区的贝尔态将给出更好的保真度。我们还评估了平均保真度时,爱丽丝喜欢的非最大纠缠态作为她的测量基础。
2008-07-01 quant-ph
Effect of laser phase noise on the fidelity of optomechanical quantum memory
光机械腔和机电腔在量子存储器和量子换能器中有着广泛的应用。从理论上研究了光(电)机量子存储器对控制激光噪声的鲁棒性。通过求解朗之万方程,利用协方差矩阵方法,得到了激光噪声下高斯态的存储保真度。结果表明,相位噪声的破坏作用在耦合激光振幅和光机耦合强度G越大时越明显。进一步增大耦合系数,光子与声子的相互作用时间减小到激光频率噪声的相干时间以下,激光相位噪声对存储保真度的破坏作用也随之减小。
2015-03-15 quant-ph
The Fidelity of Measurement-Based Quantum Computation under a Boson Environment
通过测量团簇态保真度和量子门保真度,研究了基于测量的量子计算与玻色子环境耦合时的保真度。研究了两种不同的团簇态制备方案。在受控Z(CZ)创建方案中,通过将处于$|+\rangle$状态的所有量子位与所有相邻位置上的CZ门纠缠来制备簇态。保真度随时间演化呈现振荡模式。分析了环境温度对MBQC性能的影响,并提出了提高MBQC性能的建议。在哈密顿量产生方案中,通过用团簇哈密顿量冷却系统来产生团簇态,其中基态是团簇态。发现了保真度突降现象。当耦合低于阈值时,MBQC系统对噪声具有高度鲁棒性。我们的主要环境模型是一个单一的集体玻色子模式。
2014-10-27 quant-ph
Correcting quantum errors one gradient step at a time
本文提出了一种基于梯度的量子纠错方法,通过优化编码字提升保真度,在各向同性Pauli噪声下实现保真度显著提升。
2025-12-19 cs.NA math.NA quant-ph
High-fidelity trapped-ion quantum logic using near-field microwaves
我们在一个室温微制造离子阱中演示了一个由近场微波驱动的双量子位逻辑门。我们测量的门保真度为99.7(1)\%,这高于容错量子计算所需的最低阈值。使用由陷阱电极产生的微波磁场梯度,将门直接应用于$^{43}$ Ca $^+$“原子钟“量子比特(相干时间$T_2^*\approx 50\,\mathrm{s}$)。我们介绍了一种动态解耦门方法,它稳定了量子比特对波动的交流。塞曼位移,避免了需要零微波场。
2016-06-27 quant-ph
Robust Quantum Gates against Correlated Noise in Integrated Quantum Chips
针对集成量子电路中保真度无法预测实际性能的问题,基于几何框架在超导电路中实验实现了对抗准静态、空间相关等噪声的鲁棒单比特和双比特量子门,为构建抗噪声复杂电路提供了工具箱。
2024-05-23 quant-ph
Hybrid Microwave Radiation Patterns for High-Fidelity Quantum Gates with Trapped Ions
我们提出了一种方法,结合连续和脉冲微波辐射模式,以实现强大的超精细囚禁离子之间的相互作用放置在磁场梯度。更具体地说,我们的计划显示连续微波驱动调制相位,相位翻转,和$π$脉冲。这导致高保真纠缠门,其对磁场波动、微波幅度变化和串扰效应具有弹性。我们的协议运行与任意值的微波功率,其中包括技术相关的情况下,低微波强度。我们证明了我们的方法的性能与详细的数值模拟,考虑到退相干的主要来源。
2020-03-03 quant-ph
Fidelity-optimized quantum state estimation
我们描述了一个优化的,自校正的程序的纯量子态的贝叶斯推断。通过分析每个步骤的测量结果的历史,该过程返回最可能的纯状态,以及接下来的测量的最佳基础。选择后者以平均最大化测量后最可能状态的保真度。我们还考虑了这个协议的一个实际的变体,其中可用的测量基地被限制在某些有限的基地集。我们通过详细考虑单量子比特和双量子比特的情况,并将我们的方法与其他现有方法的性能进行比较,证明了我们的方法的成功。
2015-09-11 quant-ph
Alternative fidelity measure for quantum states
我们提出了另一种保真度措施(即,一个措施的相似程度)之间的量子态和基准它对一些属性的标准Uhlmann-Jozsa保真度。该测度是给定状态之间的线性熵和希尔伯特-施密特内积的简单函数,因此相比之下,计算要求不高。它还具有几个显着的性质,如联合凹和满足所有的“Jozsa公理”。然而,代价是它是超乘法的,并且在量子操作下不单调。此外,我们还识别了密度矩阵空间的新度量,并建立了量子比特态的Uhlmann-Jozsa保真度的联合估计。
2008-11-20 quant-ph
Accelerated and noise-resistant generation of a high-fidelity steady-state entanglement with Rydberg atoms
在腔量子电动力学(QED)背景下,基于李雅普诺夫控制,提出了一种加速两个里德伯原子之间产生高保真纠缠的耗散动力学方案.我们首先利用量子芝诺动力学和Rydberg反封锁理论找到了系统唯一的稳态(两原子单重态)。然后,应用附加相干控制(ACC)场来提高耗散系统的演化速度。根据目标状态设计自适应控制场,随着保真度的增加,自适应控制场逐渐消失,从而保证系统最终稳定。此外,目前的加速方案是检查对系统和幅度噪声误差的鲁棒性。
2018-03-04 quant-ph
High-Fidelity Z-Measurement Error Correction of Optical Qubits
我们展示了一个量子纠错方案,防止意外测量,使用编码,其中一个量子位的逻辑状态被编码成两个物理量子位使用非确定性光子CNOT门。对于单量子比特输入态,|0>,|1>,|联系我们|1>,|联系我们|1>,|0>+i| 1、以及|0>-i| 1>我们的编码器产生具有0.88(3)的平均保真度的适当的2量子比特编码状态,并且单个量子比特解码状态与原始状态具有0.93(5)的平均保真度。我们能够通过对逻辑基中的一个量子位进行测量来解码2量子位状态(高达一个位翻转);我们发现,从16个实部和虚部单量子位叠加输入产生的64个1量子位解码状态具有0.96的平均保真度(3)。
2004-08-10 quant-ph
Anonymous quantum sensing robust against state preparation errors
Graduate School of Pure and Applied Sciences, University of Tsukuba(筑波大学理工学综合研究科);Graduate School of Science and Technology, Keio University(庆应义塾大学理工学部);Department of Mathematics, Waseda University(早稻田大学数学系);NTT Communication Science Laboratories, NTT Corporation(日本电信电话公司通信科学实验室);NTT Research Center for Theoretical Quantum Information, NTT Corporation(日本电信电话公司理论量子信息研究中心);Information Technology R&D Center, Mitsubishi Electric Corporation(三菱电机株式会社信息技术研发中心)
本文提出一种对状态制备误差具有鲁棒性的匿名量子传感协议,通过结合量子态验证协议提升磁场振幅估计的准确性。
2026-02-16 quant-ph
Stabilizing quantum dynamics through coupling to a quantized environment
我们表明,在量子系统的参数中引入一个小的不确定性可以使这些系统的动力学对扰动具有鲁棒性。具体而言,对于系统受到环境扰动的情况,我们推导出保真度衰减的下限,该下限随着环境状态的不确定性增加而增加。值得注意的是,即使在脆弱的混沌系统中也可以实现这种保真度的鲁棒性。我们表明,非马尔可夫性是必要的,以达到鲁棒性的保真度。
2017-11-21 quant-ph
High fidelity readout scheme for rare-earth solid state quantum computing
我们提出并分析了一个高保真度读出方案的单例方法,量子计算在稀土离子掺杂晶体。该方案是基于使用不同种类的量子位和读出离子,它表明,通过允许最接近的量子位离子作为读出缓冲器,读出误差可以减少一个数量级以上。该计划被证明是强大的对某些实验的变化,如不同的检测效率,我们使用该计划来预测预期的量子保真度的CNOT门在这些固态系统。此外,我们讨论了潜在的可扩展性的协议更大的量子比特系统。这些结果是基于我们认为在实验上可行的参数与当前的技术,并可以同时实现。
2015-03-29 quant-ph
From State-Space Transport to Measurement-Aware Distinguishability in Quantum Sensing
Lab-STICC, UMR CNRS 6285, ENSTA, Institut Polytechnique de Paris(Lab-STICC, UMR CNRS 6285, ENSTA, 巴黎理工学院)
本文研究了在强损耗和波动环境中量子传感的传输基可区分性准则,提出了各向同性高斯传输度量和投影传输度量,并展示了其在测量适应性中的应用。
2026-04-20 quant-ph
Nonadiabatic Geometric Quantum Computation in Non-Hermitian Systems
本文提出在非厄米量子系统中利用非幺正演化产生的几何相位实现高保真通用几何门,并证明非绝热过程不会因裸态衰变而损失保真度。
2023-07-11 quant-ph
Efficient high-fidelity quantum computation using matter qubits and linear optics
我们提出了一个实用的,可扩展的,和有效的方案,量子计算使用空间分离的物质量子比特和单光子干涉效应。量子比特系统可以是金刚石中的NV中心,具有过量电子的Pauli阻塞量子点或具有光学跃迁的捕获离子,它们各自被放置在腔中,随后使用双预示单光子检测方案纠缠。由此产生的纠缠的保真度是非常强大的对最重要的错误,如探测器的损失,自发发射,和腔参数的失配。我们演示了如何使用这种纠缠操作来有效地生成许多量子位的簇态,这些簇态与单量子位操作和读出一起,可用于实现通用量子计算。现有的实验参数表明,高保真集群可以产生一个温和的恒定开销。
2005-02-03 quant-ph
High-fidelity robust qubit control by phase-modulated pulses
本文提出一组基于控制场相位调制的高保真鲁棒脉冲,实现了基态到激发态布居转移及Bloch球任意$X/Y$旋转,在transmon量子比特上验证了对驱动幅度约20%偏差和10 MHz失谐的鲁棒性,且兼容其他量子技术实验平台。
2023-09-15 quant-ph
Fidelity-Aware Multipath Routing for Multipartite State Distribution in Quantum Networks
本文提出保真度感知的多路径路由协议,通过优化量子存储器截止时间,在量子网络中分发多方纠缠态,相比单路径路由,分发速率提升8.3倍,GHZ态保真度提升28%。
2025-08-07 quant-ph
High fidelity all-optical control of quantum dot spins: detailed study of the adiabatic approach
受限电子自旋是在固态中体现量子信息的优选候选者。一个流行的想法是使用光激发来实现“两全其美”,即将长自旋退相干时间与快速门控结合起来。在这里,我们研究了一种全光绝热方法来产生单量子比特相位门。我们发现,这样的门可以是非常强大的对所有的退相干的主要来源的综合影响,即使在有限的温度下,可实现的保真度为0.999。至关重要的是,这种性能可以获得只有一个小的时间成本:绝热门持续时间是在一个简单的动态实现的数量级。这些预测的实验验证是立即可行的,只有适度的资源。
2008-04-07 quant-ph
Optimal Universal Quantum Cloning: Asymmetries and Fidelity Measures
我们研究了通用的量子克隆问题--取一个纯的但未知的量子态的几个相同的拷贝,并产生更多的拷贝。虽然众所周知,不可能完美地复制状态,但可以使用保真度来量化拷贝的克隆程度。我们研究如何个人的忠诚度可以相互交易,以及如何不同的忠诚度措施可以被纳入。广泛适用的形式主义,我们将克隆问题被描述为一系列的二次约束,这是经得起数学和计算的审查。因此,我们重现所有已知的结果最佳通用克隆,并推动最近的结果不对称克隆更进一步,广泛的最佳克隆机类的性能之间的权衡关系。我们还提供了大量的证据,激励为什么其他参数范围(输入副本的数量)没有,也不会产生类似的分析。
2016-08-08 quant-ph
High-fidelity geometric quantum gates with short paths on superconducting circuits
几何相位对某些类型的局部噪声具有鲁棒性,因此为高保真度量子门提供了一种有前途的方法。然而,与动力学量子门相比,以往的非绝热几何量子门的实现通常需要较长的演化时间,这是因为它们需要较长的演化路径.本文提出了一种基于简单脉冲控制技术的短路径非绝热几何量子门的实现方案,取代了以往研究中的复杂脉冲控制,从而可以进一步抑制环境引起的噪声的影响。具体来说,我们说明了超导量子线路的想法,这是一个最有前途的平台,实现实用的量子计算机。由于该方案缩短了几何演化路径,我们可以获得超高的门保真度,特别是对于两量子比特门的情况,正如我们的数值模拟所验证的。因此,我们的方案为在固态量子系统上实现高保真、鲁棒的量子计算提供了一条很有前途的途径。
2021-02-06 quant-ph
Robust Mølmer-Sørensen Gate Against Symmetric and Asymmetric Errors
针对囚禁离子 Mølmer-Sørensen 门的对称与非对称误差,提出结合位移最小化、切空间解析校正和补偿脉冲的鲁棒方案,显著降低纠缠门非保真度。
2025-01-06 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
Room temperature high-fidelity non-adiabatic holonomic quantum computation on solid-state spins in Nitrogen-Vacancy centers
非绝热完整量子计算的高速实现和鲁棒性为克服量子系统与环境相互作用易退相干的困难,实现大规模量子计算机的构建提供了新的思路。在这里,我们展示了一个高保真的量子门,实现非绝热完整量子计算下的固态自旋氮空位(NV)中心,提供了一个可扩展的实验平台,具有潜在的室温量子计算,这是近年来越来越多的关注。与以前的方法相比,我们可以通过改变微波脉冲的幅度和相位来控制NV中心获得的非阿贝尔几何相位,从而实现单量子比特和双量子比特门。我们还发现,我们提出的方案可以在当前的实验中实现,以讨论与实验参数的门保真度。因此,该方案采用了一种新的方法来实现高保真的非绝热完整量子计算。
2020-03-28 quant-ph
High-fidelity quantum driving
精确控制量子系统的能力是现代科学许多领域的基本要求,例如量子信息处理和分子系统的相干操纵。通常需要在尽可能短的时间内实现这些量子操纵,以使退相干最小化,并且具有对控制参数波动的大的稳定性。虽然针对速度优化协议导致以植根于海森堡不确定原理的量子速度极限的形式的自然下限,但是针对参数变化的稳定性通常需要系统的绝热跟随。量子控制的最终目标是以100%的保真度制备所需的状态。在这里,我们实验实现了最佳的控制方案,实现了接近完美的保真度的二能级量子系统实现玻色-爱因斯坦凝聚体在光晶格。通过适当地调整系统参数的时间依赖性,我们通过一个捷径协议将初始量子态转换为所需的最终状态,达到与量子力学定律兼容的最大速度。在相反的限制,我们实现了最近提出的无跃迁超绝热协议,其中系统完全遵循瞬时绝热基态。我们表明,超绝热协议是非常强大的参数变化,使他们在实际应用中很有用。
2011-11-07 cond-mat.soft quant-ph
Experimental protection of quantum gates against decoherence and control errors
实现量子器件的最大挑战之一是要求执行精确的量子门。与环境相互作用的破坏性影响是精确量子控制必须克服的一些最困难的障碍。在这项工作中,我们实现了一个原理性的实验证明量子门的波动环境中使用动态去耦技术保护。我们证明了在应用量子门的过程中可以降低退相干。即使选通时间超过退相干时间一个数量级,也可以实现高保真度的量子门。
2012-06-13 quant-ph
Numerical evidence against advantage with quantum fidelity kernels on classical data
University of Illinois Urbana-Champaign(伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校);Argonne National Laboratory(阿贡国家实验室);JPMorgan Chase(摩根大通);Microsoft(微软)
本研究通过数值证据表明,通用超参数调优使量子核近似为经典核,从而消除量子优势,除非开发新方法控制归纳偏置。
2022-11-29 cs.LG quant-ph
Demonstration of fidelity improvement using dynamical decoupling with superconducting qubits
量子计算机必须能够在存在退相干的情况下运行。减少退相干的最简单的策略是动态退耦(DD),其不需要编码开销,并且通过将量子门转换成退耦脉冲来工作。在这里,使用IBM和Rigetti平台,我们证明了DD方法适合在当今相对嘈杂和小规模的基于云的量子计算机中实现。使用DD,我们实现了相当大的保真度增益相对于未受保护的,自由进化的个人超导transmon量子比特。在较小的程度上,DD也能够保护纠缠的两量子比特态。我们发现,失相和自发发射的错误是占主导地位的,在这些系统中,不同的DD序列能够减轻这两种影响。与以前的工作表明使用量子纠错码在相同的平台上,我们没有使用后选择,因此报告无条件的保真度改善自然退相干。
2018-08-09 quant-ph
Theory of versatile fidelity estimation with confidence
该研究提出带置信度的通用量子保真度估计技术,允许实验者自选测量设置,构建近似极小极大最优置信区间的估计量,兼具鲁棒性与低样本复杂度,还可推广至任意可观测量的期望值估计。
2024-07-08 quant-ph
Covariant feedback Control of arbitrary qudit state against Depolarizing Noise is impossible
在本文中,我们证明了不可能构造出一个以校正加在未知量子比特上的信道噪声为目标的共变量子反馈控制器。证明是基于寻找最佳的量子控制协议,它证明了不存在更好的% \textit{Complete Positive Trace %Preserving}(CPTP)映射完全的正和协变量子操作,提供了更高的保真度比平凡的身份运营商。并将研究结果推广到两体纠缠纯态。
2008-11-20 quant-ph
Estimation of pure qubit states with collective and individual measurements
我们分析了一个量子比特纯态的估计通过本地测量$N$相同的副本,并比较其平均保真度的各向同性先验概率分布的绝对上限集体测量。我们讨论两种情况:第一种是将状态限制在布洛赫球的赤道上,形式上等价于相位估计;第二种是对状态没有约束,也可以被认为是使用由$N$平行自旋构成的量子箭头来估计空间中的方向。我们讨论了各种计划,没有经典的通信和比较他们的效率。我们表明,最一般的集体测量的保真度总是可以实现渐近与本地测量和没有经典的通信。
2004-12-22 quant-ph
Robust, fast and high-fidelity composite single-qubit gates for superconducting transmon qubits
针对超导 transmon 量子比特的相干误差问题,提出基于复合脉冲的控制方法,实现鲁棒快速的高保真单量子比特门,并经仿真和四种独立技术验证。
2025-06-08 quant-ph
Robust CZ gate against flux line memory
International Quantum Academy(国际量子科学院);Shenzhen Branch Hefei National Laboratory(合肥国家实验室深圳分部)
该研究针对传统预失真在存在磁通线存储时无法维持高保真重复CZ门的问题,将磁通线失真建模为有状态经典执行器动力学,通过优化磁通脉冲设计出鲁棒CZ门,在十门序列中大幅降低了不保真度。
2026-09-02 quant-ph
High-fidelity and robust two-qubit gates for quantum-dot spin qubits in silicon
最近,在同位素富集硅中实现了一种双量子位控制非门(CNOT),该门由控制相位门和单量子位门组成,用于量子点自旋量子位。在实验中,单量子比特门已经被证明具有容错控制保真度,但是双量子比特C相门的不保真度主要是由于电噪声,仍然高于容错量子计算(FTQC)所需的错误阈值。在这里,考虑到现实的系统参数和实验上的限制的控制脉冲,我们构建实验可实现的高保真CNOT门强大的抗电噪声与实验测得的$1/f^{1.01}$噪声谱,也对点间隧道耦合幅度的不确定性。我们的最佳CNOT门有大约两个数量级的改善,在不考虑任何噪声影响的情况下构造的理想C相门的门失真。此外,在相同的控制框架内,还可以构建高保真和鲁棒的单量子比特门,为大规模FTQC铺平道路。
2018-06-07 cond-mat.mes-hall quant-ph