Fidelity estimator, randomized benchmarking and ZNE for quantum pulses
本文提出使用反转脉冲评估量子脉冲保真度，并在脉冲程序上实现零噪声外推（ZNE），将变分量子本征求解器（VQE）任务中与理想能量值的偏差平均降低54.1%。
2023-05-21 quant-ph
Detuning-modulated composite pulses for high-fidelity robust quantum control
介绍了一种适用于量子集成光子学的鲁棒量子信息处理控制方法。我们利用非共振失谐作为控制参数，得到一个新的家庭的复合脉冲的高保真度内的量子误差阈值的人口转移。通过设计，我们的失谐调制N件复合序列纠正任何控制不准确，包括脉冲强度，持续时间，谐振偏移误差，斯塔克移位，不必要的频率啁啾等，我们揭示了对称的脉冲，允许直接缩放与最小的脉冲开销为任意N。此外，我们在耦合波导中实现了复合解决方案，允许完整的光传输，对制造误差具有鲁棒性。
2018-11-06 quant-ph
Composite pulses for high fidelity population transfer in three-level systems
在这项工作中，我们提出了一个复合脉冲方案，通过调制相位，以实现高保真的三能级系统中的人口转移。为了克服转移概率中引入的系统误差不能充分消除的问题，提出了一种代价函数来寻找最优值。该代价函数在保证目标状态的精确布居或抑制泄漏状态的布居或两者中独立地构造。结果表明，即使在耦合系数存在偏差的情况下，粒子数转移仍能以高保真度实现。此外，我们的复合脉冲方案可以扩展到任意长的脉冲序列。作为一个例子，我们采用复合脉冲序列在原子-腔系统中实现了三原子单重态的量子保真度。最终的单态显示出对偏差的鲁棒性，并且不会受到波形失真的严重影响。此外，单重态在退相干环境下保持高保真度。
2022-02-16 quant-ph
Robust stimulated Raman exact passage using shaped pulses
我们发展了单次激发整形脉冲用于三能级量子系统中的超高保真度布居转移。为了确保高保真度，我们使用Lewis-Riesenfeld（L-R）方法来导出一族导致精确转移的解，其中解遵循L-R不变量的单个动力学模式。在这个家庭中，我们确定了一个单一的参数跟踪解决方案，同时控制的保真度的转移，人口的激发态，和鲁棒性。我们定义了一个衡量的UH-fidelity传输的鲁棒性的最小百分位数偏差的脉冲面积上的失真上升到$10^{-4}$以上。我们的形状脉冲的鲁棒性优于高斯和绝热优化脉冲为中等脉冲面积。
2019-09-25 quant-ph
High-fidelity local addressing of trapped ions and atoms by composite sequences of laser pulses
量子计算机的一个重要要求是能够在不影响邻居的情况下，以高保真度本地寻址任何量子位。我们提出了一种使用激光脉冲的复合序列的寻址方法，该方法大大减少了在紧密间隔的原子或离子的晶格中的寻址误差，并且同时显著增强了量子比特操纵的鲁棒性。为此，我们为最重要的单量子比特操作设计了新颖的高保真复合脉冲。原则上，这种方法允许人们超越衍射极限，因为只有位于激光束中心周围的小空间区域内的原子才能被激发，正好在激光束腰内。
2011-06-01 quant-ph
Compact Pulse Schedules for High-Fidelity Single-Flux Quantum Qubit Control
本研究将DRAG框架拓展至SFQ驱动的transmon量子比特，提出可存储于22比特内、门保真度超99.99%的紧凑脉冲序列，助力降低SFQ协处理器的面积与功耗并保留其优势。
2025-02-24 quant-ph
Band-selective shaped pulse for high fidelity quantum control in diamond
对量子比特的高保真量子控制对于实现量子计算至关重要，当量子比特之间存在不可避免的相互作用时，量子控制变得更具挑战性。利用带选性整形脉冲，我们证明了金刚石中氮空位（NV）中心的高保真翻转电子自旋。与传统的矩形脉冲相比，整形脉冲具有几乎相同的激励效果在一个尖锐的边缘区域（在频域）。因此，宿主$^{14}N$核自旋的三个子能级可以同时精确翻转，而其它子能级（如：G.附近的$^{13}C$核自旋）被很好地抑制。整形脉冲可以应用于大量需要带选择操作的量子系统。
2014-04-10 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
High-fidelity error-resilient composite phase gates
我们提出了一种方法来构建高保真度的量子相位门，这是不敏感的各种实验参数的误差。相位门由一对两个连续的宽带复合脉冲组成，它们之间具有相位差$π+α/2$，其中$α$是期望的门相位。通过使用补偿脉冲面积、频率失谐或面积和失谐中的系统误差的复合脉冲，我们由此构造补偿相同参数中的误差的复合相位门。特别令人感兴趣的是使用最近发现的通用复合脉冲的相位门，其补偿驱动场的任何参数中的系统误差，其保持演化厄米（例如，脉冲幅度和持续时间、脉冲形状、频率失谐、斯塔克位移、剩余频率啁啾等。
2014-09-23 quant-ph
Designing Filter Functions of Frequency-Modulated Pulses for High-Fidelity Two-Qubit Gates in Ion Chains
量子计算机中的高保真双量子比特门经常受到波动的实验参数的阻碍。时变参数波动的影响导致量子比特上的相干噪声，这可以通过设计具有适当滤波函数的控制信号来抑制。在这里，我们开发了用于捕获离子量子计算机的Mølmer-Sørensen门的滤波器函数，该函数可以准确预测由于任何频率下的小参数波动而导致的门误差的变化。然后，我们设计的频率调制的激光脉冲的滤波器功能，并比较这种方法与脉冲是强大的静态偏移的运动模式频率。在实验上，我们测量了运动模的噪声谱，并将其用于设计滤波器函数，在五离子链中将门保真度从99.23（7）%提高到99.55（7）%。
2023-01-05 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
High-fidelity $\sqrt{i\text{SWAP}}$ gates using a fixed coupler driven by two microwave pulses
提出一种微波控制协议，通过向固定频率transmon耦合器施加两个微波脉冲诱导量子比特间相互作用，在两种架构下实现了高保真$\sqrt{i\text{SWAP}}$门。
2024-04-27 quant-ph
Fast and high-fidelity generation of steady-state entanglement using pulse modulation and parametric amplification
我们探索了一个有趣的替代快速和高保真代稳态纠缠。通过指数增强原子-腔相互作用，我们获得了指数增强的系统的有效合作度，这导致了高保真度的状态产生。同时，我们调制驱动场的振幅来加速布居转移到目标态，贝尔州因此，预测了指数缩短的稳定时间。具体地，当系统的协同性为$C=30$时，加速方案的保真度达到$98.5\%$，并且稳定时间比没有加速的情况短约10倍。此外，我们从数值模拟中发现，该加速方案对系统和随机（振幅噪声）误差具有鲁棒性。
2019-07-25 quant-ph
High fidelity entanglement of neutral atoms via a Rydberg-mediated single-modulated-pulse controlled-PHASE gate
中性原子平台已成为研究量子信息和量子模拟的理想平台，人们在此平台上对原子间的纠缠过程进行了大量的研究。对于这一领域的发展，通过里德伯封锁的双量子比特控制相位门是最基本的元素之一。最近的理论研究表明，在门协议中引入非平凡波形调制的优点，预计将在下一阶段提高其性能。本文报道了利用Rb原子双光子跃迁的非共振调制驱动（ORMD）实现双量子比特受控相位（$C_Z$）门的实验结果。它依赖于具有仔细计算的平滑波形的单个调制驱动脉冲，以获得双量子位门所需的适当相位累积。将该$C_Z$门与全局微波脉冲相结合，产生了原始保真度为0.945（6）的两原子纠缠。考虑到态制备和测量（SPAM）误差，我们提取出纠缠操作保真度为0.980（7）。我们的工作特点是在单个脉冲内完成$C_Z$门操作，避免了里德堡布居的搁置，从而为在中性原子平台上实现高保真双量子比特门提供了另一条有希望的途径。
2021-09-06 quant-ph
Pulse family optimization for parametrized quantum gates using spectral clustering
本文提出用谱聚类将优化得到的高保真参数化量子门脉冲划分为不同解族，并仅在族内插值，从而保证中间参数门的高保真度，并在噪声条件下对里德伯和猫量子比特通用门集进行了验证。
2024-07-31 quant-ph
Preparation of high fidelity entangled cat states with composite pulses
提出一种基于复合双光子驱动脉冲的纠缠猫态制备协议，通过多振幅、多频率设计抑制参数误差与退相干影响，数值模拟验证其高保真度和强鲁棒性。
2025-03-14 quant-ph
Ultrahigh-fidelity composite rotational quantum gates
本文提出了一种复合脉冲序列，它可以使量子比特在布洛赫球上产生任意预定义的旋转。复合序列包含多达17个脉冲，并可以补偿高达八个订单的脉冲幅度和脉冲持续时间的实验误差。导出了X（NOT）、Hadamard和任意旋转三种基本量子门的复合序列。本文提出了三类复合序列--一类对称的和两类非对称的。它们包含作为其最低成员的两个众所周知的复合序列-三脉冲对称SCROFULOUS脉冲和四脉冲不对称BB 1脉冲，分别补偿一阶和二阶误差。较短的序列是解析推导的，较长的序列是数值推导的（而不是通过嵌套和连接，这是迄今为止最常用的方法）。因此，这里得到的复合序列在速度或准确性方面或两者方面都与现有序列相匹配或优于现有序列。例如，我们得到一个二阶复合序列，它比著名的BB 1序列快（约13%）。对于高阶序列，加速变得更加明显。这对于量子信息处理很重要，因为这里推导出的序列为寻找超高保真度和高速之间的最佳点提供了更多选择。
2020-12-29 quant-ph
Fidelity bounds for spin-dependent kicks with pulsed lasers
Universidad Carlos III de Madrid（马德里卡洛斯三世大学）；IonQ, Inc.（IonQ公司）；Instituto de Física Fundamental, Consejo Superior de Investigaciones Científicas (IFF-CSIC)（西班牙高等科学研究所基础物理研究所）
通过解析方法和数值模拟，表征了快速光学拉曼脉冲激发囚禁离子超精细量子比特中自旋依赖冲量的控制参数，发现有限脉冲持续时间是主要误差源，并给出了实现高保真度SDK的定量设计规则。
2026-05-29 quant-ph
Protecting qubit coherence by spectrally engineered driving of the spin environment
现代量子技术关键依赖于减轻量子退相干的技术;这些技术可以是被动的，例如通过材料工程实现，或者是主动的，通常通过施加到量子位的脉冲单色驱动场实现。使用固态缺陷自旋耦合到微波驱动的旋转浴，我们实验证明了一种退相干缓解方法的基础上，光谱工程的环境噪声与多色驱动波形，并表明它优于单色技术。结果与定量建模一致，并使用应用于环境而不是量子位的定制设计的波形打开了主动退相干保护的路径。
2021-01-24 quant-ph
Approaching single-photon pulses
由于正频率和正时间的不兼容要求，单光子脉冲不能按需产生。由此产生的状态，因此包含小概率的多光子。我们推导出近似单光子脉冲的可实现状态的最大保真度的上限和下限。界限的影响，超快光学;最大保真度是低的脉冲与几个周期或接近发病，但迅速增加的脉冲包络变化更慢。我们还证明了严格的本地化状态，接近单光子。
2021-02-22 quant-ph
Improving fidelity of multi-qubit gates using hardware-level pulse parallelization
本文提出在硬件层面并行化预校准脉冲以优化多量子比特门，通过$R_{ZX}$门实验验证，该方法相比串行串联可提高保真度（从98.16%到99.15%）并减少门时间，且适用于CNOT、CZ门及多种量子任务。
2023-12-20 quant-ph
High-Fidelity Quantum State Transfer in Multimode Resonators via Tunable Pulses
Delft University of Technology（代尔夫特理工大学）
本文提出一种双参数控制框架，实现单模到多模交叉区域的高保真量子态传输，通过可调脉冲协议在不需暗态保护或复杂脉冲设计的情况下，达到99.9%以上的传输保真度，并展示了对损耗、杂散、偏移和初始状态不完美的鲁棒性。
2026-03-26 quant-ph
High-fidelity composite quantum gates for Raman qubits
本文提出了一种利用复合脉冲技术设计鲁棒性强、保真度高的拉曼量子逻辑门的系统方法。我们使用两个数学工具-莫里斯-肖尔和马约拉纳分解-减少三态拉曼系统等效的两个状态系统。它们使我们能够通过将其扩展到拉曼量子比特来利用为两态系统设计的众多复合脉冲。我们构建的非，阿达玛，旋转门的莫里斯-肖变换与相同的统一的方法：序列的脉冲具有相同的相位为每个门，但不同的比例的拉曼耦合。相位门是利用Majorana分解构造的。所有复合拉曼门都具有非常高的保真度，超过了量子计算的基准值，并且对实验误差具有显著的鲁棒性。所有复合相位和脉冲面积由解析公式给出，这使得该方法可扩展到任何期望的精度和对误差的鲁棒性。
2020-05-03 quant-ph
Robustness of high-fidelity Rydberg gates with single-site addressability
控制相位门（CPHASE）原则上可以通过利用里德伯阻塞来实现与被捕获的中性原子。然而，使用这种里德堡门实现量子计算所需的超高保真度会受到脉冲幅度和定时的实验不准确性以及导致里德堡能级波动的杂散场的影响。我们在这里报告的分析和数值脉冲序列的里德伯CPHASE门，专门检查门的保真度相对于这种实验扰动的鲁棒性的比较研究。分析脉冲序列的同时和受激拉曼绝热通道（STIRAP）被发现在最好的适度稳健下，这些扰动。相比之下，最优控制理论被认为允许生成在预定义的公差窗口内固有鲁棒性的数字脉冲。由此产生的数字脉冲形状显示简单的调制模式和它们的频谱包含除了基本共振里德伯门频率只有一个额外的频率。这种低复杂度的脉冲在实验上应该是可行的，允许在现实的实验条件下可以实现99.90 - 99.99%的门级精度。
2014-01-08 quant-ph
Optimisation of Pulse Waveforms for Qubit Gates using Deep Learning
提出利用DNN学习脉冲幅度与门保真度关系并以两阶段优化脉冲参数的方法，在Qiskit模拟中实现了高保真度单量子比特门。
2024-08-05 quant-ph
Fast, high-fidelity addressed single-qubit gates using efficient composite pulse sequences
本文针对低温表面阱中的 $^{43}\ ext{Ca}^{+}$ 原子钟量子比特，利用微波场梯度与高效复合脉冲序列实现快速高保真寻址单比特门，单比特误差达 $1.5\ imes10^{-6}$，双比特并行寻址误差为 $3.4\ imes10^{-5}$，并具备理论可扩展性。
2023-09-20 quant-ph
Risk-aware neural pulse compilation of continuously parameterized single-qubit gates with optimal-control benchmarking and NMR hardware validation
Koç University（科奇大学）；TÜBİTAK Research Institute for Fundamental Sciences (TBAE)（土耳其科学技术研究委员会基础科学研究院（TBAE））；Middle East Technical University（中东理工大学）；Shenzhen SpinQ Technology Co., Ltd.（深圳本源量子技术有限公司）
本文提出一种基于保真度的神经脉冲编译框架，用于连续单量子比特门的编译，通过端到端训练实现对任意SU(2)操作的轴角参数到射频控制序列的映射，并通过不确定性分析提升容错能力。
2026-10-19 quant-ph
Methods and Results for Quantum Optimal Pulse Control on Superconducting Qubit Systems
现有的噪声中尺度量子器件（Noisy Intermediate-Scale Quantum，NISQ）由于与环境相互作用而产生的噪声影响了量子门的保真度，从而限制了NISQ器件的有效使用。在transmon量子比特系统中，量子门保真度可以通过施加可以使环境噪声的影响最小化的控制脉冲来改善。在这项工作中，我们采用物理指导的量子最优控制策略，设计最优脉冲驱动超导量子比特系统上的量子门。我们通过使用OpenPulse API在IBM Q硬件上进行实验来测试我们的结果。我们比较了我们的脉冲优化的量子门与默认的量子门的性能，并表明优化的脉冲提高了量子门的保真度，特别是单量子比特门。我们讨论了我们在工作中遇到的挑战，并指出未来可能的改进。
2022-09-02 quant-ph
Lemniscate phase trajectories for high-fidelity GHZ state preparation in trapped-ion chains
Russian Quantum Center（俄罗斯量子中心）；Moscow Institute of Physics and Technology（莫斯科物理技术学院）；National Research Nuclear University MEPhI（国立核研究大学梅普赫伊）
本文提出一种莱姆斯曲线脉冲，通过特殊相位轨迹降低GHZ态制备保真度误差，使20离子链的保真度可达10^-4。
2026-04-02 quant-ph
Fidelity of an optical memory based on stimulated photon echoes
我们研究了在基于受激光子回波的光存储器中，在存储和检索过程中编码到光脉冲的相对相位和幅度中的信息的保存。通过在电信波长处干涉在Ti内扩散的单模掺铒LiNbO $_{3}$波导结构中产生的光子回波，我们发现，只要数据脉冲序列与原子退相干时间相比较短，原子介质中的退相干仅转化为信息的损失（而不是退化）。实验测得干扰回波的可见度接近100%。除了预期的三脉冲光子回波干扰，我们还观察到由于四脉冲光子回波的干扰。我们的研究结果对于未来的长距离量子通信协议特别感兴趣，该协议依赖于光和原子之间高保真的量子态的可逆转移。
2006-09-26 quant-ph
Fidelity of the quantum delta-kicked accelerator
从实验和理论上研究了受击转子的保真度对加速度的敏感性。我们使用了一个玻色-爱因斯坦凝聚体，它暴露在一个驻波脉冲序列中，然后是一个单一的反向脉冲，其中驻波被移动了半个波长。的保真度“频谱”作为加速度的函数的功能。这项工作可能会在原子样品的温度测量中找到应用。
2013-05-21 quant-ph
Improving quantum gate fidelities by using a qubit to measure microwave pulse distortions
提出了一种新的方法来确定超导量子比特中的脉冲缺陷，并提高单门保真度。通过施加连续的正和负$π$脉冲，我们放大了由于微波脉冲失真引起的量子比特演化，这导致量子比特状态围绕垂直于预期旋转轴的轴旋转。测量这些旋转作为脉冲周期的函数，使我们能够重建到达样品的微波脉冲的形状。使用提取的响应对输入信号进行预失真，我们能够改善脉冲形状，并达到高于99.8%的平均单量子位门保真度。
2012-11-09 quant-ph
Optimization of High-Fidelity Single-Qubit Gates for Fluxoniums Using Single-Flux Quantum Control
本文针对磁通量子比特，提出基于梯度的SFQ脉冲时序优化方法，通过松弛离散约束结合BFGS优化器构建高保真单量子比特门，在电感、电容耦合下分别实现99.99%、99.9%的保真度。
2025-11-18 quant-ph
Improving Single Excitation Fidelity in Rydberg Superatoms for Efficient Single Photon Emission
Forschungszentrum Jülich GmbH（于利希研究中心）；Peter Grünberg Institute, Quantum Control (PGI-8)（彼得·格林伯格研究所量子控制部门）；University of Cologne（科隆大学）；OIST Graduate University（冲绳科学技术大学院大学）；Università di Bologna（博洛尼亚大学）；Collège de France（法兰西学院）；PSL University（巴黎文理研究大学）
本研究通过DRAG技术优化脉冲形状，提升Rydberg超原子中单激发保真度至91.9%，接近退相干极限，验证了DRAG在高保真单光子源中的有效性。
2026-02-20 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
Two-qubit quantum gates with minimal pulse sequences
本文提出用单脉冲或双脉冲序列实现近距离囚禁原子的纠缠门，利用丢番图方程近似解优化参数，并分析保真度误差来源，双脉冲序列可提升保真度。
2023-10-18 quant-ph
A Simulation Methodology for Superconducting Qubit Readout Fidelity
本文提出一种基于Matlab和Ansys HFSS的超导量子比特读取保真度仿真方法，实现读取路径协同优化，预测结果与实验吻合，发现降低7dB功率或缩窄40%脉冲宽度仍能保持高保真度。
2022-07-18 quant-ph
Pulse engineering via projection of response functions
本文提出一种基于响应函数投影的量子最优控制方法，以无超参数方式计算保真度梯度并进行多参数更新，相比GRAPE算法显著提升收敛性和最优保真度。
2025-02-05 quant-ph
High-fidelity Rydberg-blockade entangling gate using shaped, analytic pulses
我们表明，使用整形脉冲提高了里德堡封锁两个量子比特纠缠门的保真度几个数量级相比，以前的协议的基础上方脉冲或最佳控制脉冲。使用分析导数去除绝热门（DRAG）脉冲，减少激发的主要泄漏状态和分析方法，找到最佳的里德伯封锁，我们产生贝尔态的保真度$F>0.9999$在300 K的环境中的门时间只有$50\;{\rm ns}$，这是一个数量级比以前的协议更快。这些结果建立了可扩展的量子计算与里德堡封锁门的中性原子量子比特的潜力。
2016-09-07 physics.atom-ph quant-ph
Polarization State Dynamics of Single Photon Pulse Under Stochastic Polarization Mode Dispersion for Optical Fiber Quantum Channels
研究了光纤量子通信信道中单光子脉冲的偏振态动力学。在双折射矢量模型的基础上，通过求解频域波动方程，得到了双折射的琼斯矢量。利用密度算符计算了输出量子态的保真度和脉冲的偏振度。结果表明，量子态的保真度沿光纤方向迅速下降并趋于稳定值，随随机光纤双折射的平均涨落幅度增大而增大。当双折射的平均波动幅度很小时，偏振度几乎不变。对于高斯和矩形频谱包络，保真度和偏振度的变化规律相同，而洛伦兹频谱的值较小。
2009-08-30 quant-ph
Effects of Dynamical Decoupling and Pulse-level Optimizations on IBM Quantum Computers
目前可用的量子计算机容易出错。需要电路优化和错误缓解方法来设计量子线路，以在NISQ硬件上执行时实现更好的保真度。动态解耦（DD）通常用于抑制退相干误差，并已提出不同的DD策略。此外，可以通过脉冲级优化来提高电路保真度，例如创建硬件本地脉冲高效门。本文实现了所有流行的DD序列，并评估了它们在IBM量子芯片上的性能，这些芯片具有不同的特性，适用于各种知名的量子应用。此外，我们还研究了将DD与脉冲级优化方法相结合，并将其应用于QAOA求解Max-Cut问题。基于实验结果，我们发现DD仅对某些类型的量子算法有益，而DD和脉冲级优化方法的组合总是具有积极的影响。最后，我们为用户提供了几个指南，以学习如何使用这些噪声抑制方法在IBM量子计算机上构建高保真量子应用电路。
2022-09-02 quant-ph
Ultrahigh-fidelity composite quantum phase gates
本文提出用于Z、S、T及一般相位门的复合脉冲序列，最多18个脉冲可补偿高达八阶实验误差，兼具超高保真度、强鲁棒性和灵活性，为量子信息应用提供多种优化控制方案。
2023-09-08 quant-ph
Composite Pulses in N-level Systems with SU(2) Symmetry and their Geometrical Representation on the Majorana Sphere
粒子数反转的高保真度和鲁棒性对于许多量子控制应用是非常理想的。我们扩展了为二能级动力学发展的复合脉冲方案，并给出了一个具有SU（2）对称性的N能级量子系统的相干演化的解析解，以实现高保真度和鲁棒的布居数反转，这优于N能级动力学中的常见解。我们的方法提供了一个平台，在物理多能级系统，这是至关重要的保真度量子计算和实现基本的激发核磁共振和原子物理学中的人口转移的准确转向。我们还介绍和讨论这些动力学的几何轨迹的马约拉纳球作为一种解释，允许获得物理洞察力的多体或高维量子系统的动力学。
2017-08-22 quant-ph
High fidelity quantum gates via analytically solvable pulses
它示出了一个家庭的解析可解脉冲可以用来获得高保真度的量子相位门与令人惊讶的鲁棒性对系统或脉冲参数的缺陷。相位门是重要的，因为它们可以实现通用量子计算的必要操作。它们特别适用于自组装量子点、捕获离子和固体缺陷等系统，因为这些系统通常由量子比特子空间之外的状态的瞬态激发来操纵。
2012-06-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
6th order robust pulses for quantum control
为核磁共振实验设计的复合脉冲序列目前正被应用于许多量子信息处理技术中，本文分析了一类用于解决量子门执行过程中系统脉冲长度误差的复合脉冲序列。康明斯等人[Phys. Rev. A 67，042308（2003）]已经证明，对于这类复合脉冲序列，与理想酉运算相比，所得到的酉运算的保真度为1+C* ε ^6，其中ε是脉冲长度的分数误差。我们推导出六阶系数C的精确表达式，并由此推导出观察到六阶依赖性的条件。我们还提出了新的脉冲序列，达到相同的保真度。
2004-11-12 quant-ph
A Simple and Convenient Measure of NMR Rotor Fidelity
我们描述了一个简单的计划，用于计算的保真度的复合脉冲时，被认为是一个通用的转子。
2001-03-12 quant-ph
Efficient experimental design of high-fidelity three-qubit quantum gates via genetic programming
我们已经设计了有效的量子线路的三量子比特Toffoli（控制-控制非）和Fredkin（控制-交换）门，通过遗传编程方法优化。由此获得的门实验上实现的三量子位NMR量子信息处理器，具有高保真度。Toffoli和Fredkin门与单量子位Hadamard门一起形成了量子计算的通用门集，并且是几种量子算法的重要组成部分。遗传算法是一种基于自然选择和生物遗传学逻辑的随机搜索算法，已广泛应用于量子信息处理应用中。数值优化的三量子位量子门的射频脉冲轮廓实现了$> 99\%$保真度。在实验实现的脉冲具有短持续时间并且可以以高保真度实现的约束下进行优化。因此，门的实现不会遭受射频偏移误差或门动作期间的退相干的削弱效应的缺点。我们证明了我们的脉冲序列的优势，通过比较我们的结果与现有的实验方案。
2017-07-02 quant-ph
Inverse engineering and composite pulses for magnetization reversal
我们提出了一种方法，实现快速和强大的磁化反转的纳米磁体，通过结合反求工程和复合脉冲。首先在短时间内对频率随时间变化的微波产生的磁场进行反向设计，并进一步引入复合脉冲，通过减小磁各向异性的影响来提高保真度。通过数值例子说明了高保真的磁化反转，并在布洛赫球上可视化。最后，基于Landau-Lifshitz-Gilber方程讨论了阻尼参数对脉冲序列的影响。这些结果为实现精确而快速的磁化反转或开关，以及在高密度信息存储和处理中的应用奠定了基础。
2017-03-10 quant-ph
Pulsed excitation dynamics in quantum dot-cavity systems: limits to optimizing the fidelity of on-demand single photon sources
耦合到光学腔的量子点最近已被证明是按需单光子的优异来源。典型地，应用要求源的同时高效率和提取的光子的量子不变性。虽然已经取得了很大的进展，在抑制背景源的退相干和利用腔量子电动力学，以克服由固有的激子-声子散射固有的固态平台中设置的基本限制，激发脉冲的作用往往被忽视。我们定量研究与脉冲激发，可以限制同时的效率和不可逆性，包括多个激子，多光子，和泵诱导的退相激发相关的因素，并发现现实的单光子源，这些影响导致退化的源图的品质可比的声子散射。我们还开发了严格的开放量子系统极化子主方程模型的量子点动力学下的时间相关的驱动器，其中包括光子和声子水库的非马尔可夫效应，并明确显示如何耦合到一个高Q因子腔抑制多光子发射的方式不预测常用的模型。然后，我们使用我们的研究结果总结的标准，可用于单光子源优化。
2019-01-15 quant-ph
Limitations of two-level emitters as non-linearities in two-photon controlled phase gates
我们研究了基于两能级发射极非线性的双光子控制相位门的保真度缺陷的来源。我们专注于无源系统，无需外部调制，以提高其性能。我们证明了门的保真度是有限的输入脉冲宽度的单光子和双光子散射事件的相对要求。对于单光子散射，光谱脉冲宽度必须比发射体线宽窄，而双光子散射过程要求脉冲宽度和发射体线宽相当。我们发现，这些相反的要求限制了高斯光子脉冲的双光子控制相位门的最大保真度为84%。
2017-04-04 quant-ph
Composite stimulated Raman adiabatic passage
介绍了一种用于三态量子系统相干控制的高保真技术，它结合了两种流行的控制工具-受激拉曼绝热通道（STIRAP）和复合脉冲。通过使用具有适当相位的部分延迟脉冲对的复合序列，可以通过相消干涉将阻止STIRAP达到单位保真度的非绝热跃迁消除到任意阶，因此可以使该技术任意精确。复合相位由简单的解析公式给出，不依赖于特定的脉冲形状、脉冲延迟和脉冲面积，具有普适性。
2013-06-04 quant-ph
Pulse Quality Optimisation in Quantum Optimal Control
Imperial College London（帝国理工学院）；Flatiron Institute（平顿研究所）
本文提出GECKO方法，通过利用李代数几何优化脉冲质量，提升控制脉冲的保真度和实验可行性。
2026-04-28 quant-ph
Overcoming the Speed-Fidelity Trade-off in Fast CZ Gates via Cyclic Control
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；CAS Center For Excellence in Quantum Information and Quantum Physics（中国科学院量子信息与量子物理学前沿卓越中心）；Laboratory of Quantum Information（量子信息实验室）；Suzhou Institute for Advanced Research, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学苏州高等研究院）
针对快速量子门中短时间波形畸变导致的速度-保真度权衡问题，提出基于参数空间扩展的循环控制策略，在超导受控-Z门中实现相干误差抑制，平均误差从0.27%降至0.12%。
2026-07-02 quant-ph
Robust single-qubit gates by composite pulses in three-level systems
复合脉冲是实现量子控制的有效工具。在这项工作中，我们推导出复合脉冲序列的形式，以实现三能级系统中的鲁棒单量子比特门，其中两个低能级作为一个量子比特。复合脉冲可以有效地消除一定数量级的系统误差。我们发现，三脉冲序列不能完全消除一阶系统误差，但仍然有效地使保真度抵抗特定方向的变化。当在序列（$N>3$）中采用更多脉冲时，保真度可以对所有方向上的变化不敏感，并且鲁棒性区域变得宽得多。最后，我们展示了复合脉冲在量子信息处理中的应用，例如，在两个量子比特之间进行鲁棒的量子信息传输。
2021-05-11 quant-ph
