Readout Error Mitigation for Mid-Circuit Measurements and Feedforward
Harvard University（哈佛大学）；Agency for Science, Technology and Research (A*STAR)（新加坡科技研究局）
提出一种通用协议，通过反馈减少中电路测量错误，提升NISQ设备的量子电路鲁棒性。
2025-02-03 quant-ph
Design of Advanced Readout and System-on-Chip Analog Circuits for Quantum Chip
本研究设计了一种集成四量子比特芯片与约瑟夫森参量放大器的先进读出架构，无需Purcell滤波器，通过定制增益曲线实现量子极限放大和能量泄漏抑制。
2025-06-19 quant-ph
Shortcuts to Adiabaticity for Fast Qubit Readout in Circuit Quantum Electrodynamics
我们提出了如何工程的纵向耦合，以加速测量的量子位纵向耦合到一个腔，由绝热性的捷径的概念的动机。从逆向工程和反绝热驱动两种方法中逆向设计了不同的调制，以实现纳秒级更大的信噪比（SNR）值。通过比较，我们证明了我们的协议优于通常的周期性调制的指针状态分离和信噪比。最后，我们展示了一种可能的实现方式，考虑到最先进的电路量子电动力学架构，估计测量过程所需的最短时间。
2022-09-08 quant-ph
Quantum Shift Register Circuits
量子移位寄存器电路作用于一组输入量子位和存储器量子位，输出一组输出量子位和更新的存储器量子位，并将存储器反馈到器件中用于下一个周期（类似于经典移位寄存器的操作）。这样的设备可以用作特定类型的量子纠错码（称为量子卷积码）的编码和解码电路。基于量子卷积码的Ollivier-Tillich和Grassl-Roetteler编码算法，提出了一种确定量子卷积码的量子移位寄存器编码电路的方法。我还确定了CSS量子卷积码所需内存量的公式。然后，我详细介绍了原始量子移位寄存器电路，这些电路实现了移位不变Clifford群（对编码和解码量子卷积码很重要的一类变换）中的所有有限和无限深度变换。CSS量子卷积码的内存公式然后立即导致CSS纠缠辅助量子卷积码所需的内存公式。
2009-03-27 quant-ph
Reducing Spontaneous Emission in Circuit Quantum Electrodynamics by a Combined Readout/Filter Technique
量子比特的物理实现可能对环境耦合极其敏感，这可能导致退相干。虽然努力保护，耦合到环境是必要的，以测量和操纵量子位的状态。因此，具有长量子位能量弛豫时间的目标与实现高保真量子位控制和测量的目标相竞争。在这里，我们提出了一种方法，集成滤波技术，保持超导量子比特的寿命与色散耦合的量子比特的微波谐振器的控制和测量。其结果是一个紧凑的电路，可以保护量子比特免于自发丢失到环境中，同时还保留了执行快速，高保真读出的能力。重要的是，我们表明该设备在一个制度，是可以达到与当前的实验参数，并提供了一个具体的例子超导量子比特电路量子电动力学。
2015-10-20 quant-ph
Personalized Improvement of Standard Readout Error Mitigation using Low-Depth Circuits and Machine Learning
本文提出利用低深度电路测量概率分布并结合机器学习来个性化细化读出误差模型，在七量子比特系统上相比标准方法显著提升了保真度并降低了误差。
2025-06-04 quant-ph
Readout-Induced Leakage in Superconducting Circuits with Nonlinear Couplings
Yale University（耶鲁大学）；Yale Quantum Institute, Yale University（耶鲁量子研究所，耶鲁大学）；University of California Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校）；Google Quantum AI（谷歌量子AI）
研究超导电路中读出诱导泄漏问题，发现非线性耦合虽能提供Purcell保护，但若设计不当会引入额外寄生过程，且泄漏率对读出频率敏感，需通过合理设计辅助模式来抑制。
2026-07-10 quant-ph
Silicon Spin Qubit Control and Readout Circuits in 22nm FDSOI CMOS
本文针对未来量子计算需求，研究22nm FDSOI CMOS工艺下硅自旋量子比特的控制与读出集成电路，总结相关技术并给出TIA和PG两个模块的初步仿真性能结果。
2024-09-12 quant-ph
Quasi-Probabilistic Readout Correction of Mid-Circuit Measurements for Adaptive Feedback via Measurement Randomized Compiling
本文提出利用随机化编译将测量误差定制为简单随机模型，通过单个制备态重建的拟概率分布高效校正读出误差，并扩展至线路中途测量的自适应反馈，实现了8比特寄存器和辅助比特纠错的验证。
2025-01-27 quant-ph
Quantum memory using a hybrid circuit with flux qubits and NV centers
我们提出了如何实现高保真的量子存储使用的混合量子结构，包括两个耦合的通量量子比特和氮空位中心系综（NVE）。其中一个通量量子位被认为是量子计算处理器，而NVE用作量子存储器。通过分离计算单元和存储单元，可以有效地消除量子计算过程对量子存储器的影响，从而可以高保真地实现计算量子比特的任意量子态的量子存储。此外，本提议对于系统参数的波动是鲁棒的，并且利用当前可用的技术在实验上可行。
2013-08-30 quant-ph
Circuit-Based Quantum Random Access Memory for Classical Data
许多量子信息处理任务要真正超越经典方法的先决条件是将经典数据编码到量子叠加态中的有效过程。在这项工作中，我们提出了一种基于电路的触发器量子随机存取存储器，以系统和灵活的方式构建经典信息的量子数据库。为了注册或更新由$M$条目组成的经典数据，每个条目由$n$位表示，该方法需要$O(n)$量子位和$O(Mn)$步骤。通过以额外成本进行后选择，我们的方法还可以将连续数据存储为概率幅。作为一个例子，我们提出了一个程序来转换经典的训练数据的量子监督学习算法的量子态。通过引入量子分叉减少状态准备查询的数量可以实现进一步的改进。
2019-01-08 quant-ph
Circuit simulation of readout process toward large-scale superconducting quantum circuits
针对器件参数波动影响大规模超导量子电路保真度的问题，提出基于传统 SPICE 的经典电路仿真方法，可在普通笔记本上评估万量子比特电路性能。
2025-07-27 cond-mat.supr-con quant-ph
Quantum memory: Write, read and reset
提出了一种内容为纯量子态的量子存储器模型。在这个模型中，写、读和复位存储器的基本操作是通过从存储器中散射来执行的。量子存储器在散射后必须保持纯态的要求意味着散射是一种特殊类型的散射，只有某些入射波是允许的。以一维费米赝势为例，说明了对散射过程的要求是一致的，可以满足。该模型与常用的量子存储器模型相比，最重要的区别是空间维度和干涉在本模型中起着核心作用。
2002-08-21 quant-ph
Quantum reading of digital memory with non-Gaussian entangled light
它已被显示最近（物理学。106，090504（2011）），具有爱因斯坦-波多尔斯基-罗森（EPR）相关性的纠缠光比任何经典光更好地从数字存储器中检索信息。在识别这一点时，采用了每个单元由具有两种反射率的反射介质组成的数字存储器模型（每个存储器单元编码二进制数0或1）。二进制存储器的读出基本上对应于以不同反射率为特征的两个玻色子衰减器通道的辨别。该模型需要一个完整的数学用具连续变量高斯设置其分析，当任意值的反射率被认为是。在这里，我们限制到一个基本的量子读出机制与非高斯纠缠态的光，与二进制通道被区分为理想的存储器特征在于反射率之一，即，身份通道和热噪声通道，其中照射存储器位置的信号光完全丢失（零反射率），只有撞击存储器上侧的白色热噪声到达解码器。我们比较了在这个模型中的纠缠光与任何经典光源的量子读取效率。我们表明，纠缠发射机提供更好的阅读性能比任何经典的光发射机在低信号强度的制度。
2013-04-26 quant-ph
Mid-circuit ground-state cooling and ancilla readout in the $\textit{omg}$ architecture
University of Oregon（俄勒冈大学）
该研究在omg架构中实现了电路中间的基态冷却与辅助量子比特读出，为囚禁离子容错量子计算机提供了关键基础操作。
2026-08-14 quant-ph
Context aware quantum simulation of a matrix stored in quantum memory
本文提出了一种块对角矩阵和的存储方法和上下文感知电路仿真思想。利用截断级数的哈密顿动力学广义电路的设计技巧，将这一思想推广到（0-1）矩阵，并讨论了实矩阵的推广。所提出的电路需要$O(n)$数量的量子门，并产生正确的输出，其成功概率取决于元素的数量：对于具有$poly(n)$的矩阵，成功概率为$1/poly(n)$。由于电路上的操作由数据本身控制，因此电路可以被认为是上下文感知计算小工具。此外，它还可用于变分量子本征求解器和分子哈密顿量的模拟。
2019-04-02 quant-ph
Single-shot qubit readout in circuit Quantum Electrodynamics
利用超导电路的量子信息的未来发展需要具有长相干时间的约瑟夫森量子比特结合到高精度读出。最近，使用电路量子电动力学（cQED）架构在控制相干性方面取得了重大进展，其中量子位嵌入共面波导谐振器（CPWR）中，该共面波导谐振器提供了良好控制的电磁环境并用作量子位读出。特别是一种新的量子比特设计，transmon，产生可重复的长相干时间。然而，一个高精度的单次读取的transmon，非常希望运行简单的量子算法或测量量子相关性在多量子位实验，仍然缺乏。在这项工作中，我们展示了一种新的transmon电路，其中CPWR变成了一个采样保持检测器，即约瑟夫森分叉放大器（JBA），它允许快速测量和单次判别量子比特状态。我们报告拉比振荡具有94%的高可见度与失相和弛豫时间长于0.5 $μ$ s。通过进行两次后续测量，我们还证明了这种新的读出不会引起额外的量子位弛豫。
2010-05-31 cond-mat.supr-con quant-ph
A Boundary Condition Perspective on Circuit QED Dispersive Readout
University of Oxford（牛津大学）
本文从边界条件角度探讨电路量子电动力学色散读取，通过从原理推导揭示色散位移和真空Rabi分裂的物理机制，并提出通过抑制线性色散项实现宇称-only测量的方法。
2025-12-30 quant-ph
Broadband Bandpass Purcell Filter for Circuit Quantum Electrodynamics
针对电路 QED 中 Purcell 滤波器保护量子比特与限制读取带宽的矛盾，提出并实验实现基于传输线的多级带通 Purcell 滤波器，兼顾寿命保护、宽带测量与多路复用容量。
2023-07-18 quant-ph
From adiabatic to dispersive readout of quantum circuits
量子线路的光谱特性可以通过监测它在与之耦合的微波谐振器中引起的谐振频率偏移来有效地读出。当两个系统强烈失谐时，理论将偏移归因于取决于量子线路状态的有效谐振器电容或电感。在小失谐时，位移来自虚光子的交换，如Jaynes-Cummings模型所描述的。在这里，我们提出了一个理论桥接这两个限制，并说明，与几个例子，其必要性的一般描述的量子线路读出。
2020-07-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Design of Qubit Readout Circuit for Purcell-Rate Suppression by Two-Path Interference
Ankara Yildirim Beyazit University（安卡拉耶尔德勒姆·贝亚济特大学）；Iranian Quantum Technologies Research Center (IQTEC)（伊朗量子技术研究中心）；K.N. Toosi University of Technology（K.N.图西理工大学）；Kharazmi University（哈拉兹米大学）
本文提出一种量子比特先耦合滤波谐振器再耦合读出谐振器的新型读出电路，通过调节谐振器-滤波器耦合强度精确控制 Purcell 衰减率和 ac Stark 因子，在提高量子比特状态可区分性的同时保持输出信号的非经典性。
2026-09-29 quant-ph
Protocol for high fidelity readout in the photon blockade regime of circuit QED
在强耦合区，驱动阻尼Jaynes-Cummings模型表现出量子光子阻塞态和准相干亮态的共存。我们用全量子模拟描述了这些亚稳态的慢时间尺度和吸引域。这种形式的双稳态可以用于实现不需要额外电路元件的量子位读出方案。我们提出了一个相干控制序列，利用一个简单的线性啁啾的驱动幅度和频率以及量子比特频率。通过优化系统和控制脉冲的参数，我们在理论上证明了非常高的读出精度（>98%）和高对比度，在电路QED架构中实现的量子位的实验现实参数。
2010-04-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Variable-frequency-controlled coupling in charge qubit circuits: Effects of microwave field on qubit-state readout
为了实现量子信息处理，通常使用微波场来操纵超导量子比特。我们研究了如何通过变频磁场控制超导电荷量子比特之间的耦合。我们还研究了微波场对电荷量子比特态读出的影响。电荷-量子比特态的测量可以用来证明光子的统计特性。
2007-03-16 cond-mat.supr-con quant-ph
Error mitigated quantum circuit cutting
我们研究了一种误差减轻的断层方法，在门和测量噪声的存在下的量子线路切割问题。我们探讨了两种断层扫描特定的错误缓解技术;读出错误缓解条件片段断层扫描，它使用的所有切割和条件量子位测量的断层扫描重建过程中的读出错误的知识;和主导特征值截断（DEVT），其目的是提高性能的电路切割执行截断的个别条件断层扫描重建中使用的片段。我们发现，在存在对称测量误差的情况下，读出误差减轻断层扫描和DEVT断层扫描的性能对于电路切割是相当的。对于门误差，我们的数值结果表明，概率估计为原始电路使用DEVT获得优于一般电路切割测量，去极化和弱偏置泡利噪声模型，但并没有提高性能的幅度阻尼和相干误差，并可以大大降低性能的高偏置泡利噪声。在DEVT有效的情况下，还发现使用至少50%的完整断层扫描数据与条件最小二乘断层扫描拟合器来改善部分断层扫描重建的性能，而具有或不具有DEVT缓解的线性反演断层扫描被发现与部分数据一起表现不佳。
2022-11-24 quant-ph
A network-ready random-access qubits memory
光子量子比特存储器是许多量子网络协议的基本组成部分。理想的情况是量子计算节点通过量子接口有效地连接到量子通信信道。节点包含一组长寿命的物质量子比特，通道支持光量子比特的传播，界面耦合光和物质量子比特。为了实现这一愿景，我们在这里展示了一个随机存取的多量子位写-读存储器的光子使用两个铷原子耦合到同一模式的光腔，这是一个设置，这是已知的功能量子计算能力。我们用十个以上的独立光子量子位测试了存储器，没有观察到明显的串扰，并且发现即使在十次写入-读取尝试之后也不需要重新初始化。综合读写效率为26%，相干时间接近1 ms。有了这些功能，节点构成了量子中继器和最终量子互联网的一个有前途的构建块。
2020-11-02 quant-ph
Fast and memory efficient strong simulation of noisy adaptive linear optical circuits
本文提出将线性光学线路输出振幅建模为多元多项式偏导数的算法，通过遍历中间偏导数格实现时间与内存的平衡，并首次同时支持噪声与前馈场景，使此前无法模拟的系统成为可能。
2025-03-07 quant-ph
Full-State Quantum Circuit Simulation by Using Data Compression
量子线路模拟对于评估量子算法和量子机器至关重要。然而，完全模拟所需的状态振幅数量随着量子位的数量呈指数级增加。在这项研究中，我们利用数据压缩，以减少内存需求，交易计算时间和保真度的内存空间。具体来说，我们开发了一个混合的解决方案，通过结合无损压缩和我们定制的有损压缩方法，在每个时间步的模拟自适应误差界。我们的方法优化了压缩速度，并确保由于有损压缩引起的错误是不相关的，这是比较模拟输出与物理机器的一个重要属性。实验表明，我们的方法减少了模拟61量子位格罗弗的搜索算法的内存需求从32艾字节到768太字节的内存阿贡的Theta超级计算机使用4,096个节点。结果表明，对于一般的量子线路，我们的技术可以将模拟规模增加2到16个量子比特。
2020-05-13 quant-ph
Dynamics of the reading process of a quantum memory
详细研究了量子存储器中信息提取的机制。我们认为记忆包含一个单一的激发集体原子状态，这是映射到一个单一的光子在读取过程中。一个理论的提取的光子的波包，导致一个简单的解析表达式取决于问题的关键参数，如失谐和强度的读取字段和原子系综中的原子数。然后将该理论与大量的实验情况进行比较，得到了令人满意的定量一致性。通过这种方式，我们能够系统地研究读取过程的饱和度和光谱，以及阐明超辐射在系统中的作用。
2013-09-09 quant-ph
Efficient, ever-ready quantum memory at room temperature for single photons
高效的量子存储器将是大规模网络化量子系统的重要组成部分，并提供飞行光子量子比特与原子或准原子本地量子处理器之间的联系。为了提供一种可扩展性的途径，避免庞大的，难以维护的系统，如高真空和低温低温是必要的。内存效率需要超过50%，才能在量子不可克隆限制之上运行。这种高效率仅在具有针对存储器带宽定制的光子源的系统中实现。在本文中，我们探讨了一个超低光谱带宽源的单光子从腔增强自发参量下转换与气体系综原子存储器的组合。我们的铷蒸汽梯度回波存储器实现了84 $\pm$ 3%的单光子召回效率：一个永远准备好的记录，热，真空系统免费的光学存储器。
2022-03-29 quant-ph
Single-shot qubit readout in circuit Quantum Electrodynamics
使用超导电路的量子信息的未来发展需要具有长相干时间的约瑟夫森量子比特[1]与高保真度读出相结合。最近使用电路量子电动力学（cQED）架构[2，3]实现了相干性控制方面的重大进展，其中量子位嵌入共面波导谐振器（CPWR）中，该共面波导谐振器提供了良好控制的电磁环境并用作量子位读出。特别是一种新的量子位设计，transmon，产生可重复的长相干时间[4，5]。然而，仍然缺乏高保真度的单次读取的transmon，非常需要运行简单的量子算法或测量量子相关性在多量子位实验中，仍然缺乏。在这项工作中，我们展示了一种新的transmon电路，其中CPWR变成了一个采样保持检测器，即约瑟夫森分叉放大器（JBA）[6，7]，它允许快速测量和单次鉴别量子比特状态。我们报告拉比振荡与94%的高可见度与失相和弛豫时间长于0：5 μ \s。通过进行两次后续测量，我们还证明了这种新的读出不会引起额外的量子位弛豫。
2010-05-19 cond-mat.supr-con quant-ph
Spin Wave Diffraction Control and Read-out with a Quantum Memory for Light
本文提出了一种控制和读出衍射自旋波到传播光场的方案。衍射是通过正弦变化的光的位移和理想的一对一的映射光实现使用梯度回波量子存储器。我们还表明，衍射自旋波的空间顺序的动态控制可以实现具有高的时间带宽产品的时间模式的量子脉冲序列发生器。完整的数值解表明，共同传播和counterpropagating光移的几何形状可以使用，使建议适用于热和冷原子蒸气以及固态系统的两个层次的原子。
2015-01-06 quant-ph
Neuromorphic, Digital and Quantum Computation with Memory Circuit Elements
记忆效应在自然界中无处不在，记忆电路元件的类别-包括忆阻器，忆电容器和忆电感器-显示出理解和模拟相关基本物理过程的巨大潜力。在这里，我们表明，这些元素也可以用于模仿生物启发的计算机架构的电子方案，执行数字逻辑和算术运算，并可以扩展某些量子计算方案的能力。特别是，我们将讨论几个例子，记忆元素的概念是相关的实现联想记忆的神经元电路，尖峰定时依赖可塑性的突触，数字和现场可编程量子计算。
2011-09-28 cond-mat.mes-hall q-bio.NC quant-ph
High-Fidelity Readout in Circuit Quantum Electrodynamics Using the Jaynes-Cummings Nonlinearity
我们展示了一个量子位读出方案，利用耦合到transmon量子位的超导腔的Jaynes-Cummings非线性。我们发现，在这个系统的强驱动的色散制度，有一个高传输的“亮”状态的临界功率敏感地依赖于初始量子比特状态的意外发病。利用这种效应的简单而强大的测量协议使用传统的样品设计和实验设置实现了87%的单次保真度，并且至少61%的保真度与三个量子位的联合相关性。
2010-10-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
Memory-Efficient Quantum Circuit Simulation by Using Lossy Data Compression
为了评估、验证和改进新量子算法或量子计算机的设计，研究人员和开发人员需要评估其正确性和保真度的方法。这需要量子线路模拟的能力。然而，量子态振幅的数量随着量子比特的数量呈指数增长，导致模拟的存储器需求呈指数增长。在这项工作中，我们提出了我们的内存效率的量子线路模拟使用有损数据压缩。我们的经验数据表明，我们减少了内存需求的16.5%和2.24E-06的原始要求QFT和Grover的搜索，分别。这一发现进一步表明，我们可以用0.8 PB的内存模拟高达63个量子位的深量子线路。
2018-11-15 cs.CC cs.ET quant-ph
Hybrid Quantum Processors: molecular ensembles as quantum memory for solid state circuits
我们研究了一种混合量子线路，其中冷极性分子的合奏作为长寿命的量子存储器和固态量子处理器的光学接口。利用微波喇曼过程将集体自旋态（系综量子比特）实现的量子存储器耦合到高Q带线腔中。我们表明，方便的陷阱表面的距离为几个$μ$ m，腔和系综量子比特之间的强耦合可以实现。我们讨论了基本的量子信息协议，包括从腔光子总线到分子量子存储器的交换，以及确定性的双量子比特门。最后，我们研究了分子系综量子比特的相干特性。
2006-04-19 cond-mat.supr-con quant-ph
Amplitude-Aware Lossy Compression for Quantum Circuit Simulation
量子线路的经典模拟对于评估和验证新量子算法的设计至关重要。然而，量子态振幅的数量随着量子比特的数量呈指数增长，导致模拟的存储器需求呈指数增长。在本文中，我们提出了一种新的数据减少技术，以减少量子线路模拟的内存需求。我们将我们的幅度感知有损压缩技术应用于量子态幅度向量，以计算时间和保真度换取存储空间。实验结果表明，我们的模拟器只需要1/16的原始存储需求，以99.95%的保真度模拟量子傅里叶变换电路。内存需求的减少表明，与没有我们的技术的模拟相比，我们可以在量子线路模拟中增加4个量子比特。此外，对于一些特定的电路，比如Grover的搜索，我们可以将模拟大小增加18个量子位。
2018-11-15 cs.ET quant-ph
Circuit QED flip-flop memory with all-microwave switching
我们提出了一个理论上的建议，微波驱动电路组成的超导谐振器和量子比特，表现出一个稳定的行为，我们提出了一个简单的机制，允许单光子或少光子微波脉冲作为设置和重置信号，切换电路之间的稳定模式。由此产生的系统构成了一个超低能量的设置复位触发器，我们表明，它的记忆寿命远远超过存储在其任何单独的组件的状态的寿命。
2014-09-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Circuit-based quantum random access memory for classical data with continuous amplitudes
在若干量子计算应用中需要在量子设备中加载数据。如果没有一个有效的加载过程，初始化算法的成本可以支配整体计算成本。一种基于电路的量子随机存储器FF-QRAM能够以O（CMn）的计算成本加载M个n比特模式以加载连续数据，其中C取决于数据分布。在这项工作中，我们提出了一个策略，加载连续数据，而无需后选择的计算成本O（Mn）。该方法基于概率量子存储器、量子器件中二进制数据加载策略以及使用标准量子门的FF-QRAM，适用于有噪声的中等规模量子计算机。
2020-11-16 cs.ET quant-ph
Surviving readout errors and incomplete postselection in monitored quantum circuits
Tampere University（坦佩雷大学）；Helsinki Institute of Physics（赫尔辛基物理研究所）；Aalto University（阿尔托大学）
该研究针对受监控量子电路的读出误差与不完备后选择问题，聚焦U(1)对称电路，发现电荷锐化相变在有限误差率下仍存在，提出涨落分解方法以定位相变，为噪声环境下的量子相变研究提供实验可行途径。
2026-10-16 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el quant-ph
Improved qubit bifurcation readout in the straddling regime of circuit QED
我们研究了利用非线性谐振器测量多能级超导量子比特的分叉，谐振器的频率位于两个量子比特跃迁频率之间。我们发现，高保真度的分叉测量是可能的，因为增强的量子比特状态依赖的拉的谐振器频率，量子比特诱导的非线性的行为和减少的Purcell衰减率的量子比特，可以在这个制度中实现。数值模拟发现，当在跨越机制中操作时，量子比特读出保真度提高了三倍，而不是在跨越机制之外。高保真度测量可以在比当前典型实验实现小得多的量子位-谐振器耦合下获得，从而减少光谱拥挤并潜在地简化多量子位器件的实现。
2012-06-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Mesoscopic Shelving Readout of Superconducting Qubits in Circuit QED
提出了一种测量片上微波谐振器中超导量子比特内部状态的方法。我们表明，一个量子比特状态可以与越来越大的腔相干场的产生，而另一个仍然与真空。通过用常规设备测量出射谐振器场，可以实现有效的单次QND样量子位读出，从而能够在用于捕获离子的电子搁置技术的精神下实现高保真度测量。我们期望所提出的想法可以适用于不同的超导量子位设计，并有助于进一步提高量子位读出保真度。
2009-04-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Distributed Memory Techniques for Classical Simulation of Quantum Circuits
在本文中，我们描述，实现和测试的性能分布式存储器模拟的量子线路上的MSU拉科尼亚Top500超级计算机。使用OpenMP和MPI混合并行化，我们首先使用一个分布式的矩阵-向量乘法与一维分区，并讨论了这种方法的缺点，由于模拟量子计算机的指数内存需求。然后，我们描述了一种更有效的方法，该方法仅存储$n$量子比特状态向量$|ψ\rangle$的$2^n$幅度，并优化其单节点性能。在我们的多节点实现中，我们使用单振幅通信协议，该协议最大化能够被模拟的量子位的数量，并且最小化需要通信的量子位与不需要通信的量子位的比率，并且我们提出了一种用于有效地确定处理器之间的通信对的算法。我们在单个节点上模拟了多达30个量子位，在64个节点上模拟了33个量子位。最后，我们讨论了我们的通信方案的优点和缺点，提出了潜在的改进，并描述了其他优化，如存储在内存中的状态向量非顺序映射通信要求的电路中的空闲量子位。
2018-06-21 cs.DC quant-ph
Parameterized Quantum Circuits as Feature Maps: Representation Quality and Readout Effects in Multispectral Land-Cover Classification
Department of Informatics and Telecommunications（信息与电信系）；National and Kapodistrian University of Athens（雅典国家与卡多斯蒂里亚大学）；Eulambia Advanced Technologies Ltd（欧利亚姆巴先进技术有限公司）
本文研究了用于多光谱卫星图像土地覆盖分类的变分量子分类器，从特征映射角度探讨了量子电路定义的非线性数据嵌入与读出策略的交互作用，发现量子特征映射在核决策框架中可显著提升性能。
2026-07-27 cs.LG quant-ph
Resonant Readout of a Persistent Current Qubit
我们已经实现了一个谐振电路，使用SQUID作为磁通敏感约瑟夫森电感器的量子位读出。与传统的开关电流测量相比，当SQUID切换到电压状态时会产生不希望的准粒子，我们的方法在测量过程中保持读出SQUID沿超导支路偏置。通过将SQUID电感器并入高Q谐振电路中，我们可以通过观察幅度和相位谱的谐振频率的偏移来区分铌持续电流（PC）量子比特的两种通量状态。读出电路的特点是在非线性制度，以研究其潜在的使用作为一个非线性放大器。
2005-01-12 cond-mat.supr-con quant-ph
Period-doubling-bifurcation readout for a Josephson qubit
基于外泵浦非线性谐振电路中的参量倍周期分岔，提出了一种阈值检测器及其工作原理。交流驱动的谐振电路包括一个直流电流偏置的约瑟夫森结，确保参数频率转换（倍周期分岔），由于其二次非线性。在驱动的半频处的振荡的急剧开始允许检测有效电感的小变化，并且因此允许读出耦合的约瑟夫森量子位的量子态。比较了该电路与常规约瑟夫森分岔放大器的分岔特性，并讨论了其可能的优点。
2011-01-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Scalable Memory Recycling for Large Quantum Programs
本文提出一种针对大型量子程序的可扩展内存回收编译算法，通过将高级量子代码建模为控制流图并搜索拓扑排序以最大化量子比特重用，同时利用启发式方法平衡电路宽度与深度，并通过电路结构分析识别可独立解决的子问题以缓解编译瓶颈。
2025-03-02 cs.PL quant-ph
Braidonium: a braiding quantum circuit based on the $4π$ Josephson effect
我们提出了一个拓扑量子比特，其中编织和读出介导的$4π$马约拉纳约瑟夫森效应。braidonium装置由三个Majorana纳米线组成，它们聚在一起形成三结;为了控制三结处的超导相位差，纳米线被封闭在由常规超导体制成的环中;并且为了执行初始化/读出，其中一个纳米线通过拓扑约瑟夫森结耦合到fluxonium量子位。我们分析了如何基于通量的控制和读出协议可以用来演示编织和量子位操作的现实材料和电路参数。
2019-01-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Conditional dispersive readout of a CMOS quantum dot via an integrated transistor circuit
量子计算机需要与经典电子学的接口，以实现有效的量子位控制、测量和快速数据处理。使用相同的技术制造量子位和经典控制层是有吸引力的，因为它将促进集成过程，提高反馈速度，并为布线和布局挑战提供潜在的解决方案。使用互补金属氧化物晶体管（CMOS）工艺将经典和量子器件单片集成，使处理器能够从制造大规模电路的最成熟工业技术中获益。在这里，我们展示了一个单电子电荷存储CMOS量子点与CMOS晶体管的集成，用于通过基于栅极的色散感测使用集总元件$LC$谐振器的读出控制。控制场效应晶体管（FET）和量子点采用全耗尽绝缘体上硅技术制作在同一芯片上。当控制场效应管使能量子点读出时，我们得到了$δq=165\, μe \mathrm{Hz}^{-1/2}$的电荷灵敏度。此外，当在毫开尔文温度下将单电子电荷存储在量子点上时，我们观察到一秒量级的单电子保留时间。这些结果表明，在CMOS技术中，基于门的色散量子比特读出的基于时间的多路复用迈出了第一步，为全硅量子经典处理器的开发开辟了道路。
2017-08-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
A Controlled Study of Memory Hierarchy Transitions in Quantum Circuit Simulation on Apple M4 Pro Unified Memory Architecture
Ira A. Fulton Schools of Engineering Arizona State University Tempe, AZ, USA
本文通过苹果M4 Pro统一内存架构研究量子电路模拟中的内存层次过渡，发现内存带宽限制及非连续内存访问模式对模拟速度的影响，揭示了内存带宽与计算性能之间的关系。
2026-10-05 cs.PF quant-ph
Josephson bifurcation readout: beyond the monochromatic approximation
本文分析了基于弱非线性超导谐振电路的约瑟夫森分岔量子探测器，考虑高次谐波影响，证明超出单色近似显著改变特性，并指出其可高效探测超导量子比特量子态。
2024-05-25 cond-mat.supr-con quant-ph
First-principles study of dispersive readout in circuit QED
Laboratoire de Physique de l’Ecole Normale Supérieure, Mines Paris, Inria, CNRS, ENS-PSL, Sorbonne Université, PSL Research University（巴黎高等师范学院物理实验室、国立矿业学院、法国国家信息与自动化研究所、法国国家科学研究中心、巴黎文理研究大学）；Sorbonne Université, CNRS, Institut des NanoSciences de Paris（索邦大学、法国国家科学研究中心、巴黎纳米科学研究所）；Krea University（克雷亚大学）；Univ. Grenoble Alpes, CNRS, Grenoble INP, Institut Néel（格勒诺布尔阿尔卑斯大学、法国国家科学研究中心、格勒诺布尔理工学院、内尔研究所）
本文通过第一性原理模拟，研究了色散读取中测量驱动幅度对超导量子比特保真度的影响，揭示了浴谱细节对qubit T1寿命的敏感性。
2026-04-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
All-Microwave Control and Dispersive Readout of Gate-Defined Quantum Dot Qubits in Circuit Quantum Electrodynamics
发展快速准确的控制和读出技术是利用半导体量子比特进行量子信息处理的一个重要挑战。本文研究了GaAs/AlGaAs双量子点（DQD）电荷量子比特与高阻抗SQUID阵列谐振器强耦合的动力学和相干特性。我们用合成的微波脉冲驱动量子比特跃迁，并通过量子比特在色散耦合谐振器上产生的依赖于状态的频移来执行量子比特读出。我们进行拉比振荡，拉姆齐条纹，能量弛豫和哈恩回波测量，并发现显着降低退相干率下降到$γ_2/2π\sim 3\,\rm{MHz}$对应的相干时间高达$T_2 \sim 50 \, \rm{ns}$的电荷状态在门定义的量子点量子比特。
2017-11-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Compact gate-based read-out of multiplexed quantum devices with a cryogenic CMOS active inductor
在可扩展的量子处理器的努力中，正在致力于开发用于控制和读出越来越多的量子位的低温经典硬件。在这里，我们报告了一个低温电路，其中包含一个基于CMOS的有源电感，可以实现快速阻抗测量，灵敏度为10 aF，输入参考噪声为3.7 aF/sqrt（Hz）。这种类型的电路是专门为半导体自旋量子比特的读出而设计的。与基于色散射频反射计的常用方案（需要mm级无源电感）相反，它允许显著减少占用空间（50 $μ$ m $\times$ 60 $μ$ m），便于其集成在可扩展的量子经典架构中。此外，它的有源电感导致谐振电路具有可调谐的频率和品质因数，使读出灵敏度的优化。
2021-02-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Cryogenic Control and Readout Integrated Circuits for Solid-State Quantum Computing
本文针对固态量子计算数百万比特集成下室温控制读出电子设备的互连与延迟难题，综述两类低温控制读出集成电路研究，重点介绍CMOS技术的原理、架构及器件建模等内容。
2024-10-30 cs.SY eess.SY quant-ph
