Note on simple and consistent gateset characterization including calibration and decoherence errors
本文提出一种确定模型门集中退相干参数的方法，证明其对SPAM和脉冲面积误差鲁棒，并给出评估误差模型质量与精度的直观方法。
2024-02-27 quant-ph
Automatic Qubit Characterization and Gate Optimization with QubiC
随着量子计算机的尺寸和复杂性的增加，量子比特（qubit）表征和门优化变得复杂而耗时。目前的校准技术需要复杂而冗长的测量来调整量子比特和门，这不能容易地扩展到大规模量子系统。我们开发了一个简洁和自动的校准协议，以表征量子比特和优化门使用QubiC，这是一个开源的FPGA（现场可编程门阵列）为基础的控制和测量系统的超导量子信息处理器。我们提出了基于多维损失的单量子比特门优化方法和用于双量子比特CNOT门校准的全XY平面测量方法。我们证明了QubiC自动校准协议能够在劳伦斯伯克利国家实验室的高级量子测试台上运行的最先进的transmon型处理器上提供高保真门。通过随机基准测试测量的单量子比特和双量子比特Clifford门不稳定度分别为$4.9(1.1) \times 10^{-4}$和$1.4(3) \times 10^{-2}$。
2021-04-30 quant-ph
Experimental Bayesian calibration of trapped ion entangling operations
量子门操作的性能通过如何确定和设置正确的操作参数以及如何保持这些参数的稳定性来实验性地确定。此外，作用于不同量子位集合的门需要唯一的控制参数集合。因此，一个有效的多维参数估计过程是至关重要的，即使是中等大小的量子处理器校准。在这里，我们开发和表征一个有效的校准协议，自动估计和调整实验参数的广泛使用的摩尔-索伦森纠缠门操作中的捕获离子量子信息处理器。该协议利用贝叶斯参数估计方法，其中包括一个停止标准的基础上，所需的门失真。我们实验证明了一个中位数门失真的$1.3(1)\cdot10^{-3}$，只需要$1200\pm500$实验周期，同时完成整个门校准过程在不到一分钟。该方法适用于具有已知或充分表征的理论模型的其他量子信息处理器架构。
2021-12-03 quant-ph
Implementation of the XY interaction family with calibration of a single pulse
量子信息处理器的近期应用将依赖于优化的电路实现，以最小化门深度，从而减轻噪声中间尺度量子（NISQ）计算机中门误差的影响。更有表现力的门集合可以显著降低通用电路的门深度。类似地，结构化算法可以从更直接匹配问题对称性的门集合中受益。XY相互作用产生了一系列门，这些门提供了针对量子化学以及组合优化问题的表达能力，同时还为更通用的电路提供了电路深度的减少。在这里，我们实现了一个transmon为基础的超导量子位架构的XY纠缠门的整个家庭。我们使用一个复合脉冲方案，只需要校准一个单一的门脉冲，并保持恒定的门时间的所有成员的家庭。这使我们能够在所有纠缠角度上保持门的高保真度实现。从这个系列中采样的门的平均保真度范围从$95.67 \pm 0.60\%$到$99.01 \pm 0.15\%$，中值保真度为$97.35 \pm 0.17\%$，接近量子位对的相干限制门保真度。此外，我们证明了XY的效用在量子近似优化算法中，使电路深度减少相比，只有CZ的情况下。
2019-12-09 quant-ph
Reinforcement Learning for Robust Calibration of Multi-Qudit Quantum Gates
LyRIDS, ECE Engineering School, OMNES Education（OMNES教育旗下ECE工程学院）；Advanced ICT Research Institute, National Institute of Information and Communications Technology（信息通信技术研究所先进ICT研究部）；Research Institute for Science and Technology, Tokyo University of Science（东京理科大学科学技术研究院）
本文提出结合最优控制理论与深度强化学习的混合优化框架，用于实现两量子三能级系统的鲁棒受控相门，通过学习结构化残差修正提升设备参数变化下的校准鲁棒性。
2026-09-01 quant-ph
Constructing Smaller Pauli Twirling Sets for Arbitrary Error Channels
在量子纠错码的差错阈值估计中，旋转是一种广泛用于将任意噪声信道转换为泡利信道的技术。它在实际实验和经典量子模拟中都是非常有用的。最小化旋转门集合的大小增加了模拟的效率，并且在实验中，它可能减少所需的运行次数和电路深度（以及因此的错误负担）。传统的旋转使用泡利门的全集作为旋转门的集合。本文提供了泡利旋转的理论背景，并提供了一种方法来构造一个旋转门集，该旋转门集的成员数量与给定误差通道的泡利基的大小相当，通常比泡利门的全集小得多。我们还表明，旋转是等同于稳定器的测量与丢弃的测量结果，这使我们能够进一步减少旋转门集的大小。
2018-09-12 quant-ph
Fast Quantum Calibration using Bayesian Optimization with State Parameter Estimator for Non-Markovian Environment
随着量子系统的规模和复杂性不断扩大，手动量子位表征和门优化将是一项不可扩展且耗时的冒险。物理量子位必须仔细校准，因为量子处理器对外部环境非常敏感，控制硬件参数在操作过程中缓慢漂移，影响门保真度。目前，现有的校准技术需要复杂而冗长的测量来独立控制每个门的不同参数，并且无法扩展到大型量子系统。因此，需要具有所需功能的全自动协议来加速校准过程。本文的目的是从实际物理实验的角度出发，提出超导量子比特在连续弱测量下的单量子比特校准。我们提出了一种量子比特状态的实时最优估计器，它利用弱测量和贝叶斯优化来找到用于门设计的最优控制脉冲。我们的数值结果表明，在校准过程中显着减少，获得高的门保真度。利用所提出的估计器，我们分别在有测量噪声和无测量噪声的情况下对量子比特状态进行了估计，量子比特状态与估计器状态的估计误差小于0.02。通过这种设置，我们驱动最终保真度为0.9928的近似π脉冲。这表明我们提出的策略对测量和环境噪声的存在具有鲁棒性，并且也可以适用于许多其他量子计算技术的校准。
2022-05-25 quant-ph
Few-Shot, Robust Calibration of Single Qubit Gates Using Bayesian Robust Phase Estimation
本文提出贝叶斯鲁棒相位估计（BRPE）方法，通过将贝叶斯参数估计整合到经典后处理阶段，显著减少单量子比特门校准中的采样开销与相位估计误差，并在无噪声和退极化噪声模型下均优于标准RPE，同时成功应用于囚禁离子系统实验。
2024-07-25 quant-ph
Robust Calibration of a Universal Single-Qubit Gate-Set via Robust Phase Estimation
构建量子计算机的一个重要步骤是校准实验实现的量子门，以产生接近理想幺正的操作。校准步骤包括估计门中的系统误差，然后使用控制来校正实现。量子过程层析成像是估计这些误差的标准技术，但既耗时（当人们只想学习几个关键参数时），而且在没有完美状态准备和测量等资源的情况下通常不准确，这可能是不可用的。为了使用最少的资源有效和准确地估计特定误差，我们开发了一种参数估计技术，该技术可以在具有可证明的鲁棒性和效率的通用单量子比特门集中测量关键系统参数（特别是振幅和非共振误差）。特别是，我们的估计实现了最佳效率，海森堡缩放，并且在没有纠缠的情况下完全在单量子比特希尔伯特空间内这样做。我们的主要定理使这成为可能是Higgins等人的相位估计过程的鲁棒版本。L. Higgins，New J.Phys.11，073023（2009）]。
2021-10-21 quant-ph
A quantum Fredkin gate
实现量子计算机的关键是将逻辑门构建成有用的处理电路所需的资源最小化。虽然量子计算机的显着特征已经在原理验证实验中得到了展示，但量子系统的缩放困难使得更复杂的操作变得棘手。这在经典的Fredkin（受控SWAP）门中得到了证明，尽管有理论上的建议，但没有量子模拟已经实现。通过对SWAP幺正进行控制，我们利用光子量子比特逻辑实现了第一个量子Fredkin门，它在量子信息和测量中有着广泛的应用前景。我们实现了示例算法，并生成了迄今为止保真度最高的三光子GHZ态。我们使用的技术允许一个控制操作添加到一个黑箱酉，在标准电路模型中是不可能的。我们的实验代表了首次使用这种技术来控制双量子位操作，并为有效实现更大的受控电路铺平了道路。
2016-03-26 quant-ph
High-precision pulse calibration of tunable couplers for high-fidelity two-qubit gates in superconducting quantum processors
针对超导量子处理器中可调耦合器脉冲失真影响两比特门精度的问题，提出利用量子比特-耦合器强耦合的脉冲校准方案，通过测量阶跃响应结合快速傅里叶变换与反卷积实现预失真，显著提升了通量控制精度与多种两比特门的保真度。
2024-10-19 quant-ph
Integrated tool-set for Control, Calibration and Characterization of quantum devices applied to superconducting qubits
扩大量子计算规模的努力已经达到了一个重要的限制因素不是量子比特的数量，而是纠缠门的不忠。然而，了解潜在的误差源所需的高度详细的系统表征是一个艰巨的过程，并且随着芯片尺寸的增加而不切实际。开环最优控制技术允许改进门电路，但受限于它们所基于的模型。为了纠正这种情况，我们提供了一个用于控制、校准和表征的集成开源工具集，能够进行开环脉冲优化、无模型校准、模型拟合和细化。我们提出了一种方法，结合这些工具，找到一个定量准确的系统模型，高保真门和近似的误差预算，所有基于高性能，功能丰富的模拟器。我们使用模拟的固定频率超导量子比特来说明我们的方法，我们以小于1%的误差学习模型参数，并推导出一个相干限制交叉谐振（CR）门，无需校准即可实现99.6%的保真度。
2022-12-02 quant-ph
Self-Consistent Calibration of Quantum Gate Sets
量子门的精确和自动校准是构建可靠量子计算机的关键要求。与来自退相干的误差不同，系统误差原则上可以通过调整实验参数来完全消除。在这里，我们提出了一个迭代校准例程，可以消除几个量子位上的系统门误差。一个核心要素是脉冲序列的建设，提取独立的指标，为每个线性独立的误差发生器。我们发现，退相干误差只适度降低可实现的失真由于系统误差。此外，我们研究我们的方法的收敛性进行模拟编码在一对自旋的特定量子比特。我们的研究结果表明，一个门设置230门参数可以在大约10次迭代校准后，非相干误差限制门保真度。
2021-01-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Designing calibration and expressivity-efficient instruction sets for quantum computing
近期量子计算（QC）系统具有有限的量子位计数、高的门（指令）错误率，并且通常支持具有一种类型的两量子位门（2 Q）的最小指令集。为了减少程序指令数量并提高应用程序的表现力，供应商已经提出并展示了更丰富的指令集的概念验证演示，如XY门（Rigetti）和fSim门（Google）。这些指令集包括由连续量子位旋转角度参数化的2 Q门类型的系列。然而，具有如此大量的门类型是有问题的，因为必须跨整个系统周期性地校准每个门类型以获得高保真度实现。这导致即使在仅使用几种门类型的当前系统上也存在大量重复的校准开销。我们的工作旨在在应用程序表现力和校准开销之间进行权衡，并确定供应商应该实现哪些指令以在可接受的校准时间内获得最佳表现力。我们开发了NuOp，一种基于数值优化的灵活编译通道，可以有效地将应用程序操作分解为任意硬件门类型。使用NuOp和四个重要的量子应用程序，我们研究了Rigetti和Google的指令集建议，以及真实的噪声模拟和校准模型。我们的实验表明，实现4-8种类型的2 Q门足以达到几乎相同的表现力作为一个完整的连续门系列，同时减少两个数量级的校准开销。随着几家供应商提出丰富的门系列作为高保真度的手段，我们的工作有可能为近期的QC系统提供有价值的指令集设计指导。
2021-06-29 cs.ET quant-ph
Leveraging Hardware Power through Optimal Pulse Profiling for Each Qubit Pair
针对量子计算机规模化中的校准挑战，本文扩展双量子比特门脉冲候选集并提出细粒度校准协议，通过三种策略选最优脉冲、校准子图实现并行校准，在真实机器上降低门错误1.84倍、提升量子体积两倍，助力容错量子计算。
2024-11-28 quant-ph
Heisenberg-limited calibration of entangling gates with robust phase estimation
针对标准纠缠门校准技术效率低的问题，提出利用鲁棒相位估计实现多量子比特门相干误差的海森堡极限高精度估计，将其转化为简单优化循环，并在超导处理器上成功改进受控-Z门性能。
2025-08-10 cs.SY eess.SY quant-ph
Realizing a Continuous Set of Two-Qubit Gates Parameterized by an Idle Time
本文实现了一种由空闲时间参数化的连续受控任意相位门集，具有硬件高效性和鲁棒性，并展示了低门误差和泄漏，有望减少量子算法深度。
2025-03-14 quant-ph
Arbitrary parallel entangling gates with independent calibration on a trapped ion quantum computer
Joint Quantum Institute, University of Maryland（马里兰大学联合量子研究所）；National Quantum Laboratory (QLab), University of Maryland（马里兰大学国家量子实验室）；Department of Physics, University of Maryland（马里兰大学物理系）；Duke Quantum Center and Department of Physics, Duke University（杜克大学量子中心及物理系）
本文提出了一种在囚禁离子量子计算机中实现任意平行纠缠门的方法，通过独立校准提高门脉冲合成效率，并展示了在三种算法中执行时间的减少，为未来量子计算架构提供新思路。
2026-04-28 cs.ET quant-ph
When does numerical pulse optimization actually help? Error budgets,robustness tradeoffs, and calibration guidance for transmon single-qubit gates
Embry-Riddle Aeronautical University（埃默里·里德尔航空大学）
研究发现DRAG在退相干限制下性能接近最优，GRAPE在短门时间提供零相干误差，但DRAG在频率漂移鲁棒性上更优，为transmon单量子比特门校准提供指导。
2026-02-13 quant-ph
One-dimensional quantum computing with a 'segmented chain' is feasible with today's gate fidelities
原则上，最近邻链接量子位的1D阵列与容错量子计算兼容。然而，这种受限的拓扑结构需要大量的开销来重排量子位，因此容错阈值远低于2D架构。在这里，我们确定了一个中间立场：一个1D分段链，它是一个线性的片段阵列，每个片段都是一个具有全对全连接性的良好连接区域。该架构与离子阱和固态系统都相关。我们建立的容错可以实现单独的表面码，或通过一个额外的级联四量子比特规范码。我们发现，容错阈值为0.12%的15量子位段，而更大的段是优越的。对于每段35个或更多量子位，可以在不使用上级联层的情况下，利用当今最先进的并行性实现有意义的规模上的计算，从而最小化整体设备尺寸。
2017-02-18 quant-ph
Calibration of Drive Non-Linearity for Arbitrary-Angle Single-Qubit Gates Using Error Amplification
针对控制线非线性组件导致的单量子比特门性能受限问题，提出基于误差放大的驱动非线性校准方法，校正后任意角度单量子比特门误差达相干极限，该方法适用于各类非线性来源。
2022-12-02 quant-ph
High-speed calibration and characterization of superconducting quantum processors without qubit reset
为了表征和校准量子处理设备，必须收集大量的测量数据。主动量子位重置提高了数据收集的速度，但需要额外的硬件和/或校准。然而，实验装置可以在不重置的情况下以提高的重复率操作。在这种情况下，第一次测量的结果作为下一次实验的初始状态。罗尔。$\textit{et al.}$使用这种不稳定的操作模式，通过测量构成$X$门的Clifford门的固定长度序列来加速单量子位门的校准[Phys. Rev. Appl. $7$，041001（2017）]。然而，我们发现，当测量组成任意操作的脉冲序列时，在测量数据中出现失真。在这里，我们通过展示如何有效地分析不稳定的测量和校正失真来扩展不稳定的方法，以实现与超导量子位重置的测量相同的结果和精度。这使我们能够快速表征和校准量子位。我们通过测量具有$1/2πT_1=3~\rm{kHz}$衰减率的量子位在$250~\rm{kHz}$重复率下没有任何重置的拉比振荡来说明我们的数据收集和分析方法。我们还表明，我们可以测量一个单一的和两个量子位的平均门保真度与随机基准20和8倍，分别比测量重置量子位通过$T_1$衰减。
2020-10-13 quant-ph
Model-free Quantum Gate Design and Calibration using Deep Reinforcement Learning
高保真量子门设计对于量子计算和量子通信等各种量子技术都具有重要意义。在量子系统的动力学模型下，已经提出了许多用于量子门设计的控制策略。然而，量子系统通常对噪声高度敏感，并且对于许多实际应用而言，获得其精确建模可能是困难的。因此，基于量子系统模型的控制策略对于量子门设计可能是不实用的。此外，量子测量使量子态坍缩，这使得在控制过程中通过测量获得信息具有挑战性。在本文中，我们提出了一种新的训练框架，使用深度强化学习进行无模型量子控制。所提出的框架仅依赖于控制过程结束时的测量，并提供了在学习过程中无需访问量子系统即可找到最优控制策略的能力。数值模拟表明，所提出的技术的有效性无模型量子门设计和量子门校准使用离政策强化学习算法。
2023-02-07 cs.SY eess.SY quant-ph
Minimum quantum run-time characterization and calibration via restless measurements with dynamic repetition rates
量子处理器的性能取决于设备的特性和控制脉冲的质量。表征基于云的量子计算机并校准控制它们的脉冲对于高保真操作是必要的。然而，这种时间密集型任务会影响设备的可用性。在这里，我们展示了具有动态重复率的不稳定测量，可以加速校准和表征任务。在量子设备上执行随机基准测试的速度比使用主动重置时快5.3倍，并且不会丢弃任何数据。此外，我们用参数扫描和误差放大门序列校准了量子位，并在主动复位的量子器件上显示了高达40倍的加速。最后，我们提出了一种方法来执行不安量子过程断层扫描，减轻不安状态准备错误。这些结果减少了表征和校准任务的足迹。因此，量子计算机可以花费更多时间运行应用程序，或者更频繁地运行校准以保持栅极保真度。
2022-08-15 quant-ph
Millisecond-Scale Calibration and Benchmarking of Superconducting Qubits
Center for Quantum Devices, Niels Bohr Institute, University of Copenhagen（哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所量子设备中心）；NNF Quantum Computing Programme, Niels Bohr Institute, University of Copenhagen（哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所NNF量子计算项目）；Center for the Mathematics of Quantum Theory, MATH Department, University of Copenhagen（哥本哈根大学数学系量子理论数学中心）；Research Laboratory of Electronics, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院电子研究实验室）；Institute of Experimental and Applied Physics, University of Regensburg（雷根斯堡大学实验与应用物理研究所）
本研究提出了一种在FPGA上实现的毫秒级超导量子比特校准与基准测试方法，通过高效算法和稀疏采样技术实现快速且精确的参数估计和优化。
2026-02-12 quant-ph
Toward Consistent High-fidelity Quantum Learning on Unstable Devices via Efficient In-situ Calibration
针对NISQ时代量子设备噪声不稳定且保真度低的问题，提出基于量子脉冲的噪声自适应框架QuPAD，通过引入Rzx门替代CNOT门并结合进化算法进行原位校准，在运行时高效实现了高保真量子学习。
2023-09-12 quant-ph
Graybox characterization and calibration with finite-shot estimation on superconducting-qubit experiments
Graduate School of Media and Governance, Keio University Shonan Fujisawa Campus（庆应义塾大学湘南藤泽校区媒体治理研究生院）；Optical and Quantum Physics Laboratory, Department of Physics, Faculty of Science, Mahidol University（马希隆大学理学院物理系光与量子物理实验室）；Faculty of Environment and Information Studies, Keio University Shonan Fujisawa Campus（庆应义塾大学湘南藤泽校区环境信息研究学院）
采用灰盒方法（显式白盒模型加隐式深度神经网络黑盒模型）对超导量子比特进行表征和门优化，并分析了有限次测量对期望均方误差损失的影响。
2025-08-18 quant-ph
Realization and Calibration of Continuously Parameterized Two-Qubit Gates on a Trapped-Ion Quantum Processor
本文在QSCOUT离子阱处理器上实现连续参数化Mølmer-Sørensen门，通过校准光移和虚拟相位推进，实现任意角度纠缠并提升性能，最终将XX相互作用转换为ZZ相互作用。
2025-04-08 physics.atom-ph quant-ph
A Digital Spreading Framework for Quantum Expectation Computation Without Rotation Gates or Arithmetic Circuits
Industrial Technology Research Institute（工业技术研究院）
本文提出数字扩展框架，通过修剪后的Cuccaro进位架构避免乘法运算，实现高精度的量子加权平均计算，实验显示其精度优于现有方法。
2026-04-07 quant-ph
Active Learning for Calibrating Entangling Gates via Surrogate-Based Optimization
University of Washington（华盛顿大学）；Politecnico di Milano（米兰理工大学）
提出基于高斯过程代理的贝叶斯优化主动学习框架，用于校准量子门参数，在离子阱Mølmer-Sørensen门数值校准中验证了其加速最优参数发现的能力。
2026-07-02 physics.app-ph quant-ph
Cross cross resonance gate
本文提出交叉共振（CCR）门，通过同时驱动耦合量子比特实现高效iSWAP和SWAP操作，相比传统方法门误差减半，门时间缩短超10%。
2021-02-26 quant-ph
High-fidelity, high-scalability two-qubit gate scheme for superconducting qubits
高质量的双量子比特门操作对于可扩展的量子信息处理至关重要。通常，当系统变得更加集成时，栅极保真度会受到影响。因此，非常需要低错误率、易于缩放的双量子位门方案。在这里，我们实验证明了一种新的双量子比特门方案，利用固定频率的量子比特和超导量子线路中的可调谐耦合器。该方案需要较少的控制线，减少串扰效应，简化校准过程，但产生的控制Z门在30 ns的高保真度为99.5%，来自交错随机基准测试方法。误差分析表明，门误差主要是相干限制的。我们的演示为大规模实现高保真量子操作铺平了道路。
2020-12-22 quant-ph
Procedure for systematically tuning up crosstalk in the cross resonance gate
我们提出了改进的理论理解和实验实施的交叉共振（CR）门，导致更短的两个量子位门的时间和交错随机基准测试的准确性超过99%。CR门是一种全微波双量子位门，不需要可调谐性，因此非常适合基于2D超导量子位的量子计算架构。该门的性能以前受到长门时间和平均94- 96%的结晶度的阻碍。我们已经开发了一个校准程序，准确地测量完整的CR哈密顿量。由此产生的测量结果同意门的理论分析，也阐明了以前限制门保真度的误差项。我们实现的保真度的增加是通过在目标量子位上引入第二个微波驱动音来消除CR哈密顿量的不需要的分量来实现的。
2016-03-15 quant-ph
Three-qubit Parity Gate via Simultaneous Cross Resonance Drives
本研究针对多量子比特奇偶校验门的高效实现需求，提出基于双控制量子比特同时交叉共振驱动的三量子比特奇偶校验门方案，经实验验证其保真度优于连续CNOT门实现，可显著降低heavy-hexagon码的奇偶校验测量错误率。
2023-10-05 quant-ph
Experimental error suppression in Cross-Resonance gates via multi-derivative pulse shaping
针对多比特固定频率超导量子芯片门误差率高、校准难的问题，提出多导数多约束脉冲整形方法，同时抑制多类误差，在IBM公开量子比特上实现99.7(1)%的CNOT保真度，较默认方案提升2-4倍。
2024-09-12 quant-ph
Characterizing errors on qubit operations via iterative randomized benchmarking
通过改进的门校准减少幺正误差，我们在电路量子电动力学系统中使用超导量子比特实现了99.95%的基准单量子比特门保真度。我们提出了一种方法来区分酉和非酉错误的量子门的目标门内的随机基准序列交错重复。基准保真度衰减二次方与单位误差的交错门的数量，但线性的非单位，使我们能够分离系统相干误差的消相干效应。有了这个协议，我们表明，门的保真度是不受单一的错误，但由另一个驱动激活源的退相干，如幅度波动。
2015-04-24 quant-ph
Error-robust quantum logic optimization using a cloud quantum computer interface
我们描述了一个实验性的努力，设计和部署错误鲁棒的单量子位操作使用基于云的量子计算机和模拟层编程访问。我们设计了数字优化的脉冲，实现目标操作，并表现出鲁棒性的各种误差过程，包括失相噪声，控制幅度的不稳定性，和串扰。使用灵活的优化包进行脉冲优化，该优化包包含设备模型和物理相关约束（例如，容纳IBM Quantum硬件的稀释制冷机的传输线上的带宽限制）。我们提出了将物理哈密顿定义转换和校准为通过Qiskit Pulse编程的脉冲波形的技术，并将性能与五量子位设备上的硬件默认DRAG脉冲进行了比较。实验测量显示，默认的DRAG脉冲表现出比列表随机基准测量大一个数量级的相干误差;设计用于对这些误差鲁棒的解决方案在多个度量上优于所有量子位的硬件默认脉冲。实验测量表明性能增强高达：$\sim10\times$单量子位门相干误差减少; $\sim5\times$在五量子位系统上的平均相干误差减少; $\sim10\times$在校准窗口中增加到一周的有效脉冲校准; $\sim12\times$减少跨量子位和随时间的门误差可变性;以及在存在完全并行化操作的情况下单量子位门误差（包括串扰）的高达$\sim9\times$的减少。随机基准测试揭示了Clifford门的错误率，该门由与列表$T_{1}$限制一致的优化脉冲构建，并证明了与抑制相干错误相关的随机化结果分布的缩小。
2020-10-15 quant-ph
In situ mixer calibration for superconducting quantum circuits
针对超导量子电路中混频器缺陷影响控制保真度的问题，提出一种利用量子比特响应的原位校准方案，无需改动布线，并通过门保真度和相干时间实验验证其有效性。
2024-08-21 quant-ph
Automatic pulse-level calibration by tracking observables using iterative learning
针对模型失配下复杂最优控制波形难以校准的问题，提出 LIFT 框架，结合可行可观测量轨迹、双线性动态模态分解与范数最优迭代学习控制，实现高保真量子门脉冲的自动校准。
2023-04-24 quant-ph
Experimental implementation of non-Clifford interleaved randomized benchmarking with a controlled-S gate
将量子线路硬件有效地转换为量子器件本机门集对于在有噪声的量子计算机上执行量子算法是必不可少的。典型的量子器件利用每对耦合量子位具有单个双量子位Clifford纠缠门的门集，然而，在一些应用中，对非Clifford双量子位门的访问可以导致更优化的电路分解，并且还允许在优化噪声方面更灵活。我们使用Qiskit Pulse框架在基于云的IBM量子计算上演示了低误差非Clifford控制的$\fracπ{2}$相位（CS）门的校准。为了测量校准的CS门的门误差，我们执行非Clifford hocT-Dihedral交错随机基准测试。我们能够在263 ns的门长度处获得$5.9(7) \times 10^{-3}$的门误差，这接近于相关量子位的相干极限，并且比后端标准校准的CNOT门的误差更低。
2021-03-14 quant-ph
Optimizing Superconducting Qubit Performance: A Theoretical Framework for Design, Analysis, and Calibration
本文提出一个涵盖电路设计、电磁分析、频谱分析和脉冲序列校准四步骤的理论框架，用于优化超导量子比特性能，在Transmon和Fluxonium上验证有效并获高保真度。
2025-01-29 quant-ph
Single-Qubit Gates Matter for Optimising Quantum Circuit Depth in Qubit Mapping
本文指出插入SWAP门会翻倍线路深度，提出一种考虑单比特门影响的简单有效方法，可结合现有QCT算法（如SABRE）优化线路深度，在真实量子线路上平均减少27%深度。
2023-08-01 cs.AR cs.ET quant-ph
Quantum Noise Suppression at Scale with Crosstalk-Robust Gate Sets
University of Chicago（芝加哥大学）；Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory（约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室）；Northwestern University（西北大学）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）
本文提出抗串扰门集，通过局部性优化控制问题抑制量子串扰，提升多量子比特电路的鲁棒性，并通过实验验证其在量子算法中的性能提升。
2026-03-16 quant-ph
monoprop: Scaling Pauli and Majorana propagation via Anticommutation Indices
Algorithmiq S.r.l.（Algorithmiq有限公司）；School of Physics, Trinity College Dublin（都柏林三一学院物理学院）
研究推出开源大规模并行算子传播框架monoprop，通过反对易标度将Pauli和Majorana传播时间复杂度从O(KN)优化至O(K/N)，可跟踪海量项并实现高效能量估计与自适应量子化学电路模拟。
2026-10-16 cond-mat.str-el quant-ph
Geometric Construction of Dynamically Corrected Quantum Gates
本文利用离共振误差二阶鲁棒性的几何意义，提出以一级动态校正量子门为种子几何构造二阶鲁棒动态校正量子门的方法。
2025-09-20 quant-ph
High-fidelity iSWAP gate with Double Transmon Coupler
University of Massachusetts, Lowell（马萨诸塞大学洛厄尔分校）；RTX BBN Technologies（RTX BBN科技公司）；University of Colorado, Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）；National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院）；Air Force Research Laboratory（空军研究实验室）；Northwestern University（西北大学）
本文利用双超导谐振子耦合器实现高保真iSWAP门，通过鲁棒相位估计校准非交换误差项，达到99.827%的门保真度。
2026-04-29 quant-ph
Direct pulse-level compilation of arbitrary quantum logic gates on superconducting qutrits
本文提出利用最优控制在超导 qutrit 与 qubit QPU 上直接脉冲级编译任意幺正门，实验证明其高保真、抗漂移且可共享校准参数。
2024-06-28 quant-ph
Analytical and experimental study of center line miscalibrations in Mølmer-Sørensen gates
实现有用的通用量子计算机的一个主要挑战是实现高保真的两量子比特纠缠门操作。然而，校准误差会影响量子门操作并限制它们的保真度。为了减少此类误差，需要对门参数的误校准对门性能的影响进行分析理解和定量预测。在这项工作中，我们研究了一个系统的微扰展开的Molmer-Sorensen纠缠门，这是广泛使用的囚禁离子量子处理器的参数失调。我们的分析处理特别侧重于系统的中心线失谐失调。通过幺正Magnus展开，我们计算门演化算子，使我们能够获得相关的关键属性，如相对相位，电子布居，量子态纯度和结晶度。这些量，随后，被用来评估门的性能，使用纠缠态的保真度作为性能度量。我们通过对捕获离子量子处理器中的测量进行基准测试来验证我们模型的预测。本文的方法和结果可以帮助设计和校准大规模量子计算机的高保真门操作。
2021-12-13 quant-ph
Fast microwave-driven two-qubit gates between fluxonium qubits with a transmon coupler
QuTech and Kavli Institute of Nanoscience, Delft University of Technology（代尔夫特理工大学量子技术与卡弗里纳米科学研究所）；Netherlands Organization for Applied Scientific Research (TNO)（荷兰应用科学研究组织（TNO））；Quantum Engineering Centre for Doctoral Training, H. H. Wills Physics Laboratory and Department of Electrical and Electronic Engineering, University of Bristol（布里斯托大学量子工程博士培训中心、H.H.威尔斯物理实验室及电气与电子工程系）
本研究通过精心设计的微波驱动脉冲，实现了一个高保真度的回旋子量子比特间两个量子比特门，展示了快速频率选择性纠缠门的实现方法。
2025-04-22 quant-ph
Benchmarking universal quantum gates via channel spectrum
本文提出信道谱基准测试（CSB）方法，通过含噪信道特征值推断目标门的保真度等噪声性质，可对通用门和多量子比特系统进行可扩展且抗态制备与测量误差的基准测试。
2023-09-21 quant-ph
Single-qubit gates with errors at the $10^{-7}$ level
本研究在室温无磁屏蔽的微加工表面电极囚禁离子系统中，实现了误差低至$1.5(4) \times 10^{-7}$的单量子比特Clifford门，探明了速度与保真度的权衡关系及主要误差来源。
2025-05-28 quant-ph
Minimal-Energy Optimal Control of Tunable Two-Qubit Gates in Superconducting Platforms Using Continuous Dynamical Decoupling
Sao Carlos Institute of Physics, University of Sao Paulo（圣卡洛斯物理研究所，圣保罗大学）；Departamento de Física, Universidade Federal de São Carlos (UFSCar)（圣卡洛斯联邦大学物理系）
本研究通过连续动态去耦与变分最小能量最优控制相结合，实现超导平台中高保真度的可调双量子比特门设计。
2026-01-15 quant-ph
Variational preparation of entangled states in a system of transmon qubits
本研究利用最小校准的iSwap类门结合变分量子算法，在transmon量子比特系统中高效制备高保真Bell态和GHZ态，并通过CHSH不等式验证了纠缠质量。
2025-04-21 quant-ph
Gate Set Tomography
门集层析成像（GST）是一种用于详细预测量子计算处理器上逻辑运算（门）特性的协议。GST的早期版本出现在2012-13年左右，从那时起，它已经被改进，演示并在大量实验中使用。本文全面详细地介绍了GST的基础。与旧的状态和过程层析成像协议相比，GST最重要的特征是它无需校准。GST不依赖于预校准状态准备和测量。相反，它描述了一个门集合中的所有操作，这些操作彼此之间是同时和自洽的。长序列GST可以非常高的精度和效率估计门，实现海森堡标度的制度的实际利益。在本文中，我们涵盖GST的知识历史，用于实现其预期目的的技术和实验，数据分析，规范的自由和固定，误差条，并解释规范固定估计的门集。我们的重点是GST的基本数学方面，而不是实现细节，但我们触及了pyGSTi实现中使用的一些基本算法技巧。
2021-09-28 quant-ph
