Procedures for realizing an approximate universal NOT gate
我们认为程序实现一个近似的通用非门的平均保真度和保真度偏差。平均保真度表示平均操作的最优性，保真度偏差表示平均操作的普遍性。我们发现，单量子位操作之间的平均保真度和保真度偏差有一个尖锐的权衡关系，和两个量子位操作显示一个松散的权衡关系。真正的普适性适用于两个以上量子比特的操作，更多量子比特的操作有利于补偿控制的不完美性。此外，我们考虑到操作噪声污染量子操作在现实情况下。我们表明，操作恢复从污染的差分进化的反馈过程。我们的反馈方案也适用于寻找一个最佳的和普遍的操作不。
2012-12-19 quant-ph
Realizing probabilistic identification and cloning of quantum states via universal quantum logic gates
可能的量子克隆和识别机器可以通过幺正还原过程构建[Duan和Guo，Phys.Rev.Lett. 80，4999（1998）]。在给定克隆（识别）概率的情况下，我们导出了酉演化的显式表示和相应的哈密顿量，实现了概率克隆（识别）。通过将幺正表示分解为泛量子逻辑运算，得到了逻辑网络。并讨论了网络的鲁棒性。我们的方法适用于$k$-partite系统，如量子计算机，并可推广到一般的状态相关克隆和识别。
2000-05-28 quant-ph
Universal quantum control over bosonic network
School of Physics, Zhejiang University（浙江大学物理学院）
本文提出了一种通用量子控制理论，用于构建由时间依赖哈密顿量支配的玻色子网络，实现了任意节点间的状态传输和纠缠操控。
2026-01-18 quant-ph
Universal quantum control in irreducible state-space sectors: application to bosonic and spin-boson systems
我们分析了P. Zanardi，S。劳埃德，quant-ph/0305013。量子态空间$\cal H$编码信息分解成与可用演进组相关联的不可约扇区和子系统。如果这个群与某个群$\cal K$的群代数$\CC{\cal K}$的酉部分重合，则在$\cal H$的${\cal K}$ -不可约分量上可实现泛控制。这种一般策略适用于不同类型的玻色子系统。我们首先考虑大量的玻色子在一个双井，并显示如何实现所有有限维福克部门的普遍控制。然后我们讨论了多模无质量的情况，给出了生成整个无限维多模Heisenberg-Weyl代数的条件。最后，我们展示了如何使用一个辅助玻色子模式耦合到有限维系统产生高阶非线性所需的通用控制。
2003-08-25 quant-ph
Universal property of the information entropy in fermionic and bosonic systems
结果表明，对于原子、原子核和原子团簇（费米子系统）以及势阱中的关联玻色子-原子（玻色子系统）的信息熵S，类似的函数形式$S=a+b\ln N$近似成立.还可以看出，严格的不等式先前发现之间举行的S和动能T的费米子系统，以及玻色子系统。发现Landsberg序参量$Ω$是N的增函数。证明了上述性质是普适的，即它们不依赖于组成粒子的种类（费米子或关联玻色子）和系统的大小。
2002-01-24 quant-ph
Realizing Universal Non-Markovian Noise Suppression
Tsinghua University（清华大学）；Quantum Science Center of Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area（粤港澳大湾区量子科学中心）；Southern University of Science and Technology（南方科技大学）
本文提出一种无需噪声校准的非马尔可夫噪声抑制方案，通过核自旋实验验证了其在单位元操作和非单位元通道中的有效性。
2025-11-25 quant-ph
Tunable interfaces for realizing universal quantum computation with topological qubits
我们建议实现可调接口，实现通用的量子计算与拓扑量子比特。一个是拓扑量子位与超导量子位之间的接口，可以在拓扑量子位上实现任意的单量子位门。当两个量子比特参与时，拓扑量子比特与微波腔之间的界面可以诱导出非平凡的两量子比特门，这是基于编织操作不能构造的。这两个接口可以通过外部磁通量进行调节，可以作为构建具有拓扑量子位的通用量子计算的模块。
2013-08-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
Error-detectable Universal Control for High-Gain Bosonic Quantum Error Correction
CAS Key Laboratory of Quantum Information, University of Science and Technology of China（中国科学院量子信息重点实验室，中国科学技术大学）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）；Center for Quantum Information, Institute for Interdisciplinary Information Sciences, Tsinghua University（清华大学交叉信息研究院量子信息中心）
该研究通过引入具有错误检测的通用博姆子模式控制，实现了高增益玻色子量子错误纠正，展示了超过99.6%保真度的通用门和8.33倍的QEC增益。
2026-01-29 quant-ph
Demonstration of quantum error correction and universal gate set on a binomial bosonic logical qubit
逻辑量子比特编码和量子纠错（QEC）已经在具有多个物理量子比特的各种物理系统中被实验证明，然而，由于必要的非局部操作，逻辑操作是具有挑战性的。可替代地，具有玻色子模式编码的逻辑量子比特是特别感兴趣的，因为它们的QEC保护是硬件高效的，但是对QEC保护的逻辑量子比特的门操作仍然难以捉摸。在这里，我们通过实验证明了对具有二项式玻色子码的单个逻辑量子比特的完全控制，包括编码，解码，重复QEC和设置在逻辑量子比特上的高保真度（平均97.0%的处理保真度）通用量子门。受保护的逻辑量子比特的寿命比未校正的长2.8倍。首次证明了在受保护的逻辑量子比特上的Ramsey实验具有比未受保护的量子比特长两倍的相干性。我们的实验是基于玻色子编码的容错量子计算的重要一步。
2018-05-23 quant-ph
Universal control of a bosonic mode via drive-activated native cubic interactions
本文通过SNAIL谐振器的固有非线性实现玻色子模式通用控制，抑制静态Kerr效应并动态激活三次非线性，实验制备了三次相位态，开启连续变量量子计算实验领域。
2023-09-22 quant-ph
Interference-based universal decoupling and swapping for multimode bosonic systems
分束器操作广泛用于处理以玻色子模式编码的信息。然而，在混合量子系统中，在两个不同的玻色子模式之间实现可靠的分束器操作可能具有挑战性。如果没有分束器，一些基本操作，如解耦模式和模式之间的交换状态可能变得非常不平凡或根本不可行。在这项工作中，我们开发了新的基于干涉的协议，用于解耦和交换多模玻色子系统的选定模式，而不需要分束器。具体而言，对于一个给定的通用耦合器的特征在于由高斯酉过程，我们展示了如何解耦一个单一的模式或交换任何一对模式与一个恒定的深度序列的操作，同时保持耦合的其余系统。这些协议只需要多次使用给定的耦合器，与单模高斯幺正操作交织，从而实现对量子信息科学至关重要的操作的有效构建，例如高保真量子转换。我们的结果直接来自玻色子系统的基本物理性质，因此广泛适用于各种现有的平台。
2020-10-19 quant-ph
Shapiro effect in atomchip-based bosonic Josephson junctions
我们分析了隧道耦合玻色-爱因斯坦凝聚体中Shapiro共振的出现，实现了玻色约瑟夫森结。我们的分析是基于一个实验相关的实施使用磁双阱势原子芯片。在这种配置中，电势偏置（实现结电压）和势垒（实现约瑟夫森链路）本质上耦合。我们表明，动态驱动系统具有显着增强的夏皮罗共振，这将有利于实验观察。为了描述系统对动态驱动的响应，我们比较了单模Gross-Pitaevskii（GP）描述，改进的双模（TM）模型和自洽的多组态时间相关Hartree玻色子（MCTDHB）方法。我们表明，在显着的原子-原子相互作用或强驱动的情况下，所涉及的模式的空间动力学必须考虑在内，只有MCTDHB方法允许可靠的预测。
2011-02-07 cond-mat.quant-gas quant-ph
Quantum information processing in bosonic lattices
本文研究了一类格点上自相互作用玻色子的跳跃模型。我们表明，适当定制的时空相干控制的单体耦合参数允许通用的量子计算在一个给定的部门的全球福克空间。在玻色子系统中编码普遍性的一般策略原则上有几个物理实现的候选者。
2002-11-08 quant-ph
Universal interference-based construction of Gaussian operations in hybrid quantum systems
分束器操作是处理以玻色子模式编码的量子信息的不可或缺的资源。然而，在混合量子系统中，由于各种实验缺陷，在两个不同的玻色子模式之间实现可靠的分束器可能具有挑战性。在没有分束器的情况下，实现玻色子模式之间的任意高斯运算可能变得非常重要甚至不可行。在这项工作中，我们开发了新的基于干涉的协议工程高斯操作在多模混合玻色子系统，而不需要分束器。具体来说，对于一个给定的通用多模高斯幺正耦合器，我们证明了一个通用的方案，用于构建所需的玻色子模式的子集上的高斯操作，只需要多次使用给定的耦合器与单模高斯幺正交织。我们的研究结果提供了有效的建设操作至关重要的量子信息科学，并来自玻色子系统的基本物理性质。因此，除了某些边缘情况外，所提出的方案广泛适用于现有的平台和车钩。我们引入了一个系统的方法来识别和治疗这些边缘的情况下，利用一种新的固有不变的结构与我们的干扰为基础的建设。
2021-12-15 quant-ph
Fingerprint and universal Markovian closure of structured bosonic environments
我们利用玻色子环境的链映射变换的属性来识别能够捕获环境的特性特征或指纹的模式的有限集合。此外，我们表明，可数无穷的剩余浴模式可以被替换为一个普遍的马尔可夫封闭，即一个小的收集阻尼模式进行Lindblad型动力学的参数化是独立的考虑中的谱密度。我们表明，马尔可夫封闭提供了一个二次的速度相对于标准的链映射技术，并使内存要求独立的模拟时间，同时保留所有的信息的指纹模式。我们说明了应用马尔可夫封闭的线性光谱的计算，但也非线性光谱响应，一个相关的实验访问许多机构的相干性证人，目前缺乏有效的数值精确计算在现实环境中。
2022-10-03 quant-ph
Universal quantum computing with thermal state bosonic systems
近年来发展起来的混合态编码（MSE）允许纯态逻辑信息被混合物理状态下的玻色子（连续变量）系统编码。尽管由于其反直觉的兴趣，目前的MSE计划的效用是有限的，由于几个操作上的缺点，即冗余的信息载体，概率初始化，和离散变量测量的要求。在这项工作中，我们提出了一个简化的MSE，不遭受任何这些缺点。具体地说，我们的协议编码每个量子比特只有一个混合态玻色子模式，和逻辑基础可以确定性地从热平衡初始化。这种编码的所有逻辑运算都只能在连续变量相互作用和测量的情况下进行。在没有基态冷却的必要性的情况下，我们的建议可以扩大用于实现量子计算机的候选系统的集合，并且减少对当前量子计算架构的苛刻制冷设备的依赖。此外，我们的协议可以提高逻辑量子比特的噪声容忍度，即使系统可以有效地冷却。
2019-03-28 quant-ph
Entangling Bosonic Modes via an Engineered Exchange Interaction
在任何平台上实现鲁棒的通用量子计算最终都需要量子信息的相干存储和单个元素之间的（至少）一次纠缠操作。使用连续变量玻色子模作为量子元件是一种很有前途的途径，以保持量子信息的相干性，对自然发生的错误。然而，玻色子模式之间的操作可能具有挑战性。类似于离散变量自旋系统之间的交换相互作用，指数SWAP幺正[ $\mathbf{U}_{\mathrm{E}}\left(θ_c\right)$ ]可以在两个玻色子模式之间相干地转移状态，而不管选择的编码，实现了特定$θ_c$的确定性纠缠操作。在这里，我们开发了一个有效的电路来实现$\mathbf{U}_{\mathrm{E}}\left(θ_c\right)$，并实现在三维电路QED架构的操作。我们证明了高质量的确定性纠缠两个腔模式与几种不同的编码。我们的结果提供了一个至关重要的原始必要的普适量子计算使用玻色子模式。
2018-06-19 quant-ph
Universal Entanglers for Bosonic and Fermionic Systems
普适纠缠（UE）是将所有纯乘积态映射到纠缠态的幺正操作。已知对于具有希尔伯特空间$\mathbb{C}^{d_1}\otimes\mathbb{C}^{d_2}$的粒子的二分系统$1,2$，当$\min{(d_1,d_2)}\geq 3$和$(d_1,d_2)\neq (3,3)$时存在UE。还已知的是，每当UE存在时，几乎所有的酉都是UE;然而，验证给定的酉是否是UE是非常困难的，因为求解二次方程组通常是NP难的。本文研究了波函数位于$\mathbb{C}^{d}\otimes\mathbb{C}^{d}$的对称/反对称子空间中的二分玻色子/费米子系统的UE的存在性和构造。用于这些类型的系统的UE的理论的发展需要与用于可区分系统的UE的方法相当不同的方法。这是因为由于（反）对称化的影响，全同粒子系统的一般纠缠不能以通常的方式讨论，它引入了在实践中无法实现的“伪纠缠”。我们表明，不同于可区分的粒子的情况下，UE存在的玻色子/费米子系统的希尔伯特空间是对称的（分别）。反对称）子空间当且仅当$\mathbb{C}^{d}\otimes\mathbb{C}^{d}$（resp. $d\geq 8$）。为了证明这一点，我们采用代数几何的原因不同的代数结构的玻色子/费米子系统。此外，由于非纠缠玻色子态的相干态形式相对简单，我们能够给出两个玻色子UE的显式构造。我们的调查提供了深入了解的纠缠特…
2013-05-31 quant-ph
Quantum computing with rotation-symmetric bosonic codes
这里介绍的玻色子旋转码是一类基于相空间旋转对称性的玻色子纠错码。我们提出了一个通用的量子计算方案适用于这一类的一个子集-数相码-其中包括众所周知的猫和二项式码，等等。在我们的方案中的纠缠门是代码不可知的，可以用来接口不同的旋转对称编码。除了一套通用的操作，我们提出了一个基于远程传输的纠错方案，允许恢复完全在软件中跟踪。以猫和二项式码为例，我们计算了平均门的同步损失和失相噪声下的误差校正，数值计算表明，误差校正方案是接近最佳的无错辅助和理想的测量。最后，我们提出了一个基于级联数相码和Bacon-Shor子系统码的容错、通用量子计算方案。
2019-09-06 quant-ph
Multi-squeezed state generation and universal bosonic control via a driven quantum Rabi model
对玻色子自由度的普遍控制是寻求基于量子的技术的关键。然而，这样的通用控制需要能够执行要求严格的非高斯门-即，高于二次相互作用的玻色子运营商的水平。在这里，我们考虑一个单一的辅助两能级系统，通过驱动量子拉比模型与感兴趣的玻色子模式相互作用，并表明它足以诱导确定性实现一大类高斯和非高斯门，这反过来又提供了普遍的玻色子控制。该方案减少了以前的基于辅助的方法的开销，其中需要长的门序列来生成高度填充的目标。事实上，我们的方法自然地产生了多压缩态的高保真制备-即，位移态和压缩态的高阶推广--具有大的相空间维格纳负性。通用控制进一步通过生成双相门来说明。最后，我们解决的弹性的方法在现实的噪声存在。由于所考虑的相互作用的普遍性，我们的方案可能会开辟新的途径，在设计，制备和控制玻色子态在不同的设置。
2022-09-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Unified framework for bosonic quantum information encoding, resources and universality from superselection rules
Université Paris Cité（巴黎西岱大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；Laboratoire Matériaux et Phénomènes Quantiques（物质与现象量子实验室）；Département de Mathématiques et Applications de l’Ecole Normale Supérieure - PSL（巴黎高等师范学院-PSL数学与应用系）；Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）
本文提出基于超选择规则的统一框架，统一了玻色子编码、资源和通用性，强调了高斯与非高斯资源及模式与状态的相互作用。
2025-08-12 quant-ph
Quantum control of bosonic modes with superconducting circuits
玻色子模在各种量子技术中有着广泛的应用，例如用于量子通信的光学光子、用于量子信息存储的自旋系综中的磁振子以及用于可逆微波到光学量子转换的机械模。利用玻色子模进行量子信息处理的研究引起了人们的兴趣，其中电路量子电动力学（电路QED）是主要的体系结构之一。量子信息可以被编码到具有长相干时间的玻色子超导腔模的子空间中。然而，标准高斯运算（例如，光束分裂和双模压缩）对于通用量子计算是不够的。主要的挑战是引入额外的非线性控制超出高斯运算，而不增加显着的玻色子损失或退相干。本文综述了具有超导电路的单玻色码普适控制的最新进展，包括幺正控制、量子反馈控制、驱动耗散控制和完整耗散控制。不同的玻色子模式纠缠的各种方法也进行了讨论。
2021-06-17 quant-ph
Engineering the Nonlinearity of Bosonic Modes with a Multi-loop SQUID
针对玻色系统高阶非线性难构建且低阶项难抑制的问题，提出 NEMS 多回路 SQUID 框架，通过磁通调控实现纯三次至五次相互作用并抑制寄生耦合。
2024-10-09 quant-ph
Sufficient condition for universal quantum computation using bosonic circuits
针对连续变量玻色系统通用量子计算充分条件缺失的问题，研究人员基于含GKP态、高斯操作和零差测量的可模拟电路，提出连续变量态到量子比特态的通用映射框架，推导得到通用量子计算的充分条件，并验证了多种态的计算资源能力，为相关资源理论研究奠定基础。
2024-01-05 quant-ph
Exponentially-improved effective descriptions of physical bosonic systems
DIENS, École normale supérieure, PSL University, CNRS, INRIA（法国高等师范学院，巴黎文理研究大学，法国国家科学研究中心，法国替代能源和原子能委员会）；Département de génie physique, École polytechnique de Montréal（蒙特利尔高等理工学院物理工程系）
本文提出一种自然的能量条件，将玻色系统有效维度的近似精度从1/ε²改进到log(1/ε)，并证明大多数玻色量子态满足此条件，从而提升学习和模拟算法效率。
2026-04-20 quant-ph
Machine Learning Universal Bosonic Functionals
单体约化密度矩阵$γ$在描述和预测玻色系统的量子特性中起着重要的作用，如玻色-爱因斯坦凝聚。最近提出的玻色子基态的约化密度矩阵泛函理论建立了一个通用的功能$\mathcal{F}[γ]$，恢复量子关联的存在。基于一种新的分解的$γ$，我们已经开发出一种方法来设计可靠的近似这样的通用功能：我们的研究结果表明，平移不变系统的约束搜索方法的功能理论可以转化为一个无约束的问题，通过参数化的欧几里德空间。这种搜索方法的简化使我们能够使用标准的机器学习方法来执行$\mathcal{F}[γ]$及其函数导数的非常有效的计算。对于玻色-哈伯德模型，我们提出了我们的方法和量子蒙特卡罗之间的比较。
2021-08-25 physics.comp-ph quant-ph
Quantum computation with cold bosonic atoms in an optical lattice
我们分析了一个在光晶格中使用玻色子原子的量子计算机的实现。我们表明，即使每个站点的原子数和相邻站点之间的隧穿率是未知的，一个可以执行一个通用的一套门通过绝热通道。
2004-06-21 quant-ph
Bosonic quantum error correction codes in superconducting quantum circuits
量子信息易受环境噪声和实验缺陷的影响，阻碍了实用量子信息处理器的可靠性。因此，能够保护量子信息不受噪声影响的量子纠错（QEC）技术对于实现量子计算的通用性和可扩展性至关重要。在众多的实验平台中，超导量子线路和超导微波模式下的玻色子编码以其前所未有的潜力在QEC中备受关注。在过去的几年中，玻色子QEC被证明达到了盈亏平衡点，即逻辑量子比特的寿命被提高到超过组成实验系统的任何单个组件的寿命。此外，还实现了玻色码的通用门集和容错操作，将量子信息处理推向了QEC时代。本文综述了玻色码的最新进展，包括Gottesman-Kitaev-Preskill码、cat码和二项式码，并讨论了玻色码在从容错量子计算到量子精密测量等各种量子应用中的应用前景。我们还总结了玻色码的挑战，并提供了一个潜在的研究方向，在长期的展望。
2020-10-17 quant-ph
Realizing universal quantum gates with topological bases in quantum-simulated superconducting chains
一维时间反演不变的拓扑超导导线的对称类DIII展示奇异的物理，可以利用它来实现一套通用的操作在拓扑量子计算。然而，由于现实的限制，在常规凝聚态材料中验证DIII类物理是非常重要的。在这里，我们提出了一个安全保护的硬核玻色子模拟器的一维DIII拓扑超导体。采用色散动态调制方法，不仅可以对这种新型自旋超导链进行精确模拟，而且可以利用拓扑保护的简并基态构成的计算基实现一组通用的量子门.基于约瑟夫森量子线路给出了该方案的物理实现，详细分析表明，该方案在实验上是可行的。
2017-03-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Universal Short Range Correlations in Bosonic Helium Clusters
利用广义接触形式研究了由$^4$ He原子组成的玻色子氦团簇中的短程关联。通用的$n$体短程关联的出现制定和通过蒙特卡罗模拟数值证明。评价了$n\le5$的$n$ -颗粒接触值。在热力学极限下，从高动量下液态$^4$ He的静态结构因子的实验测量中提取了两体接触，并发现与我们的计算值吻合得很好。
2020-01-23 cond-mat.quant-gas physics.atm-clus quant-ph
Universal Control in Bosonic Systems with Weak Kerr Nonlinearities
本文提出在弱克尔非线性有损玻色系统中，仅用单光子驱动即可实现任意维子空间内的通用量子门控制，并通过Trotter-Suzuki分解和梯度优化降低计算开销，为弱非线性有损系统的量子信息处理开辟了新途径。
2023-12-25 quant-ph
Universality of Fragmentation in the Schrödinger Dynamics of Bosonic Josephson Junctions
本文研究了一维玻色子约瑟夫森结的多体薛定谔动力学。初态是完全凝聚的，相互作用强度很弱。我们报告一个普遍的碎裂动力学的多体水平上：系统组成的不同数量的粒子碎片相同的值在恒定的平均场相互作用强度。这种现象表现在诸如系统的关联函数之类的可观测量中。我们解释这个普遍的碎裂动力学分析的基础上玻色-哈伯德模型。因此，我们表明，在何种程度上多体效应变得重要，在以后的时间至关重要地取决于初始状态。即使对于任意大的粒子数和任意的弱相互作用强度，动力学本质上也是多体的，碎裂是普遍的。在Gross-Piatevskii平均场长期有效的情况下，不存在弱相互作用极限。
2014-05-14 cond-mat.quant-gas quant-ph
Universal Separability and Entanglement in Identical Particle Systems
已知纠缠是相对概念，相对于要测量的物理可观测量的选择来定义（即，使用的测量设置）。这意味着，一般来说，相同的状态可以在不同的测量设置下既可分离又可纠缠，但这并不排除存在对于所有可能的设置都可分离（或纠缠）的状态。我们表明，玻色子系统确实存在这样的普遍可分的状态：它们是独立同分布的。纯国家。相比之下，只有少数例外情况下，费米子系统不存在这样的状态。我们还发现费米子和玻色子系统都不存在普遍的纠缠态。
2013-02-14 quant-ph
Can effective descriptions of bosonic systems be considered complete?
该研究证明玻色子系统的有效描述（如截断态空间和多项式哈密顿量）能够捕捉其相关物理，通过两项技术贡献：任何物理玻色子幺正演化可被有限维演化强逼近，且任何有限维演化可由正则算符多项式哈密顿量精确生成，为量子模拟和计算提供通用方法。
2025-01-23 quant-ph
Nonadiabatic holonomic multiqubit controlled gates
以前的非绝热完整量子计算方案主要集中在实现一组通用的基本门。多量子比特控制门可以通过将它们分解为一系列通用门来构建。本文提出了一种实现非绝热完整多量子比特控制门的方法，其中$(n+1)$ -量子比特控制的$(\boldsymbol{\mathrm{n}\cdot \mathrmσ})$门由$(2n-1)$基本操作实现，而不是将其分解为通用门，而$(n+1)$ -量子比特控制的任意旋转门仅由两个这样的控制的$(\boldsymbol{\mathrm{n}\cdot \mathrmσ})$门组合而成.我们的方案大大减少了非绝热完整量子计算的操作。
2019-12-20 quant-ph
Universal monitored dynamics in multimode bosonic systems
Rutgers University（罗格斯大学）；University of Geneva（日内瓦大学）；Louisiana State University（路易斯安那州立大学）；Flatiron Institute（平顿研究所）
本文提出利用电路量子电动力学研究多模式玻色系统中监控多体动力学的方法，通过构建包含光子晶体电路的玻色模型，验证了在本地奇偶测量下，通用门集的行为与常规测量诱导相变一致，而特定的光子晶体电路在高测量区域表现出临界行为。
2026-03-13 cond-mat.stat-mech quant-ph
Realizing Ternary Quantum Switching Networks without Ancilla Bits
本文研究了在没有辅助位的情况下实现三值开关电路的量子网络的综合。我们得出的结果是双重的。第一个证明了三值Swap门、三值Not门和三值Toffoli门对于实现无辅助位的任意$n\times n$三值量子交换网络是通用的。第二个结果证明了所有的$n\times n$量子三元网络都可以由Not门、Controlled-Not门、Multiple-Two门和Toffoli门生成。我们的做法是建设性的。关键词：三值量子逻辑综合，量子线路优化，群论。
2005-09-27 quant-ph
Universal trapping law induced by atomic cloud in single-photon cooperative dynamics
研究了玻色浴耦合的二能级量子发射体系统的单光子合作动力学。玻色子浴是一般的，它可以是任何东西，只要量子发射体和浴之间的激发交换存在。在这些系统中，发现由于系统暗态的存在，激发态上的粒子布居遵循简单而普遍的俘获规律。与光发射体缀饰态所导致的囚禁不同，这种囚禁只与量子发射体的数目有关。根据俘获定律，当发射体数目足够大时，这类体系中单光子水平的合作自发发射普遍受到抑制。
2019-11-12 quant-ph
Error semitransparent universal control of a bosonic logical qubit
Cornell University（康奈尔大学）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）
本文提出基于动态编码子空间的框架，利用简单线性驱动实现误差半透明的通用逻辑门，通过减少光子损失导致的退相干，展示了量子纠错延长的操作寿命和非克莱因门的构造。
2026-04-07 physics.app-ph quant-ph
Bosonic quantum Fourier codes
Inria Paris（法国国家信息与自动化研究所巴黎分部）
本研究提出了一种利用逆量子傅里叶变换将信息编码在$U(2)$有限子群不可约表示中的玻色子量子傅里叶码，展示了其在错误校正和实验实现方面的优势。
2026-02-03 quant-ph
Upper bounds on the private capacity for bosonic Gaussian channels
近年来，关于玻色高斯信道的各种量子信道容量的界有了很大的进展。特别是，通过量子熵幂不等式技术，给出了玻色高斯信道的经典容量和量子容量的几个上界，为理解量子信道容量这一神秘问题提供了线索.然而，量子信道上的私有容量的上界仍然缺乏某些普遍的上界的研究。在这里，我们通过条件量子熵功率不等式推导出玻色子高斯信道的私人容量的上界，该信道涉及一般的高斯噪声情况。
2020-07-16 quant-ph
Realizing Universal Majorana Fermionic Quantum Computation
Majorana-费米子量子计算（MFQC）是由Bravyi和Kitaev提出的（参见参考文献\cite{Kitaev}），其中由Majorana费米子构建的故障洪流（非拓扑）量子计算机可能比由可区分的两态系统构建的量子计算机更有效。然而，到目前为止，人们还不知道如何在物理系统中实现MFQC。在本文中，我们提出了一种可能的实现MFQC。我们发现，p波超导体或超流体的线缺陷的末端将捕获一个Majorana零模，这将成为MFQC的起点。然后，我们展示了如何操纵马约拉纳费米子做通用MFQC，它具有独特的可能性，高层次的本地可控性，个别寻址，并读出的量子态的个别组成元素，通过使用及时的冷原子技术。
2013-05-01 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Noise-resilient nonadiabatic geometric quantum computation for bosonic binomial codes
Fujian Key Laboratory of Quantum Information and Quantum Optics, College of Physics and Information Engineering, Fuzhou University（福州大学物理与信息工程学院）；School of Physics, Hangzhou Normal University（杭州师范大学物理学院）；Center for Joint Quantum Studies and Department of Physics, School of Science, Tianjin University（天津大学理学院）；Institute of Quantum Science and Technology, Yanbian University（延边大学量子科学与技术研究院）；Quantum Information Physics Theory Research Team, Center for Quantum Computing, RIKEN（理研量子计算中心）
本文提出利用二项码实现抗噪声的非绝热几何量子计算，通过结合几何相位与反向工程和优化控制，提高误差容忍度和噪声鲁棒性，实验参数显示在参数波动和退相干下仍能保持较高的门保真度。
2026-03-18 quant-ph
Quantum-state synthesis of multi-mode bosonic fields: Preparation of arbitrary states of 2-D vibrational motion of trapped ions
我们提出了一个有效的确定性制备任意双模玻色子态的通用算法。特别地，我们详细讨论了通过一系列激光受激拉曼跃迁制备囚禁离子的二维振动纠缠态。我们的形式可以推广到多模玻色子场。我们研究我们的算法相对于技术噪声的稳定性。
1998-04-24 quant-ph
Universal Uhrig dynamical decoupling for bosonic systems
我们构造有效的确定性动态解耦方案保护连续可变的自由度。我们的计划的目标退相干诱导的二次系统浴相互作用与分析的时间依赖性。我们展示了如何抑制这种相互作用的$N$ -th阶只使用$N$脉冲。此外，我们表明，均匀化的$2^m$模式玻色子系统只使用$(N+1)^{2m+1}$脉冲，产生-高达$N$ -第阶-一个有效的演化所描述的非相互作用的谐振子具有相同的频率。解耦和均匀化系统提供了自然的无退相干子空间用于编码量子信息。我们的计划只需要脉冲是单模被动高斯幺正和SWAP门之间的模式对张量积。
2019-04-02 cs.IT math.IT quant-ph
Universal entropic occupation statistics in disordered bosonic resonators
University of California San Diego（加州大学圣地亚哥分校）
该研究分析可编程微腔中巨正则光子气体的玻色态计数，得出无序玻色谐振器的通用熵占据统计规律，关联光子热力学与度量数论，并提出相关实验测试方案。
2026-08-11 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech math-ph
Universal upper bounds for Gaussian information capacity
描述包含特定噪声的信息承载系统的最自然方式是加性高斯白噪声（AWGN）信道。在玻色子量子系统（特别是高斯情形）中，虽然基于最小输出熵猜想的证明，相位不敏感和热噪声通道的经典信息容量是可加的，但仍存在一些悬而未决的问题。通过将高斯噪声模型从热噪声推广到一般高斯噪声，我们严格地重新审视并计算了具有一般高斯噪声信道的单模信道的信息容量的这些强上界。在这项研究中，我们使用量子熵功率不等式（QEPI）的方法。这个框架给出了一个新的公式，找到上界的玻色高斯信道的信息容量。
2018-12-04 quant-ph
Fault-tolerant bosonic quantum error correction with the surface-GKP code
玻色子量子纠错是在连续变量玻色子系统中实现纠错量子信息处理的一种可行选择。各种单模玻色量子纠错码，如猫，二项式，和GKP码已在电路QED和捕获离子系统的实验实现。此外，已经有许多理论上的建议，以扩大这种单模玻色子码，实现大规模容错量子计算。在这里，我们考虑的级联的单模式GKP码与表面码，即，表面GKP码。特别是，我们彻底调查的表面GKP代码的性能，通过假设现实的GKP状态与有限的压缩和噪声电路元件，由于光子损失。通过在三维时空图上使用最小权完美匹配译码算法，我们证明了在GKP态是唯一噪声元素的情况下，如果GKP态的压缩大于11.2dB，那么表面GKP码的容错量子纠错是可能的.当GKP态和电路元件都是强噪声时，压缩阈值变为18：6dB。在此阈值下，每个电路组件失效的概率为0.69%。最后，如果GKP状态是无噪声的，则如果每个电路元件以小于0.81%的概率失效，则利用表面GKP码的容错量子纠错是可能的。我们强调，我们的解码方案使用的额外信息，从GKP稳定器测量，我们提供了一个简单的方法来计算重正化的边权重的匹配图。此外，我们的噪声模型是通用的，因为它包括完整的电路级噪声。
2020-01-13 quant-ph
Supersymmetry-assisted high-fidelity ground state preparation of single neutral atom in an optical tweezer
光镊中的中性原子量子比特阵列是一种很有前途的量子计算平台。尽管实验取得了进展，但实现中性原子量子计算的主要障碍是量子比特初始化。在这里，我们提出超对称性-粒子物理学中发展的理论框架-可以用于中性原子量子比特的超高保真度初始化。我们证明了通过将所有激发态原子抽离到一个超对称的辅助光镊中，可以在光镊的振动基态确定性地制备单个原子。该方案适用于实际高斯光镊中的玻色子和费米子原子量子比特，为利用中性原子实现大规模量子计算、模拟和信息处理奠定了基础。
2021-02-10 quant-ph
Realizing quantum gates with optically-addressable $^{171}$Yb$^{+}$ ion qudits
本研究利用线性阱中光寻址的$^{171}$Yb$^{+}$离子qudit构建量子处理器寄存器，基于435.5 nm四极时钟跃迁的Zeeman子能级进行编码，并实现了包含单qudit旋转和双qudit Molmer-Sorensen操作的通用门集。
2023-05-09 quant-ph
A physical and universal model of bosonic computations with Solovay-Kitaev theorem
Paderborn University（帕德博恩大学）；PhoQS（光子量子系统中心）；University of Toronto（多伦多大学）；DIENS, École Normale Supérieure, PSL University, CNRS, INRIA（法国高等师范学院，巴黎文理研究大学，法国国家科学研究中心，法国国家信息与自动化研究所）；Tufts University（塔夫茨大学）
针对现有玻色子计算模型能量无界导致非物理的问题，提出能量保持的BEQC模型，证明其普适性并给出Solovay-Kitaev定理，应用于GKP态、Fock态制备及量子比特酉模拟。
2026-10-01 cs.CC quant-ph
Learning robust control for generating universal quantum gates
构造一组通用的量子门是量子计算的一项基本任务。在实现量子门的过程中，噪声、扰动和涨落的存在是大多数实际量子系统不可避免的。本文采用基于采样的学习方法来寻找鲁棒控制脉冲，以产生一组通用量子门。数值结果表明，在实现通用量子门的过程中，所学习的鲁棒控制场对扰动、不确定性和波动不敏感。
2016-06-20 quant-ph
Quantum criticality in disordered bosonic optical lattices
利用精确的玻色-费米映射，研究了囚禁无公度光晶格中一维硬核玻色子基态密度分布的普适性质和有限温度量子临界行为.通过对量子临界区普适标度关系的分析，我们证明了超流到玻色玻璃化转变和无序硬核玻色子的一般相图可以由被俘获的无序系统的有限温度密度分布唯一地确定.
2010-11-24 cond-mat.quant-gas quant-ph
Bosonic CNOT gates with Quantum Interrogation
提出了一种基于量子探询和玻色粒子扩展的线性光学量子计算模型的原子离子CNOT门方案。我们展示了粒子碰撞的可能性如何提供通用量子门所需的强相互作用。提出了两种原子光学方案。与以前的方案不同，这些门同时是非破坏性的，对任意输入都有效，并且可以在无损情况下以接近统一的概率工作。数据被编码到位置模式中，并且门只需要基本的原子光学元件，这可能会使量子计算机实现更简单。
2008-04-09 quant-ph
