Unified Universal Quantum Cloning Machine and Fidelities
我们提出了一个统一的通用量子克隆机，它结合了几个不同的现有通用克隆机在一起，包括不对称的情况。在这个统一的框架中，相同的纯态被同等地投射到最初由输入和一半最大纠缠态构成的每个副本中。我们明确地表明，这些通用克隆机的输出状态是相同的。这种统一克隆机的一个重要特点是克隆过程始终是对称投影，大大降低了实现的难度。同时发现这种统一克隆机可以直接修改为一般的非对称情况。除了全局保真度和单拷贝保真度，我们还提出了所有可能的任意拷贝保真度。
2011-04-25 quant-ph
Quantum teleportation using three-particle entanglement
研究了利用三粒子纠缠W态实现量子态的隐形传态。我们比较和对比我们的结果与参考文献。[11]其中使用了三粒子纠缠GHZ态。研究了白噪声对平均隐形传态量子效率的影响。
2003-02-04 quant-ph
Quantitative verification of entanglement and fidelities from incomplete measurement data
量子信息领域的许多实验都是以产生多体纠缠态为目标的。量化实际产生的纠缠量原则上可以使用全状态断层扫描来完成。这种方法需要确定一个参数集，该参数集随着量子比特的数量呈指数增长，即使对于中等数量的粒子也变得不可行。然而，从密度矩阵上的部分信息可以得到实验制备的纠缠的非平凡界限。在这种情况下，需要解决的基本问题，然后制定为：什么是最小纠缠的量子态的纠缠内容是兼容的可用测量数据？我们制定的问题数学采用半定规划理论的方法，然后解决这个问题的情况下，实验的目标是创建图形状态。我们考虑的观测量是稳定子组的生成元，因此测量设置的数量仅随量子比特的数量线性增长。我们提供的解析解以及数值方法，可以直接应用到实验中，并比较得到的边界与模拟数据的全状态层析成像的结果。
2009-12-03 quant-ph
Polarization-entangled quantum frequency comb from a silicon nitride microring resonator
该研究首次实现基于氮化硅微环谐振器与萨格纳克干涉仪的宽带偏振纠缠量子频率梳，提供22对高保真度纠缠光子对，覆盖电信C波段，为量子网络应用铺路。
2024-04-18 physics.optics quant-ph
Towards quantum dot arrays of entangled photon emitters
我们表明，与一个新的家庭的金字塔网站控制InGaAsN量子点，它是可能的，以获得包含多达15%的偏振纠缠光子发射器的区域-一个重大的改进，如果相比，其他量子点系统实现的小部分。利用双光子偏振态密度矩阵和由此得到的参数证实了纠缠，发现了结晶度高达0.721 ± 0.043的发射体。
2014-02-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Coherent entangled light generated by quantum dots in the presence of nuclear magnetic fields
高保真纠缠光子的实际来源是量子信息应用和探索量子物理所需要的。半导体量子点最近被证明在电驱动时可以方便地发射纠缠光，但是保真度不是最佳的。在这里，我们表明，保真度是不受退相干，但与核的相干相互作用。此外，我们预测，在100μs的时间尺度上，可以实现强烈增强的结晶度。这种见解可以允许量子逻辑的定制，以在容错机制中使用量子点进行操作。
2011-03-15 quant-ph
Entangled coherent states versus entangled photon pairs for practical quantum information processing
我们比较了退相干和检测效率对纠缠相干态（ECS）和纠缠光子对（EPP）的影响，这两者都是已知的是特别有用的量子信息处理（QIP）。当光子损耗引起的退相干效应较强时，作为量子信道进行隐形传态，ECS的成功率和成功率都优于EPP。另一方面，当使用低效率的检测器时，使用ECS的隐形传态方案遭受未检测到的错误，导致保真度的下降，而这不是使用EPP的隐形传态方案的情况。我们的研究揭示了两种纠缠态在现实条件下实现量子干涉等离子体物理过程中的优缺点。
2010-12-06 quant-ph
High fidelity field stop collection for polarization-entangled photon pair sources
我们提出了一个明亮的和高保真度的偏振纠缠光子对源的实验演示。该光源采用两块相位匹配的$β$ -硼酸钡晶体，光轴平行，用圆形场光阑滤波后收集光子对。当探测到的对率超过\SI{100000}{pairs/\s/\mW}接近实际准相位匹配纠缠光子源的亮度时，获得了接近1的量子效率。我们发现亮度与晶体长度成线性关系。我们提出的模型支持实验数据，并提出进一步改进的策略。源设计是实验室环境之外新兴量子应用的有希望的候选者。
2018-10-25 quant-ph
Scalable Noise Estimation with Random Unitary Operators
我们描述了一个可扩展的随机方法的实验测量的广义的相干量子变换的实现的准确性的特征的quantity。该方法是基于随机酉算子的运动反转。在最简单的情况下，我们的方法可以直接估计平均门保真度。更一般的保真度以保真度损失的普适指数率为特征。在所有情况下，可测量的保真度降低直接与影响实现的噪声的强度有关-由描述非酉动力学的超算子的迹量化。虽然我们的随机协议的可扩展性使其在大型希尔伯特空间中最相关（当量子过程层析成像不可行时），但我们的方法应该立即用于评估在任何原型量子处理设备中可实现的控制程度。通过改变不同的实验安排和误差校正策略，可以确定关于噪声的附加信息。
2005-12-16 quant-ph
Generation of entangled photon pairs in optical cavity-QED: Operating in the bad cavity limit
我们提出了一个确定性产生偏振纠缠光子对的光腔QED方案，该方案即使在坏腔极限下也具有高保真度。该方案基于一个受激四能级原子与两个空光腔模的绝热相互作用过程。利用Monte-Carlo波函数模拟方法研究了腔-QED源的保真度及其在退相干情况下的纠缠性能。在坏腔的限制，接近一个预测的最先进的实验参数值的结晶度。
2008-12-28 quant-ph
Nonclassical resource for continuous variable telecloning with non-Gaussian advantage
本文研究连续变量远程克隆中的非经典资源，证明光子减除产生的非高斯共享态能超越高斯态获得更高克隆保真度，并提出正交分量非经典性度量及线性光学实现方案。
2024-07-02 quant-ph
Beating the channel capacity limit for superdense coding with entangled ququarts
量子超密集编码协议利用两个用户之间共享的量子纠缠来提高信道容量。当使用纠缠量子比特时，信道容量可以高达2。然而，这个极限可以通过使用高维纠缠来超越。我们报告了一个实验，超过了使用高品质的纠缠quququququarts的限制，结晶度高达0.98，展示了$2.09\pm0.01$的通道容量。测得的信道容量也高于仅发送一个四分之一时获得的信道容量。我们使用该设置传输保真度为0.952的五色图像。我们的实验显示了高维纠缠的巨大优势，将促进对高维量子信息过程的研究。
2018-07-27 quant-ph
GHz-Pulsed Source of Entangled Photons for Reconfigurable Quantum Networks
纠缠是量子网络中的通用资源，但纠缠光子源通常是为特定用例定制的。在光子的时间属性的状态调制和可调谐性方面的通用性是超越量子密钥分发的灵活网络架构和密码原语的关键。在这里，我们报告一个灵活的源设计，产生高品质的纠缠在连续波和GHz速率脉冲操作模式。利用现成的光学元件，我们的方法使用基于光纤的Sagnac环来产生在电信波长的偏振纠缠光子，具有高效率和0.99以上的双折射率。在纠缠态产生之前高达GHz的相位调制也可以用于快速纠缠态切换。我们在100 MHz的相位调制，平均保真度为0.95。此外，源60 nm的光谱带宽与完全可重构的波长复用量子网络完全兼容。
2022-01-21 quant-ph
Remote Preparation of Single-Photon "Hybrid" Entangled and Vector-Polarization States
量子隐形传态面临着传输大型甚至纠缠系统的越来越苛刻的要求。然而，要传输的状态的知识简化了其重建，导致称为远程状态准备的协议。迄今为止，许多实验演示都仅限于单量子比特系统。我们报道了远程制备两个量子比特的“混合”纠缠态，包括一个家庭的矢量偏振光束。我们的单光子状态被编码在光子自旋和轨道角动量中。我们用自旋轨道态层析和横向偏振层析重建了这些态。矢量偏振态实现的高分辨率为下转换光子与其他物理系统（如原子）的最佳耦合打开了大门，如可扩展量子网络或光子纳米结构中的等离子体所需。
2010-09-27 quant-ph
Demonstrating the power of quantum computers, certification of highly entangled measurements and scalable quantum nonlocality
越来越复杂的量子计算机激发了对它们验证真正量子现象的能力的探索。在这里，我们展示了最先进的IBM量子计算机在受量子网络启发的相关实验中的能力。我们的实验具有多达12个量子位，并需要实施范例贝尔状态测量可扩展的纠缠交换。首先，我们展示了在多达9个量子位系统中违背经典模型的量子相关性，同时只假设量子计算机在量子位上运行。收获这些量子优势，我们能够证明82个基本元素纠缠在一个512结果的测量。然后，我们放松量子比特假设，考虑多个独立纠缠态以星形排列的情形下的量子非定域性。我们报告了多达10个量子比特的与源无关的贝尔不等式的量子违反。我们的研究结果证明了量子计算机超越经典限制和证明可扩展纠缠测量的能力。
2021-06-22 quant-ph
Simultaneous Asymmetric Quantum Remote State Preparation Scheme in Noisy Environments
本文讨论了一种量子多任务协议，分别在两个不同的位置制备已知的单量子比特态和双量子比特态。首先讨论了理想的远程态制备协议，其中利用了五量子比特纠缠态。设计了制备这种纠缠的方法，并在IBM量子组合器平台上运行。三种类型的噪声对协议的影响进行了讨论，并在所有这些情况下，减少的过程的可靠性进行了计算。分析了这些结晶度随不同参数的变化。
2023-01-25 quant-ph
Towards scalable active steering protocols for genuinely entangled state manifolds
本文提出一种基于弱贝尔对测量与主动反馈优化的可扩展引导协议，通过最大化量子费舍尔信息高效达到真正纠缠态流形，并在多达22量子比特的数值模拟中验证了其可扩展性与高多体纠缠能力。
2025-06-06 cond-mat.quant-gas quant-ph
High-Fidelity Entangled States in a Connectivity-Four Fluxonium Quantum Processor
Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）；Walther-Meißner-Institut, Bayerische Akademie der Wissenschaften（瓦尔特·迈斯纳研究所，巴伐利亚科学院）
本研究实现了一款采用集总元件谐振器耦合器的四连通性磁通量子比特量子处理器，其单、两量子比特门保真度优异，成功制备多量子比特纠缠态，为高连通性量子处理器及量子纠错架构提供了可行方案。
2026-08-27 quant-ph
Fidelity of time-bin entangled multi-photon states from a quantum emitter
我们设计了一个数学框架，用于评估由单个固态量子发射体（如量子点或氮空位中心）产生的多光子纠缠态的保真度。在这种形式主义，我们从理论上研究的作用，存在于真实系统中的不完善的时间箱编码的Greenberger-Horne-Zeilinger和一维集群状态的产生。我们认为这两个基本的限制，如声子诱导的退相的影响，与核自旋浴的相互作用，和二阶排放，以及技术的缺陷，如分支效应，非完美的过滤，和光子损失。在配套文件中，我们考虑了一个特定的物理实现的基础上嵌入在光子晶体波导的量子点发射器，并应用我们的理论形式主义，以评估与当前技术可实现的性能。
2021-03-02 quant-ph
Bell's inequality violation with spins in silicon
贝尔定理严格证明了纠缠量子态的存在，而没有经典的对应物，从而在经典和量子领域之间建立了一个界限。贝尔不等式的实验违反要求同时在多体量子纠缠态的制备，操作和测量的高精度。由于这个原因，贝尔信号被标记为量子计算设备性能的单一数字基准。在这里，我们展示了确定性的，按需生成的两个量子比特纠缠态的电子和核自旋的一个磷原子嵌入在硅纳米电子器件。通过顺序读取电子和原子核，我们发现这些纠缠态违反了Bell/CHSH不等式，Bell信号为2.50（10）。通过将两个量子比特状态的奇偶性映射到核自旋上，可以获得更高的值2.70（9），这允许对奇偶性进行高保真量子非破坏测量（QND）。此外，我们还利用QND测量对贝尔不等式式纠缠见证进行了补充，得到了与目标最大纠缠Bell态匹配的态，其保真度为$>$ 96%.这些实验证明了对磷原子的两量子比特希尔伯特空间的完全控制，并表明该系统能够在单量子比特状态下保持其同时高的初始化，操纵和测量精度。
2015-04-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Macroscopic quantum jumps and entangled state preparation
最近，我们预测了激光驱动的原子-腔系统的荧光中的随机闪烁，即宏观量子跳跃[Metz等人，物理修订信函97，040503（2006）]。在这里，我们详细分析了这种效果的动力学基础，并显示其对参数波动的鲁棒性。当系统的荧光停止时，出现一个宏观暗周期，原子被搁置在最大纠缠的基态。因此，所描述的设置可以用于受控地产生纠缠。有限的光子探测器效率不影响状态准备的成功率，状态准备是在观察到宏观荧光信号时触发的。由于跳跃过程中耗散的固有作用，即使在坏腔极限附近也可以实现高保真度。
2007-06-28 quant-ph
Scalable and modular generation of multipartite entangled states through memory-enhanced fusion
针对大规模多体纠缠态生成的挑战，本文提出利用光子互连实现内存增强的纠缠态融合，通过异步制备和单光子干涉成功创建并验证了远程量子内存模块间的四体W态纠缠，为分布式量子信息处理铺路。
2025-04-30 quant-ph
Scalable Fluxonium Quantum Processors via Tunable-Coupler Architecture
Quantum Science Center of Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area（粤港澳大湾区量子科学中心）
本文提出了一种基于模块化qubit-耦合器单元的可扩展fluxonium处理器架构，实现了高保真度的单量子比特门和双量子比特CZ门，并在22量子比特处理器中验证了其可行性。
2026-04-15 quant-ph
A Study of Teleportation and Super Dense Coding capacity in Remote Entanglement Distribution
在这项工作中，我们考虑一个量子网络的节点和纠缠态连接的节点。在埃夫里节点有一个单一的球员。中间节点的参与者进行测量，以在初始节点和最终节点之间产生纠缠态。在这里，我们解决的问题，有多少经典以及量子信息可以从初始节点发送到最终节点。在这种情况下，我们提出了强定理以及proosf，其中指出，这种远程准备状态的隐形传态能力是如何与资源状态的隐形传态的可靠性联系起来的。同样，我们分析了这种远程准备态的超密集编码能力的资源纠缠态的能力。然而，我们首先得到的关系涉及的纠缠的资源状态与最终状态的两种不同的措施，即并发度和纠缠熵的纠缠量。这些关系与文献\cite{Gour,Gour1}中得到的边界十分相似。这些结果涉及到隐形传态能力和超密集编码能力，在确定量子网络（QNet）中从给定节点发送到所需节点的量子和经典信息量方面具有巨大的应用前景。
2013-08-20 quant-ph
Entanglement Access Control for the Quantum Internet
量子纠缠是建立量子互联网纠缠网络结构的关键因素。在这里，我们定义了一种方法来实现量子互联网中的受控纠缠访问。所提出的模型定义了量子网络用户不同级别的纠缠可访问性。路径代价由量子节点间的纠缠度和纠缠路径的纠缠连接概率的综合判据决定，揭示了可用纠缠路径的数目与端节点的纠缠可达保真度和可靠性之间的关系.该方案为实验量子互联网中的纠缠访问控制提供了一个有效的模型。
2019-05-01 cs.IT math.IT quant-ph
High-fidelity multiqubit gates with Rydberg atoms via level-crossing-free Rapid adiabatic passage
College of Physics and Electronic Engineering, Shanxi University（山西大学物理电子工程学院）；Collaborative Innovation Center of Extreme Optics, Shanxi University（山西大学极端光学协同创新中心）
本研究提出基于无能级交叉快速绝热通道的里德伯原子多量子比特门方案，可高保真制备多类多量子比特纠缠态，对脉冲参数波动稳健，为中性原子量子信息处理提供了高效纠缠态制备方法。
2026-07-30 quant-ph
Generating Spatially Entangled Itinerant Photons with Waveguide Quantum Electrodynamics
实现完全连接的量子处理器网络需要能够分布量子纠缠。对于遥远的处理节点，这可以通过生成、路由和捕获空间纠缠的巡回光子来实现。在这项工作中，我们证明了确定性的产生这样的光子使用超导transmon量子比特直接耦合到波导。特别地，我们产生了双光子N00N态，并表明发射光子的状态和空间纠缠是可调的通过量子比特频率。利用正交振幅检测，我们重建了光子模的矩和相关性，并证明了$84\%$的态制备能力。我们的研究结果提供了一个路径，实现量子通信和隐形传态协议，利用量子干涉产生的巡游光子在波导量子电动力学架构。
2020-06-23 quant-ph
Maximally entangled and GHz-clocked on-demand photon pair source
我们提出了一个1 GHz时钟，最大纠缠和按需的光子对源的基础上液滴蚀刻GaAs量子点使用双光子激发。通过采用这些GaP微透镜增强的器件，结合它们的显著亮度、高达$0.95 \pm 0.01$的原始纠缠度和高达$0.93 \pm 0.01$的后选择光子不变性，示出了基于量子中继器的远程量子纠缠分发方案的适用性。全面调查的一套完整的偏振选择性双光子的相关性，以及时间分辨Hong-Ou-Mandel干涉促进创新的方法，确定数量，如光子提取和激发效率，以及纯退相直接-反对常用的间接技术。
2020-10-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Experimental self-testing of entangled states
量子纠缠是量子信息处理的关键资源。纠缠态的设备无关认证是一个长期存在的问题，由此引出了自测试的概念。自我测试的核心目标是在不了解量子系统内部工作原理的情况下验证量子系统的状态和测量，即使所使用的设备不可信任。具体来说，利用贝尔定理，可以对纠缠量子比特的单线态保真度设置边界。在这里，除了这个粗略的估计，我们通过简单地检查测量结果的相关性，实验证明了一个完整的自我测试过程，为各种纯二分纠缠态到四维。我们表明，这种自我测试过程可以证明纠缠态的确切形式，在所有研究的情况下，量子效率高于99.9%，这表明该方法具有优越的完整性和鲁棒性。我们的工作促进了自我测试作为开发量子技术的实用工具。
2018-03-29 quant-ph
Efficient generation of many-body entangled states by multilevel oscillations
我们利用多级振荡在反铁磁自旋为1的玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）中产生了高保真的大规模纠缠态。结合多级振荡和附加的绝热驱动，我们大大缩短了所需的演化时间，并放宽了对$^{23}$ Na旋量BEC的二次塞曼分裂控制精度的要求，从微高斯到毫高斯.在$96\%$上获得的高量子效率表明，在该体系中几乎可以完全产生两种大规模纠缠态：多体单重态和双Fock态。广义自旋压缩参数下降到远低于标准量子极限的值，即使存在原子数波动和杂散磁场，说明我们的协议在真实的实验条件下的鲁棒性。所产生的多体纠缠态可以用来实现海森堡极限的量子精确测量，并可以用来解决量子信息科学中的非经典问题。
2019-07-31 cond-mat.quant-gas quant-ph
Self-testing two-qubit maximally entangled states from generalized CHSH tests
设备独立认证，也称为自我测试，旨在保证不受信任和未表征的设备的正常运行。例如，一个未知源的质量预计产生两个量子比特最大纠缠态可以在一个二分的情况下评估，每一方使用两个二进制测量。最稳健的方法是从CHSH不等式的违反推导出产生态相对于两量子比特最大纠缠态的保真度。在本文中，我们展示了如何提高两个量子比特的最大纠缠态的自测试测量统计的精细分析。使用适当选择的贝尔测试，根据观察到的相关性，可以得出比以前已知的更高的结晶度。特别是，非平凡的自我测试语句，可以从相关性，不能利用CHSH为基础的自我测试策略。我们的研究结果不仅提供了新的洞察适合自我测试的量子相关性的集合，但也有利于设备无关的认证的实验实现。
2021-04-07 quant-ph
Scalable quantum computation based on quantum actuated nuclear-spin decoherence-free qubits
提出了一种基于量子驱动无退相干（DF）量子比特的可扩展量子计算体系结构。每个量子比特由核自旋对的DF子空间编码，并且具有长相干时间。选择金刚石中的氮空位中心作为量子驱动器，实现了量子比特的初始化、读出和通用控制，量子比特的有序度高于99%。它减少了经典接口的挑战，从控制和观察复杂的量子系统到简单的量子执行器。我们的方案也提供了一种新的方法来处理复杂的量子系统。
2016-12-27 quant-ph
High-fidelity multi-photon-entangled cluster state with solid-state quantum emitters in photonic nanostructures
本文提出利用量子点发射器周期性驱动与光子晶体波导接口，在固态纳米结构中确定性生成高保真多光子 GHZ 态和一维簇态，其保真度与生成速率超越现有融合方法，为基于测量的量子通信与计算提供可扩展方案。
2021-03-02 quant-ph
The fully entangled fraction as an inclusive measure of entanglement applications
除了最简单的两个量子比特纯态的情况外，描述所有情况下的纠缠都是一个困难的问题，甚至理解与纠缠有关的相关实验量也很困难。然而，为了量化状态的量子信息处理重要性，可能不需要量化状态的纠缠。在局域幺正操作的作用下，量子态的完全纠缠分数与量子态的保真度有着直接的关系。在两个量子比特的情况下，我们指出，完全纠缠的分数也可以与其他重要的量子信息任务，如密集编码，纠缠交换和量子密码学的本地幺正操作的作用下最大化的量子数相关，以这种方式提供这些纠缠应用的包容性措施。对于两个量子比特系统的完全纠缠分数有一个简单的已知的封闭形式的表达，我们建立了这个量的上下界的并发。这种方法很容易扩展到更复杂的系统。
2002-08-01 quant-ph
A versatile source of polarisation entangled photons for quantum network applications
我们报告了一个通用的和实用的方法产生高品质的偏振纠缠在一个完全导波的方式。我们的设置依赖于一个高亮度0型波导发生器产生成对的光子在电信波长与先进的能量时间偏振转录。后者能够创建任何纯偏振纠缠态，并允许操纵单光子带宽，可以在五个数量级上随意选择，范围从几十MHz到几THz。我们在特定的频谱带宽，即25 MHz，540 MHz和100 GHz，实现了出色的纠缠度，证明了我们的方法的相关性。我们的方案是一个理想的候选人，广泛的网络应用，从密集分复用量子密钥分发，以预示着光量子存储器和中继器。
2012-12-27 physics.optics quant-ph
Experimental Evaluation of Passive Polarization Compensation Techniques for Fiber-Distributed Polarization-Entangled Photons
School of Quantum Technology, Defence Institute of Advanced Technology（量子技术学院，国防先进技术研究所）
该研究评估自由空间QHQ波片与光纤FPC两种被动偏振补偿技术，通过逐路径优化实现光纤偏振纠缠光子补偿，恢复高可见度、高保真度纠缠，为短距离量子通信链路提供系统框架。
2026-09-03 quant-ph
12-photon entanglement and scalable scattershot boson sampling with optimal entangled-photon pairs from parametric down-conversion
纠缠光子源同时具有近1的预示效率和不可扩展性是可扩展的光子量子技术的基本要素。设计并实现了一个超快脉冲激光泵浦自发参量下转换（SPDC）简并纠缠光子源，该源同时表现出~97%的前向效率和~96%的独立单光子间的不可分辨性。这种高效率和频率不相关的SPDC源允许产生第一个12光子真正的纠缠，状态保真度为0.572（24）。我们进一步展示了一个蓝图，可扩展的散射玻色子采样使用12个SPDC源和12*12模式干涉仪的三，四，五玻色子采样，产生计数率超过四个数量级高于所有以前的SPDC实验。我们的工作立即实现了多路复用、散射玻色子采样的高效实现，并预示着远程纠缠光子的产生，为可扩展的光子量子技术开辟了一条有前途的道路。
2018-10-11 physics.optics quant-ph
Experimental realization of a three-photon asymmetric maximally entangled state and its application to quantum teleportation
量子纠缠是量子信息处理的基础资源，在量子通信、量子计算和量子精密测量等领域有着广泛的应用。早期对量子纠缠的研究主要集中在量子比特态上，但近年来，越来越多的研究开始关注高维纠缠态。与量子比特纠缠态相比，高维纠缠态具有更大的信息容量和实现更复杂量子应用的潜力。在这封信中，我们实验制备了一种特殊的高维纠缠态，即所谓的三光子非对称最大纠缠态，它由两个二维光子和一个四维光子组成。利用这种非对称最大纠缠态作为资源，我们还实现了量子隐形传态的原理验证实验，实现了量子信息从两个量子比特到一个量子比特的传输。该量子隐形传态的量子数在0.79 ~ 0.86之间，远高于单拷贝量子态估计的最佳极限2/5和量子-量子重叠的最大极限3/4，从而证实了这是一种真正的非经典四维隐形传态.在这里实现的非对称纠缠态有可能被用作未来量子网络中的量子接口，允许通过本工作中展示的量子隐形传态协议在不同维度的量子对象之间进行量子信息传输。
2022-12-01 quant-ph
Efficient experimental estimation of fidelity of linear optical quantum Toffoli gate
提出了N比特控制Z门量子过程保真度的一个有效可测下界。这个界限是由N个部分共轭乘积基的平均输出态密度决定的。我们的方法的一个明显的优势是，只有与产品状态的结晶需要测量，同时保持测量的总数远远小于什么是必要的全量子过程层析成像。作为应用，我们用这种方法对三量子比特线性光量子Toffoli门的量子过程保真度F进行了实验估计，发现F>=0.83。我们还通过从输入的乘积态制备GHZ型三量子比特纠缠态证明了门的纠缠能力。
2013-10-16 quant-ph
Scalable generation of multi-photon entangled states by active feed-forward and multiplexing
光的多光子纠缠态是推进量子通信、计算和计量学的关键。目前用于构建这种状态的方法是基于将来自概率源的光子拼接在一起。$N$这样的源同时发射的概率随着$N$而呈指数下降，对实际可实现的重合光子的数量施加了严格的限制。我们用量子干涉缓冲器（QIB）来解决这个挑战，它结合了三个功能：首先，它存储偏振量子比特，使偏振纠缠态作为资源;其次，它实现纠缠源复用，大大提高了资源状态的生成速率;第三，它实现了时分复用，按需线性光网络，用于干扰后续状态。使用QIB，我们多路复用21个贝尔态源，并证明四光子GHZ态的产生率提高了9倍。增强与光子数呈指数关系;较大的状态受益更强。多光子纠缠和干涉将在量子光子学中找到各种应用，从而实现多光子协议的实际实现。
2022-06-21 quant-ph
Simultaneous High-Fidelity Single-Qubit Gates in a Spin Qubit Array
RIKEN（理化学研究所）；National Taiwan University（国立台湾大学）；ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）；Delft University of Technology（代尔夫特理工大学）
研究硅自旋量子比特阵列中同时高保真单量子比特门的问题，核心方法是引入基于成对相位校准的可扩展缓解协议，主要贡献是实现了高保真控制，在多量子比特同时操作时保持了较高保真度，克服了关键挑战并凸显共享控制线潜力。
2026-07-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Scalable Spatial Super-Resolution using Entangled Photons
N 00 N态--N个光子的最大路径纠缠态--表现出比任何经典干涉图样都要尖锐的空间干涉图样。这被称为超分辨率。然而，即使使用完全有效的数字分辨检测器，所有先前证明的测量这种干涉的方法的检测效率随着N 00 N状态中的光子的数量呈指数下降，通常导致N 00 N状态不适合空间测量的结论。在这里，我们创建了具有两个，三个和四个光子N 00 N状态的空间超分辨率条纹，并展示了所谓的“光学质心测量”的可扩展实现，该测量提供了原则上完美的检测效率。此外，我们比较了N 00 N态干涉与相应的经典超分辨干涉。虽然两者都提供了相同的空间频率的增加，经典条纹的可见性随探测到的光子数呈指数下降，而我们的实验测量的N 00 N状态超分辨率条纹的可见性保持近似恒定的N。我们实现的光学质心测量是一种可扩展的方法来测量高光子数量子干涉，量子增强测量的重要一步，克服了被认为是量子精密测量的根本挑战。
2013-12-06 quant-ph
Universal device for two-qubit entangled measurements via photonic quantum walks
本文提出利用九步光子量子行走实现两量子比特最优集体测量，并证明弃权（不执行）策略可从非理想态中恢复最优方向猜测，使猜测得分提升超过10倍。
2024-02-27 quant-ph
Strain-tunable entangled-light-emitting diodes with high yield and fast operation speed
纠缠光子的触发源在几乎所有现有的量子信息科学协议中起着至关重要的作用。利用电脉冲高速产生这些非经典光态的可能性可能会给该领域带来革命性的变化。基于半导体量子点（QD）的纠缠发光二极管（ELED）是目前唯一可以解决这一任务的设备。然而，ELED受到随机性来源的困扰，这阻碍了它们在可预见的应用中的实际开发：找到具有足够小的精细结构分裂的量子点以产生纠缠光子的概率非常低（~10-2）。在这里，我们克服了这个障碍，引入第一个应变可调ELED（S-ELED），利用压电诱导应变调谐量子点纠缠光子的产生。我们证明，在S-ELED中，高达30%的量子点发射的偏振纠缠光子对的纠缠度高达f+ = 0.83（5）。驱动在最高的操作速度400兆赫迄今为止报道，S-ELED成为独特的设备，高数据速率纠缠光子应用。
2015-05-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Scalable fiber integrated source for higher-dimensional path-entangled photonic quNits
集成光子电路为在高维光子系统中进行复杂的量子光学实验提供了可能。然而，集成和可扩展性的优势只能充分利用与源的可用性更高维纠缠光子。在这里，一种新的光纤集成源的路径纠缠光子在电信波段在1.55 \mum，仅使用标准的光纤技术。由于特殊的设计，该源显示出良好的可扩展性，向更高的维度纠缠光子态（quNits），而路径纠缠提供直接兼容片上路径编码。我们提出了一个实验实现的路径纠缠的两个量子比特源。一个非常高的质量的纠缠验证了各种测量，即。执行断层摄影状态重建，导致（99.45 ± 0.06）%的背景校正保真度。此外，我们描述了一个简单的方法，将我们的源扩展到任意高的维度。
2012-04-30 physics.optics quant-ph
Fidelity benchmarks for two-qubit gates in silicon
通用量子计算将需要基于可扩展平台的量子比特技术，以及对单量子比特和双量子比特门操作的最大不一致性进行严格限制的量子纠错协议。虽然各种量子位系统在单量子位水平上显示出高的量子位，但超导体技术是唯一通过标准光刻技术制造的固态量子位，其已经证明了接近容错阈值的双量子位量子位。基于硅的量子点量子位也适合于大规模制造，并且可以使用同位素富集的硅实现高的单量子位栅极结晶度（超过99.9%）。然而，虽然已经在硅中展示了双量子位门，但还不可能使用随机基准测试来严格评估它们的可靠性，因为这需要以非零保真度完成大量量子位操作（$\gtrsim 20$）的序列。在这里，对于在门定义的量子点的电子自旋状态上编码的量子比特，我们展示了贝尔状态断层扫描，其精确度范围从80%到89%，以及两个量子比特随机基准测试，平均Clifford门保真度为94.7%，平均受控ROT（CROT）保真度为98.0%。发现与量子位的退相干时间$T_2^*$相比，这些量子度受到这里采用的相对慢的门时间的限制。因此，采用基于高拉比频率的快速门操作的硅量子比特设计，以及先进的脉冲技术，应该在不久的将来实现显着更高的量子效率。
2018-07-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Scalable entangling gates on ion qubits via structured light addressing
本研究提出一种利用可操控厄米-高斯光束阵列的囚禁离子处理器，通过横向梯度耦合稀疏轴向模式，实现无需复杂脉冲整形的可寻址两量子比特纠缠门，在六离子链中保真度约0.97，降低了控制开销并保持可扩展性。
2025-06-24 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Preparation of entangled states through Hilbert space engineering
纠缠态是量子计算机和量子通信系统等基于量子的技术的关键资源（1，2）。探索新的纠缠产生方法对于多样化并最终改进现有方法非常重要。在这里，我们通过应用激光场将演化限制在有限数量的状态，在原子离子中产生纠缠，这种方法被称为“量子芝诺动力学”（3-5）。在两个离子的情况下，我们得到了高达$^9\rm{Be}^+$的Bell态，在三个离子的情况下，我们得到了$0.910^{+4}_{-7}$的W态（6）保真度.与其他在被困离子中产生纠缠的方法相比，这种方法对某些缺陷（如激光强度、激光频率和离子运动频率的波动）相对不敏感。
2016-03-12 physics.atom-ph quant-ph
Hyper-entanglement of photons emitted by a quantum dot
纠缠是量子力学的一个独特属性，也是量子技术的一个基本资源。纠缠可以在各种单独的自由度中实现，尽管如此，一些系统能够在多个自由度中同时产生纠缠-超纠缠。光的超纠缠态是一种能够降低实验要求和资源开销的有价值的工具，它可以提高量子信息协议的成功率。在这里，我们报告演示偏振和时间仓超纠缠光子从一个单一的量子点发射。我们通过对具有边缘精细结构分裂的量子点系统施加共振和相干激发来实现这一结果。我们的结果在偏振态和时间仓中分别得到了0.81（6）和0.87（4）的最大纠缠态的量子数。
2017-01-31 quant-ph
Experimental Detection of Qubit-Ququart Pseudo-Bound Entanglement using Three Nuclear Spins
在本工作中，我们在一个核磁共振（NMR）量子信息处理器上，利用三个核自旋，实验上制备并表征了一类量子比特-量子纠缠PPT（positive under partial transpose）纠缠态。希尔伯特空间维数为$\ge 2 \otimes 3$的系统的纠缠检测和表征是非平凡的，因为在这样的系统中存在既是PPT又是纠缠的状态。我们设计的用于检测量子比特-量子纠缠PPT纠缠的实验检测方案是基于对三个泡利算子的高精度测量，并且是检测纠缠的协议的关键组成部分。在目前的研究中考虑的PPT纠缠态的家庭是五个纯态的非相干混合物。所有五个态都是以高结晶度制备的，并且所得到的PPT纠缠态是以平均保真度$\ge 0.95$制备的。通过全量子态层析（QST）验证了所检测到的纠缠态。
2019-01-20 quant-ph
Spiking neuromorphic chip learns entangled quantum states
人工神经网络对量子态的逼近在过去几年中得到了广泛的关注。与此同时，模拟神经形态芯片，灵感来自生物大脑的结构和动力学特性，在运行人工神经网络架构时显示出高能效，以利于生成应用。这鼓励采用这样的硬件系统作为量子系统模拟的平台。在这里，我们报告了使用最新的基于尖峰的BrainScaleS硬件实现原型，使我们能够表示具有高分辨率的几个量子比特最大纠缠量子态。模拟硬件很好地捕获了纯和混合双量子比特态的Bell相关性，证明了用尖峰神经形态芯片模拟量子系统的重要构建块。
2021-10-25 cond-mat.dis-nn cs.ET cs.NE
No-Go Theorems for Universal Entanglement Purification
本文提出了纠缠纯化协议的“普适性”概念，证明在局域操作和经典通信下无法实现普适的n-to-1 EPP，但使用PPT操作可实现，且双局域Clifford EPP在任意高保真度阈值下也无法实现普适性。
2025-05-06 quant-ph
Scalable multi-particle entanglement of trapped ions
在各种纠缠态中，“W态”扮演着重要的角色，因为它的纠缠即使在粒子丢失的情况下也是最大的持续和鲁棒的。这些态是量子信息处理和多方量子通信的核心资源。在这里，我们报告的四，五，六，七，八粒子纠缠态的W型与被困离子的可扩展性和确定性的产生。我们获得最大可能的信息，这些国家通过执行充分的表征，通过状态层析成像，使用单独的控制和检测的离子。详细的分析证明了纠缠是真实的。这种多粒子纠缠态的可用性，以及以其密度矩阵形式提供的全部信息，为多粒子纠缠的理论研究创造了一个实验平台。独立地，格林伯格-霍恩-蔡林格纠缠态与多达六个离子已创建和分析在博尔德。
2006-03-23 quant-ph
Experimental demonstration of a hyper-entangled ten-qubit Schrödinger cat state
在量子信息科学的新兴领域中，对越来越多的量子比特进行相干操作以产生纠缠态已经成为一个重要的目标和基准。多粒子纠缠态是基于测量的量子计算和高精度量子精密测量的物理资源。然而，它们的实验性制备被证明极具挑战性。到目前为止，已经证明了多达六个，八个原子或六个光子量子比特的纠缠态。在这里，通过利用光子的偏振和动量自由度，我们报告了超纠缠六，八和十量子比特薛定谔猫态的创建。我们的猫状态的特点，通过评估他们的量子数和检测的存在下，真正的多体纠缠。对实验装置进行小的修改将允许生成多达10个量子比特的各种图形状态。我们的方法提供了一个快捷的方式来扩展有效的希尔伯特空间，打开有趣的应用，如量子增强的超分辨相位测量，图形状态生成的任意子模拟和拓扑错误校正，和新的测试与超纠缠的非局域性。
2008-09-24 cond-mat.other quant-ph
