Coherence and Entanglement in Two-Qubit Dynamics: Interplay of the Induced Exchange Interaction and Quantum Noise due to Thermal Bosonic Environment
我们提出了我们最近的结果进行比较评估的诱导交换相互作用和量子噪声介导的玻色子环境中的两个量子比特系统。本文报道了Si-Ge型材料中P施主电子自旋的新计算。挑战和开放的问题进行了讨论。
2007-04-29 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph quant-ph
Unifying quantum heat transfer in a nonequilibrium spin-boson model with full counting statistics
为了研究驱动非平衡自旋玻色子模型中量子热传递的全计数统计，我们建立了一个带有辅助计数场的广义非平衡极化子变换Redfield方程.这使我们能够研究从弱到强的量子位浴耦合的影响。在没有外部调制的情况下，我们观察到稳态热通量和噪声功率在中等耦合状态下的最大值，低于此值，我们发现这两个输运量被有限量子比特能量偏置增强。在外加调制的情况下，几何相位感应热通量在零量子比特能量偏置（无偏置）下随着量子比特-浴槽耦合的增加而单调减小。而在有限量子比特能量偏置（有偏置）下，几何相位诱导热流在强耦合区表现出有趣的反转行为。我们的结果统一了弱和强量子位浴耦合区域中看似矛盾的结果，并对非平衡热传递的量子涨落进行了详细的剖析。
2017-02-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Coupling bosonic modes with a qubit: entanglement dynamics at zero and finite-temperatures
我们考虑一个系统的两个等谱玻色子模式耦合一个单一的两个能级系统，即，一个量子比特动力学模型采用模对称双模Jaynes-Cummings模型。利用负性对两个玻色子模之间的纠缠进行了分析和量化。我们计算的时间演化的负性从初始热状态的玻色子部门为零和有限的温度。我们还研究了相互作用的纠缠功率作为模式量子比特失谐的函数及其对温度升高的弹性。最后讨论了一种基于玻色子虚子系统的双量子比特门。
2005-11-11 quant-ph
Comment on "Gleason-Type Theorem for Projective Measurements, Including Qubits" by F. De Zela
德泽拉最近声称，格里森定理，对于投影算子格上的概率测度，可以通过添加与连续性和“本征态”存在相关的假设来扩展到量子比特。这相当于声称玻恩规则的推导厄米量子比特观测。我指出一个简单的反例，和缺陷德泽拉的推导（这些都同样适用于重复的推导在最近的答复）。我还简要讨论了Busch给出的量子位的有效扩展。
2016-11-30 quant-ph
Unified derivations of measurement-based schemes for quantum computation
我们提出了统一的，系统的推导方案在两个已知的测量为基础的量子计算模型。第一个模型（由Raussendorf和Briegel [Phys.Rev.Lett.，86，5188（2001）]）使用固定的纠缠态、对单个量子比特的自适应测量以及测量结果的前馈。第二个模型（由Nielsen [Phys. Lett. A，308，96（2003）]并由Leung进一步简化[Int.J.Quant. Inf.，2，33（2004）]）使用可以应用于任意量子位对的自适应双量子位测量，以及测量结果的前馈。我们推导的基本原理是由Zhou，Leung和Chuang [Phys. Rev. A，62，052316（2000）]引入的隐形传态的变体。我们的推导统一了这两种基于测量的量子计算模型，并提供了显着更简单的方案。
2004-06-28 quant-ph
Quantum Simulation of the Fermion-Boson Composite Quasi-Particles with a Driven Qubit-Magnon Hybrid Quantum System
实验证明了小尺寸钇铁石榴石（YIG）球中的铁磁振子与超导量子比特的驱动场诱导修饰态之间的强耦合，从而导致超导量子比特的双重修饰. YIG球和超导量子比特嵌入微波腔中，它们之间的有效耦合由虚腔光子介导。理论结果与实验结果在驱动场功率共振作用于超导量子比特的宽范围内吻合得很好，并揭示了驱动量子比特-磁振子混合量子系统可以用来模拟耦合到玻色子模的粒子-空穴对称对.该混合量子系统为费米子和玻色子组成的复合准粒子的量子模拟提供了一个新的平台。
2019-03-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Hidden gauge structure and derivation of microcanonical ensemble theory of bosons from quantum principles
玻色子的微正则系综理论是从量子力学出发，利用隐规范结构导出的。Pegg-Barnett形式主义所描述的与此规范结构相关的相对相位相互作用，示出导致完美的退相干的热力学极限和先验概率相等的原则，同时。
2002-05-31 cond-mat.stat-mech quant-ph
Derivation of the robustness from the concurrence
在纠缠系统中加入一定权重的最大混合态，可以使纠缠系统解纠缠。对于每个预定义的纠缠态，存在一个最小值的这个重量，系统失去其纠缠特性。这些值被提议用作纠缠的定量度量，称为鲁棒性[G。Vidal和R. Tarrach，Phys.Rev.A59，141（1999）]。利用并发度，我们给出了双量子比特系统的这种测度的推导。也就是说，对于两个量子比特的纯态，鲁棒性的精确表达式。最后，以同样的方式，混合两个量子比特状态的特殊情况下的鲁棒性进行了计算。
2021-08-26 quant-ph
Derivation and experimental test of fidelity benchmarks for remote preparation of arbitrary qubit states
远程态制备（RSP）是在远程位置制备量子态而不实际传输状态本身的行为。使用最多两个经典比特和一个共享的最大纠缠态，理论上可以远程制备任何量子比特态，并且具有完美的保真度。然而，在任何实验实现中，目标状态和输出状态之间的平均保真度都不可能是完美的。为了让RSP实验证明真正的量子优势，它必须超过可比较的经典协议的最佳阈值。在这里，我们研究的保真度可实现的RSP协议缺乏共享纠缠，并确定在几种不同的情况下的平均保真度的最佳值。我们实现了一个实验方案，用于确定性远程制备任意光子偏振量子比特，制备178个不同的纯量子比特态和混合量子比特态，平均保真度为0.995。我们的实验实现的平均结晶度超过我们推导出的经典阈值时，经典的协议不平凡地允许完美的RSP。
2009-09-30 quant-ph
Entanglement versus cooling in the system of a driven pair of two-level qubits longitudinally coupled with a boson mode field
研究了相干抽运的近距离两能级辐射源与单模玻色子场纵向耦合产生的纠缠与玻色子模的量子冷却之间的关系。尽管两能级量子比特是共振驱动的，但我们已经证明了一种有效的冷却机制，远低于热背景所施加的限制。此外，当偶极-偶极频移接近玻色子模的频率时，冷却效应伴随着量子比特对分量的纠缠。最大玻色子模冷却效率的实现是以纠缠的产生为代价的。重要的是，这发生在相当弱的外部泵浦场，保护样品免受劣化。最后，有效地优化这些效果的条件，以及描述。
2019-07-26 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Spin-boson quantum phase transition in multilevel superconducting qubits
超导电路目前被开发为探索多体物理学的通用平台，通过构建通常被理想化为两级量子位的非线性元件。一个经典的例子是电荷量子比特与传输线的电容耦合，这导致了量子耗散的著名自旋玻色子描述。我们表明，超导量子比特的内在多层次结构大大限制了自旋玻色子范式的有效性，由于相位本地化，传播波函数在许多电荷状态。重整化群的数值模拟也表明，量子临界点移动的物理可达范围内的多级制度。施加电荷离散在一个简单的变分状态帐户这些多层次的影响，这是相关的一大类设备。
2021-12-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el 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
Non-Markovian dynamics of interacting qubit pair coupled to two independent bosonic baths
本文研究了耦合到玻色子浴中的两个相互作用自旋的动力学。本文给出了玻色子环境中任意谱密度函数的Born近似的解析解，并指出在非马尔可夫情形下，共存的“寿命”更长或达到更大的值。
2014-01-08 quant-ph
Schwinger effect of a relativistic boson entangled with a qubit
利用量子纠缠的概念分析了量子比特与玻色子模在电场作用下的纠缠态的Schwinger效应。作为粒子-反粒子对的Schwinger产生的结果，电场降低了量子比特和粒子模式之间的关联和纠缠。这项工作揭示了玻色子和费米子之间的深刻区别。在玻色子情况下，量子比特和反粒子模式之间的纠缠不能由量子比特和粒子模式之间预先存在的纠缠上的Schwinger效应引起，但是关联可以。
2018-12-20 hep-th quant-ph
A Hybrid Qubit Encoding: Splitting Fock Space into Fermionic and Bosonic Subspaces
提出一种混合量子比特编码，将Fock空间分裂为费米子与玻色子子空间，结合单电子与准粒子方法优势，实现基于分子特性和硬件约束的灵活量子模拟优化。
2024-11-21 quant-ph
Quantum Supremacy through Fock State $q$ boson Sampling with Transmon Qubits
本研究提出 $q$ 玻色子 Fock 态采样方法，证明 transmon 量子比特能突破传统限制，在经典难解的采样任务中实现量子霸权，拓展了量子处理器的应用前景。
2025-06-26 quant-ph
Sampling of bosonic qubits
玻色子采样问题在量子信息领域引起了广泛的关注，因为它不能用经典计算机有效地解决;尽管如此，它可以用具有单玻色子源的线性光学干涉仪来实现。最近，我们介绍了一个更一般的问题，多玻色子相关采样问题，这使我们能够利用玻色子源的多模光谱分布与时间相关的测量，以实现采样不仅在输出端口的干涉仪，但也超过联合检测时间。针对单光子源和热源两种情况分析了这个问题。在这项工作中，我们证明了使用单量子比特玻色子源不仅可以在所描述的“时空”自由度上采样，而且可以在所有可能的指数数量的多量子比特输出状态上采样。
2015-06-16 quant-ph
QSCOUT's Qubit-Boson Gate Set
Sandia National Laboratories（桑迪亚国家实验室）
QSCOUT开发了用于混合CV-DV量子计算的量子比特-玻色子门集，通过Jaqal™阐述在QSCOUT上利用这些门的方法。
2026-07-10 quant-ph
Fault-Tolerant Operation of Bosonic Qubits with Discrete-Variable Ancillae
本文提出一种基于广义路径无关量子控制的混合容错框架，仅用色散耦合和分束器耦合即可为四腿猫态量子比特构造通用纠错器件，并通过级联外部编码展示了利用现有硬件实现容错量子计算的可行性。
2023-10-31 quant-ph
Quantum Dynamics, Master Equation and Equilibrium for a Qubit Coupled to a Thermal Boson Field
本文解析推导了旋转波近似下量子比特与热玻色子环境耦合的精确主方程，分析了演化算子的长时间行为，并考察了系统达到热平衡的条件。
2025-10-15 quant-ph
Gate-based emulation of boson sampling using photonic qubits
Indian Institute of Science（印度科学研究所）
本文提出一种将多量子比特态编码为玻色福克态的可扩展量子电路框架，在四量子比特门基光子量子比特系统上实验实现了四模式玻色采样模拟，可用于解决门基量子计算机上的采样复杂性问题。
2026-08-11 quant-ph
Physical Equivalence of Pure States and Derivation of Qubit in General Probabilistic Theories
本文从概率论的角度出发，用两个物理原理对量子力学进行了刻画。我们首先给出了状态物理等价的操作性定义，并考虑了纯状态物理等价原理，结果证明该原理等价于状态空间的对称结构。我们进一步考虑了另一个纯态可区分的可分解原理。我们给出了每个原理的状态空间的分类定理，并利用这些原理导出了二维和三维系统的Bloch球。
2010-12-28 math-ph math.MP quant-ph
Spin-orbit induced spin-qubit control in nanowires
我们详细阐述了一些问题，我们最近的建议，在纳米线自旋量子位操纵使用的自旋轨道耦合。我们讨论了实验状态，并进一步详细描述了单量子比特旋转的方案。我们提出了一个推导的有效的两个量子位耦合，可以扩展到更高的订单在库仑相互作用。耦合强度的解析表达式与数值计算结果一致。
2006-12-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Proposed method for direct measurement of non-Markovian character of the qubits coupled to bosonic reservoirs
非马尔可夫性是最近提出的对开放量子系统中非马尔可夫行为的一种描述，基于此，我们首先提出了一种直接测量耦合到零温玻色子库的单个量子比特的非马尔可夫特性的实用思想，然后扩展到研究两个非相互作用的量子比特分别受两个库约束的动力学行为，并给出了非马尔可夫性的下界.我们的方案不需要优化过程和量子态层析，有利于实验实现。
2010-03-24 quant-ph
Initial states of qubit-boson models leading to conserved quantities
有可能准备一个复合量子位环境系统，使其时间演化将保证预选量子位的可观测性。一般来说，这个可观测量与对称性无关。后者甚至可能不存在于子系统中。导致这种数量守恒动力学的初始状态形成量子位环境状态空间的子空间。给出了该子空间的一般构造，并通过两个例子加以说明。第一种是完全可解的Jaynes-Cummings模型，第二种是多光子Rabi模型。
2013-05-09 quant-ph
Exact algebraic separability criterion for two-qubit systems
给出了两量子比特系统可分性判据的一个概念上的简单证明，即文献中所称的“合肥不等式”。这个不等式给出了任何混合双量子比特系统的一个必要和充分的可分性判据，而不像Bell-CHSH不等式，当被视为可分性判据时，它不能测试混合态，如维尔纳态。这个不等式的原始推导强调了互补观测量的不确定性关系，但我们证明了不确定性关系在实际推导中不起任何作用，Peres-Hodrodecki条件是唯一负责的不等式。我们的推导，其中包含技术上新颖的方面，如狄拉克方程的类比，揭示了这种不平等和根本问题的不确定性关系在多大程度上可以提供一个测试的纠缠。这种可分性标准说明了一个精确的治疗维尔纳状态。
2016-09-09 quant-ph
Spacetime symmetries and the qubit Bloch ball: a physical derivation of finite dimensional quantum theory and the number of spatial dimensions
量子理论和相对论是我们理解物理学的支柱理论。庞加莱不变性是一个基本的物理原理，它指出在闵可夫斯基时空中的所有惯性参考系中，实验结果必须是相同的。它是为了构造量子场论而强加给量子理论的一个基本条件，因此，它在粒子物理学的标准模型中也起着基础性的作用。众所周知，闵可夫斯基时空遵循明确的物理原理，如相对性原理和光速不变性。在这里，我们重现这样的推导，但留下空间维度的数量$n$作为自由变量。然后，假设时空在$1+n$维下是Minkowski的，在一般概率论的框架下，重建了量子比特Bloch球和有限维量子理论，从庞加莱不变性和其他物理假设出发，得到了空间维的个数必然是$n=3$.我们的结果表明时空和量子理论之间存在着基本的物理联系。
2021-09-06 gr-qc quant-ph
Lower Bound on Entanglement of Formation for the Qubit-Qudit System
Wootters [PRL 80，2245（1998）]导出了两量子比特系统中任意混合态的形成纠缠（纠缠）的封闭公式。在任何比两个量子比特更复杂的系统中，没有已知的封闭形式的表达式来表示任意混合态的量子数。本文通过对Wootters原始推导的一个比较直接的推广，得到了由一个qubit和一个qudit组成的系统（d能级量子系统，d ≥ 3）的任意混合态的模的一个封闭形式的下界.对于一个由量子比特和四元组（d = 3）组成的系统，详细推导了下限;然后很容易推广到d大于3。
2003-01-06 quant-ph
Weak values and the Leggett-Garg inequality in solid-state qubits
研究了固态量子比特中弱值的实现。我们证明了弱值可以是非经典的当且仅当Leggett-Garg不等式也可以被违反。描述了广义弱值，其中对一系列弱测量结果进行后选择。施加经典的弱值允许导出有界算子的Leggett-Garg不等式。我们的分析是在踢量子非爆破测量的量子双点电荷量子比特。
2007-07-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Robust readout of bosonic qubits in the dispersive coupling regime
高保真量子比特测量在量子计算、通信和计量学中起着至关重要的作用。在最近的实验中，已经示出了可以通过经由辅助装置执行量子位的状态的重复量子非破坏（QND）读出来提高读出保真度。对于在两级系统中编码的量子比特，这种方案的保真度受到单个错误可能破坏量子比特中的信息的事实的限制。另一方面，如果使用玻色子系统，则可以通过利用更高的水平来克服这种基本限制，使得单个错误仍然留下可区分的状态。在这项工作中，我们提出了一个强大的读出方案，适用于玻色子系统分散耦合到一个辅助，它利用重复的QND读出和更高级别的编码渐近抑制量子比特/腔弛豫和个人测量失真的影响。我们计算的测量保真度的一般实验参数，提供了一个信息理论描述的计划，并描述其应用程序的几个编码，包括猫和二项式码。
2018-08-08 quant-ph
Onset of Entanglement and Noise Cross-Correlations in Two-Qubit System Interacting with Common Bosonic Bath
我们总结了我们最近的结果，诱导交换相互作用由于热玻色子环境（浴），也产生量子噪声。我们这里的重点是相互作用的开始。我们证明，诱导相互作用可以用来操纵和创建足够大的时间尺度上的纠缠控制量子计算应用程序的两个量子比特系统，虽然最终的噪声效应将占主导地位。
2006-07-12 quant-ph
Experimental realization of deterministic and selective photon addition in a bosonic mode assisted by an ancillary qubit
本文在超导量子比特辅助下，于微波腔玻色模式中实验实现了光子数选择性的确定性光子添加操作，通过双光子跃迁实现相反光子宇称空间之间的相干单向映射，为玻色系统自主量子纠错及非幺正变换提供了新途径。
2025-03-28 quant-ph
Experimental demonstration of entanglement pumping with bosonic logical qubits
Tsinghua University（清华大学）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Beijing Academy of Quantum Information Sciences（北京量子信息科学研究院）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）
本研究通过玻色子量子纠错码实现纠缠泵浦，利用长相干时间存储量子比特，通过反复生成纠缠并注入可检测逻辑量子比特，有效延长纠缠存在时间，同时提出用于双轨码的擦除检测协议。
2026-03-17 quant-ph
Symbolic Hamiltonian Compiler for Hybrid Qubit-Boson Processors
针对玻色子大局部维度导致矩阵编译困难的问题，提出一种基于无矩阵符号操作的新型符号编译器，可自动将费米子-玻色子二次量子化哈密顿量分解为量子比特-玻色子指令集架构，为新兴硬件上的量子系统模拟建立了综合流水线。
2025-05-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el quant-ph
Towards Scalable Bosonic Quantum Error Correction
我们回顾了一些最近的努力，在设计和工程玻色子量子比特的超导器件，重点是Gottesman-Kitaev-Preskill（GKP）量子比特。我们提出了一些新的结果解码重复GKP纠错使用有限压缩GKP辅助量子比特，表现出与以前研究的随机误差模型的差异。我们讨论了电路QED的方式来实现GKP量子位之间的CZ门，我们讨论了不同的情况下，使用GKP和常规量子位作为积木块在一个可扩展的超导表面码架构。
2020-06-01 quant-ph
The dynamics of a qubit in a spin-boson environment: a comparison between analytical and numerical method
从理论上研究了量子比特在两能级涨落（TLF）退相干以及与玻色浴耦合作用下的动力学行为。针对该问题应用了两种不同的方法并进行了比较。一种是基于酉变换的微扰方法。利用我们的幺正变换的优点，可以有效地考虑非绝热效应。另一种是数值精确方法，即准绝热路径积分（QUAPI）传播子方法。我们发现，该分析方法在很宽的参数范围内工作良好，并与QUAPI显示出良好的一致性。另一方面，通过改变浴槽温度$T$和TLF-浴槽耦合，检验了量子比特的量子退相干的增强和减小。
2010-11-11 quant-ph
Non-Markovian master equation for interacting qubits coupled to a bosonic bath: analytic form and asymptotic approximation
耦合到玻色子浴中的两个相互作用的二能级量子比特的非马尔可夫动力学先前使用量子状态扩散（QSD）方程进行了研究，其中随机状态被用来描述系统。在这项研究中，我们提供了另一个角度对这个系统推导的解析形式的主方程，它描述了一个减少密度矩阵的系统。然后，我们验证了主方程通过检查纠缠产生和状态纯度。此外，与主方程，我们观察到的影响，从一阶噪声，并注意到，一个很好的渐近近似的主方程可以忽略一阶噪声。
2015-07-28 quant-ph
Tunneling of bosonic qubits under local dephasing through microscopic approach
Università degli Studi di Palermo（巴勒莫大学）；IMDEA Networks Institute（IMDEA网络研究所）；Università degli Studi di Milano（米兰大学）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Milano（意大利国家核物理研究所米兰分部）；University of Turku（图尔库大学）
该研究通过微观方法推导了玻色子量子比特在局域去相位噪声下的主方程，揭示了去相位驱动系统向相关稳态发展，稳定相干和纠缠的机制。
2026-03-08 quant-ph
Multipartite entangled states with two bosonic modes and qubits
我们从理论上研究了不同相位的耦合常数在原子和两个腔模动力学中的作用，观察到原型或混合Bell，W，GHZ和集群状态的确定性产生。通常诱导偶极-偶极相互作用（远离共振）在适当选择这些相位的情况下在特定的量子位对之间被抑制。我们评估的产生时，被认为是不完善的，如耗散环境和时间精度误差。我们显示违反本地现实主义的产生的集群状态下，这样的缺陷，即使接近弱耦合制度。
2010-07-20 quant-ph
Continuously decoupling single-qubit operations from a perturbing thermal bath of scalar bosons
我们研究了使用连续施加的外部场，以最大限度地提高量子逻辑运算的保真度上进行的消散量子比特。假设一个已知的误差算子和环境表示的标量玻色子场在有限的温度下，我们展示了如何在逻辑运算过程中的退相干可以有效地减少通过应用两个外部矢量场的叠加：一个旋转正交的方向，其他的，这仍然是静态的。动态去耦噪声所需的磁场方向、旋转频率和幅度由耦合常数和所需的逻辑运算确定。我们说明了这些发现数值阿达玛量子门和欧姆谱密度的环境。
2007-01-31 quant-ph
Quantum correlation between a qubit and a relativistic boson in an expanding spacetime
我们利用量子比特和相对论玻色子之间的对数负相关和互信息来分析宇宙膨胀的动力学。这些动力学量子关联可以编码关于底层时空结构的信息，这表明在观测宇宙学中有很好的应用前景。我们发现量子比特和玻色子之间的对数负性和互信息的动力学是非常相似的。它们随膨胀体积和膨胀率的增大而单调减小。小动量、中等质量的玻色子更有利于提取宇宙膨胀历史的信息。然而，量子比特和反玻色子之间的量子关联具有非常不同的行为：对数负性始终为零，并且互信息可以通过宇宙膨胀产生。较小的动量和中等质量的反玻色子有利于互信息的产生。最后，证明了触发现象和互信息守恒性。
2022-06-28 gr-qc quant-ph
Systematic derivation of Tsirelson bounds in arbitrary dimensions
Università degli Studi di Padova（帕多瓦大学）；Padua Quantum Technologies Research Center（帕多瓦量子技术研究中心）
提出基于平方和分解的系统方法，推导任意维度两体量子关联的Tsirelson界限，发现新界限并恢复已知结果。
2026-06-23 quant-ph
Quantum capacity and codes for the bosonic loss-dephasing channel
在连续变量系统中编码的玻色子量子比特为量子计算和通信提供了一个有前途的替代方案。到目前为止，光子损失一直是玻色子量子比特中误差的主要来源，但最近玻色子量子比特实验中光子损失的显着减少表明，还应该考虑失相误差。然而，缺乏对组合光子损失和退相通道的详细理解。在这里，我们表明，与其组成部分，相结合的损失，移相通道是不可降解的，指向一个更丰富的结构，这个通道。我们提供的损失，移相信道的容量的界限，并使用数值优化找到最佳的单模码的错误率范围很广。
2022-09-24 quant-ph
Error-detectable bosonic entangling gates with a noisy ancilla
玻色子量子纠错已被证明是扩展量子存储器相干性的成功方法，但要执行深量子线路，需要在编码量子位之间使用高保真度门。为此，我们提出了一个家庭的错误可检测的两个量子比特门的各种玻色子编码。从一个新的几何框架的基础上的“布洛赫球”的玻色子算子，我们构造了$ZZ_L(θ)$和$\text{eSWAP}(θ)$门的二项式，四腿猫，双轨和其他几个玻色子码。门哈密尔顿算子易于工程设计，仅需要两个玻色子量子位之间的可编程分束器和分散耦合到一个量子位的辅助装置。该哈密顿量可以在带有辅助传输子和微波腔的电路QED硬件中实现。所提出的理论框架是为电路QED开发的，但可以推广到任何可以有效地生成该哈密顿量的平台。至关重要的是，人们还可以在门期间检测辅助量子位和玻色子量子位中的一阶错误。我们表明，这允许一个达到错误检测门的精度在$10^{-4}$水平与今天的硬件，仅限于二阶硬件错误。
2022-12-21 quant-ph
Steady state thermodynamics of two qubits strongly coupled to bosonic environments
当一个量子系统处于热环境中时，我们通常假设系统弛豫到吉布斯态，在吉布斯态中，系统的能量本征基发生退相干。然而，当系统与环境之间的耦合很强时，由于环境诱导的退相干，定态不一定是吉布斯态，这可以解释为环境的连续测量。基于Zurek提出的einselection，我们假设由于连续测量，Gibbs态被投影到指针基上。我们证明命题的精确数值模拟耦合量子比特与玻色子气体相互作用。此外，我们还证明了在强耦合极限下，非平衡稳态的热传导也可以被环境诱导的退相干所抑制。
2019-08-09 quant-ph
Quantum algorithms for simulating systems coupled to bosonic modes using a hybrid resonator-qubit quantum computer
本文提出利用超导量子比特与微波谐振器混合架构直接表示玻色模式，推导高效量子算法并在IQM Resonance云平台上首次实现含计算谐振器的数字量子模拟。
2025-04-11 quant-ph
Measuring out-of-time-ordered correlation functions with a single impurity qubit in a bosonic Josephson junction
我们计算了一个单杂质量子比特耦合到一个完全连接的多粒子系统（如玻色子约瑟夫森结或具有长程相互作用的自旋）的无序关联函数（OTOC）。在这些系统中，量子位OTOC可用于检测基态和激发态量子相变（QPT），使其成为比标准的单体关联函数灵敏得多的鲁棒序参量。$N$体系统的有限尺寸标度指数也可以从长时间OTOC动力学中准确地提取，然而，对于短时间，由于量子位没有足够的时间耦合到更大的系统的事实，存在差异。我们的研究结果表明，即使是最小的探针的OTOC是足够的诊断QPT在完全连接的模型，但像一个连续的测量，仍然可以引起反作用的效果，导致弱混沌动力学和逐步的信息混乱。
2019-11-30 quant-ph
Derivation of the 1d NLS equation from the 3d quantum many-body dynamics of strongly confined bosons
我们考虑了$N$相互作用玻色子的动力学，初始表现为玻色-爱因斯坦凝聚。由于一个外部的俘获势，玻色子在两个空间方向上被强烈限制，陷阱的横向延伸为$\varepsilon$阶。对非负相互作用势进行标度，使其散射长度为正且为$(N/\varepsilon^2)^{-1}$阶，对于$β\in(0,1)$，相互作用范围标度为$(N/\varepsilon^2)^{-β}$。我们证明了在$N\rightarrow\infty$和$\varepsilon\rightarrow 0$的同时极限下，凝聚被动力学所保持，时间演化由一维立方散焦非线性薛定谔方程渐近描述，其中非线性的强度取决于相互作用和约束势.这是利用$β\geq\frac12$首次推导出奇异势标度的低维有效演化方程，为推导物理相关的一维Gross-Pitaevskii方程（$β=1$）奠定了基础.对于我们的分析，我们采用Pickl的方法来解决强约束问题。
2018-03-29 math-ph math.MP quant-ph
Information gain versus state disturbance for a single qubit
对均匀分布纯态中的单个量子比特进行量子操作，得到了信息增益和态扰动之间的折衷。该推导对于一类满足一定不变性条件的状态扰动和信息增益的量化测度是有效的。这一类特别包括香农熵与操作保真度。在推导过程中，有效的量子操作发挥了核心作用，使系统处于纯输出状态，以获得任何测量结果。本文指出，对于给定的算符值测度，有效量子操作的最优性与Davies对厄米算符上凸不变函数的刻画有关。
2005-09-16 quant-ph
Bare-Excitation Ground State of a Spinless-Fermion -- Boson Model and $W$-State Engineering in an Array of Superconducting Qubits and Resonators
这项工作揭示了一维晶格模型的一个有趣的性质，该模型描述了一个单一的巡回无自旋费米子（激发）通过两种不同的非局域耦合机制耦合到零维（无色散）玻色子。也就是说，在有效激发-玻色子耦合强度的临界值以下，该模型的确切基态是裸的零准动量布洛赫态（即，完全脱衣服）激励。它在这里演示了如何在考虑中的晶格模型的最后一个属性可以被利用的快速，确定性的制备多组份$W$状态中的一个容易实现的系统的电感耦合超导量子比特和微波谐振器。
2021-12-28 quant-ph
Qubit Decoherence and Non-Markovian Dynamics at Low Temperatures via an Effective Spin-Boson Model
量子布朗振子模型（QBM）在Fock空间表象下可以看作是一个多能级自旋玻色子模型。在足够低的温度下，振荡器的自由度动态地减少到最低的两个级别，系统的行为有效地作为一个两个级别（E2 L）自旋玻色子模型（SBM）在这个限制。我们讨论了能级降低的物理机制，并从QBM解分析了E2 L-SBM的行为。的QBM接近的解决方案的可用性，使我们能够研究的非马尔可夫功能的退相干和泄漏的SBM在非微扰制度（例如，不调用玻恩近似）在比以前更好的细节。我们的结果很好地捕捉到了许多模型中常见的非马尔可夫短时低温特性。
2004-05-25 quant-ph
Qubits as Parafermions
量子比特既不是费米子，也不是玻色子。量子比特的Fock空间描述导致从量子比特到parafermion的映射：具有混合玻色子-费米子量子统计的粒子。我们研究这个映射的细节，并使用它来提供一个分类的操作量子比特的代数。这些代数反过来又对不同类别的物理相关量子位-量子位相互作用汉密尔顿的普适性进行了分类。映射被进一步用于阐明量子比特、玻色子和费米子之间的联系。这些联系使我们能够分享不同粒子类型之间的普适性结果。最后，我们使用映射来研究某些各向异性交换哈密顿量的量子计算能力。特别是，我们证明了XY模型与最近邻的相互作用，只有不是计算上的通用。我们还推广了以前的结果与编码量子比特的通用量子计算的代码具有更高的速率。
2002-05-28 quant-ph
Quantum speed limit time for topological qubit influenced by fermionic and bosonic environment
量子理论对从初始状态转换到目标状态所需的最小时间设置了限制。它被称为量子速度限制时间。量子速度限制时间可用于确定封闭和开放量子系统的量子演化速率。考虑到在现实世界中我们所处理的是开放量子系统，研究这类系统的量子速度极限时间具有特别重要的意义。在这项工作中，我们考虑的拓扑量子比特实现的两个马约拉纳模式。我们考虑的情况下，拓扑量子比特的影响，费米和玻色子环境。假设费米和玻色子环境具有类欧姆谱密度。研究了在不同欧姆参数的环境中量子速度极限时间。观察到在超欧姆环境中，随着欧姆参数的增加，量子速度极限时间逐渐达到一个恒定值，从而演化速度达到一个均匀值。研究了外加磁场对演化速率的影响。研究发现，随着磁场强度的增加，量子速度极限时间减小
2020-11-28 quant-ph
Time evolution of spin-boson system for different effective spectral density functions
本文首先通过设定熔池的截止频率为无穷大和有限大，得到了两种有效谱密度函数。其次，我们研究了四类由基本自旋玻色子模型构造的系统中开量子比特的约化动力学。结果表明，量子比特具有不同的动力学控制的两种谱密度函数。此外，我们还得到了耦合到中间谐振子的量子比特在耦合到同一个浴槽时比耦合到各自的浴槽时具有更长的退相干和弛豫时间。在求解量子比特的动力学问题时，我们采用了一种数值精确算法，即基于准绝热传播子路径积分方案的迭代张量乘算法。
2010-01-13 quant-ph
