Parallel tomography of quantum non-demolition measurements in multi-qubit devices
本文提出QND测量并行层析协议，在7量子比特IBM-Q器件上重建测量Choi矩阵并评估保真度、QND性、破坏性与串扰，以表征单/双量子比特及广义测量。
2023-06-07 quant-ph
Quantum non-demolition dispersive readout of a superconducting artificial atom using large photon numbers
读出超导人造原子的状态通常依赖于与读出谐振器的色散耦合。对于给定的系统噪声温度，增加谐振器中的循环光子数$\bar{n}$使得能够实现更短的测量时间，并且因此预期减少由自发原子跃迁引起的读出误差。然而，通常观察到增加$\bar{n}$也会增加这些转变速率。在这里，我们提出了一个fluxonium人工原子，在其中，我们测量的前两个状态之间的过渡率作为$\bar{n}$的函数的整体平坦的依赖性，高达$\bar{n}\approx200$。尽管我们观察到色散位移随着读出功率的增加而预期减小，但信噪比随着$\bar{n}$的增加而不断提高。即使不使用参量放大器，在$\bar{n}=74$，我们测量的反馈辅助接地和激发态准备，分别为99%和93%的结晶度。
2020-11-20 cond-mat.supr-con quant-ph
Repetitive quantum non-demolition measurement and soft decoding of a silicon spin qubit
量子纠错是容错量子计算机的关键。量子非破坏（QND）测量是实现量子纠错码的关键步骤，在Si/SiGe双量子比特系统中实现了QND测量，其中一个量子比特作为逻辑量子比特，另一个量子比特作为辅助量子比特。利用双量子比特控制旋转门，将逻辑量子比特的状态映射到辅助上，然后对辅助进行破坏性读出。重复此过程可在15次辅助读出后增强从$75.5\pm 0.3\%$到$94.5 \pm 0.2\%$的逻辑读出保真度。此外，我们比较了传统的阈值方法与称为软解码的改进的信号处理方法，该方法利用读出信号中的模拟信息来更好地估计逻辑量子比特的状态。我们证明，软解码导致显着减少所需的重复次数时，读出错误成为有限的高斯噪声，例如在读出的情况下，具有低的信噪比。这些结果为在硅中实现自旋量子位的量子纠错铺平了道路。
2019-11-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
Majorana Qubit Readout Using Longitudinal Qubit-Resonator Interaction
我们提出了一种基于参数调制的Majorana束缚态与共振器之间的纵向相互作用的量子非破坏Majorana量子比特读出协议。可以通过可调谐隧道势垒的微波频率栅极电压或通量控制来调制相互作用。量子位-谐振器耦合是指数精度的量子非破坏性，这是从马约拉纳零模式的拓扑性质继承的属性。用于单量子位读出的相同机制也可以扩展到执行多量子位测量，并用于制定远程纠缠门。
2019-06-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Fast, High-Fidelity, Quantum Non-demolition Readout of a Superconducting Qubit Using a Transverse Coupling
虽然相对容易设计，但量子位和腔模式之间的静态横向耦合仅在量子位和腔之间的耦合远小于它们的相互失谐时才满足量子非破坏（QND）测量的标准。这可能会对测量速度造成很大限制，需要在电路设计中在耦合、失谐和腔模引入的退相干之间进行权衡。在这里，我们研究了一个电路，其中量子位腔和腔馈线耦合可以打开和关闭，这有助于隔离量子位。我们不依赖于色散近似或双折射近似，而是求解量子比特和腔模之间的完全横向相互作用。我们表明，通过仔细选择失谐和相互作用时间，我们可以利用量子位腔动力学中的递归，从而可以进行非常快速，高保真度的QND测量。在这里，量子位测量的执行更像是量子位和腔之间的门操作，其中腔状态可以以时序方式被放大、压缩和释放。此外，我们还表明，非共振近似的非爆破性能比其色散性能更快地分解，这表明迄今为止的许多色散测量已经在QND制度之外实施。
2019-06-05 math.OC quant-ph
Initialisation of single spin dressed states using shortcuts to adiabaticity
我们展示了使用的捷径绝热协议的初始化，读出，和相干控制的封闭轮廓，相干驱动的一个单一的自旋所产生的修饰状态。最近的研究表明，这种修饰状态表现出有效的相干性保护，超出了它们的两级对应物所能提供的保护。我们的状态传输协议产生~ 99.4（2）%的传输保真度，同时与绝热方法相比将传输速度加快了2.6倍。我们显示了双向的加速状态转移，我们采用直接修饰状态人口读出相干操作后，在修饰状态流形。我们的研究结果使直接和有效地访问相干保护的个别自旋的修饰状态，从而提供有吸引力的途径，应用在量子信息处理或量子传感。
2019-01-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Rapid high-temperature initialisation and readout of spins in silicon with 10 THz photons
Paul Scherrer Institute（保罗谢尔研究所）；ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）；Radboud University（拉德堡德大学）；University of Surrey（萨里大学）；Leibniz-Institut für Kristallzüchtung (IKZ)（莱布尼茨晶体生长研究所）；German Aerospace Center (DLR)（德国航空航天中心）
利用10 THz光子在硅中实现快速高温自旋初始化和读取，通过光学泵浦技术提升量子计算效率。
2026-01-29 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
A Quantum Non-demolition measurement of Fock states of mesoscopic mechanical oscillators
本文研究了利用两个弹性梁弯曲模之间的非谐耦合对介观力学振子激发能级进行量子非破坏测量的方案。两种模式之间的非线性耦合使读出振荡器的谐振频率与系统振荡器的激励成比例地偏移。当谐振驱动时，该频移可以被检测为读出振荡的相移。我们表明，在一个适当的制度，这种测量方法的系统振荡器的声子数的量子非爆破测量。由于微机械振荡器中的声子能量变得与热能相当或更大，因此可以解析每个模式内的单个声子动力学。因此，应该可以监测由系统与热库的耦合引起的Fock状态之间的跳跃。
2004-09-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Qubit Readout via State-Dependent Radiative Linewidths
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）；Center for Joint Quantum Studies and Department of Physics, School of Science, Tianjin University（天津大学理学院物理学系）；Quantum Information Physics Theory Research Team, Center for Quantum Computing, RIKEN（理学研究院量子计算中心量子信息物理理论课题组）；Department of Physics, University of Michigan（密歇根大学物理系）
提出一种线宽编码的量子非破坏测量通道，利用态依赖辐射线宽实现快速读取，在短时间尺度上优于标准色散读取。
2026-07-01 quant-ph
Single-Shot Quantum Non-Demolition Measurement of a Quantum Dot Electron Spin, using Cavity Exciton-Polaritons
我们提出了一个方案，执行单次量子非破坏（QND）读出的电子自旋被困在半导体量子点（QD）。我们的建议依赖于量子点电子自旋与光激发的量子阱（QW）微腔激子-极化激元的相互作用。量子点电子和腔极化激元之间的自旋相关库仑交换相互作用导致左旋偏振光的相位和强度响应不同于右旋偏振光的相位和强度响应，以这种方式，量子点电子的自旋可以从对线偏振探针的响应中推断出来。我们表明，通过精心设计的样品与耦合量子点和量子阱，它是可能的，以消除自旋翻转拉曼跃迁。因此，QD电子自旋的QND测量可以在几十纳秒内以保真度$\sim 99.9$ %执行。这在多个度量（包括速度和可扩展性）上改进了当前光学QD自旋读出技术。
2013-10-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Repetitive single electron spin readout in silicon
限制在硅量子点中的单电子自旋作为量子计算架构具有很大的前景，具有长相干时间，高保真量子逻辑门，基本量子算法和器件可扩展性的演示。虽然单次自旋检测现在是实验室常规，但在大规模量子计算设备中对量子纠错的需求需要量子非破坏（QND）实现。与传统的对应物不同，QND自旋读出对探测的自旋极化施加最小的干扰，因此可以重复以消除测量误差。然而，硅中的电子自旋仍然难以捉摸，因为它涉及将系统精确暴露于外部电路以进行读出，同时保持量子位的相干性和完整性。在这里，我们表明，硅中的电子自旋量子比特可以测量在一个高度非破坏的方式通过探测另一个电子自旋在一个相邻的点伊辛耦合到量子比特自旋。高非破坏保真度（平均99%），使超过20个读出重复的一个单一的自旋状态，产生的整体平均测量保真度高达95%，在1.2 ms内。我们进一步证明，我们的重复QND读出协议可以实现预示着高保真度（> 99.6%）的基态准备。我们基于QND的测量和制备，由第二个相同类型的量子位介导，将允许一类新的量子信息协议与硅中的电子自旋，而不影响结构的均匀性。
2019-10-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
High-fidelity operation and algorithmic initialisation of spin qubits above one kelvin
本文针对量子比特在毫开尔文温度下热负载超限的问题，在 1 开尔文以上实现硅自旋量子比特的高保真操作，通过算法初始化协议和射频读出达到容错所需保真度，并演示了高保真单、双量子比特门。
2023-08-18 quant-ph
Degeneracy-preserving quantum non-demolition measurement of parity-type observables for cat-qubits
任何量子纠错方案的中心要求是执行错误校正子的量子非破坏测量的能力，对应于编码方案的特殊对称性。特别重要的是，这样的测量不引入额外的误差机制，不包括在校正方案的误差模型中。在这封信中，我们确保这样的鲁棒性，通过设计一个相互作用的测量设备，保持退化的测量观察。更准确地说，我们提出了一个方案，执行连续和量子非破坏测量的光子数宇称在微波腔。这对应于一类称为猫码的纠错码中的错误伴随式，猫码最近被证明对于量子信息处理是有效的和通用的。在我们的设计中，我们利用强非线性哈密顿的高阻抗约瑟夫森电路，耦合高Q腔存储腔模式的低Q读出之一。通过在其谐振处驱动读出谐振器，反射/透射信号的相位携带关于高Q模式的编码猫量子比特的奇偶类型可观测量的直接可利用信息。
2016-11-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Exploiting Kerr Cross Non-linearity in Circuit Quantum Electrodynamics for Non-demolition Measurements
我们提出了一个计划的色散读出存储的能量在一个模式的非线性超导微波环形谐振器通过检测的第二模式的频率偏移耦合到第一通过克尔非线性。对称性用于提高器件的响应度，同时最大限度地减少每个模式的自非线性。信噪比的评估表明，该计划将在单光子水平，允许量子非爆破测量的光子数状态的一个模式。从一个简化版本的设备演示的操作原理的实验数据。
2010-02-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Room Temperature Initialisation and Readout of Intrinsic Spin Defects in a Van der Waals Crystal
宽禁带半导体中的光学可寻址自旋已经成为探索基本量子现象的最突出的平台之一。虽然包括金刚石和碳化硅在内的3D晶体中的几种候选物已经被广泛研究，但在原子级薄的2D材料中识别spindependent过程仍然难以捉摸。虽然理论上预测了hBN中的光学可达自旋态，但它们尚未在实验上观察到。在这里，采用严格的电子顺磁共振技术和光致发光光谱，我们确定荧光线在六方氮化硼与一个特定的缺陷，带负电荷的硼空位，并确定其自旋哈密顿参数。我们发现，缺陷有一个三重基态与零场分裂为3.5 GHz，并建立该中心在室温下具有光学检测的磁共振。我们还证明了该中心的自旋极化下的光泵，这导致光诱导的自旋基态的粒子数反转相干自旋操纵计划的先决条件。我们的研究结果构成了一个飞跃，在建立二维hBN作为一个主要的平台，可扩展的量子技术，具有扩展的潜力，自旋为基础的量子信息和传感应用，作为我们的ODMR研究hBN NV金刚石混合结构显示。
2019-06-10 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Quantum non-demolition measurement based on an SU(1,1)-SU(2)-concatenated atom-light hybrid interferometer
量子非破坏测量是量子信息处理和量子光学领域的重要工具。原子-光混合干涉仪由于其将原子自旋波和光波结合在一起，可以利用交流斯塔克效应测量光子数QND，因而引起了人们极大的兴趣。本文提出了一种SU（1，1）-SU（2）级联的原子-光混合干涉仪，并从理论上研究了光子数的QND测量。与传统的SU（2）干涉仪相比，该干涉仪的非线性拉曼过程（NRP）增益因子提高了平衡情况下的信噪比（SNR）。分析了QND测量高质量的条件。在存在损耗的情况下，测量质量降低。我们可以在读出阶段调整NRP的增益参数，以减少由于损失造成的影响。此外，该方案是一种多臂干涉仪，具有多参数估计的潜力，在矢量场探测、量子成像等方面有着重要的应用。
2021-12-01 quant-ph
Repetitive Readout Enhanced by Machine Learning
单次读出是可扩展量子信息处理的关键组成部分。然而，许多具有良好特性的固态量子比特缺乏单次读出能力。一种解决方案是使用重复量子非破坏读出技术，其中量子位与随后读出的辅助物相关。因此，读出保真度受到来自测量的量子位上的反作用的限制。传统的方法是采用阈值法，仅用光子总数来判别量子比特的状态，而忽略了重复读出测量的时间轨迹中隐藏的所有反作用信息。在这里，我们通过使用机器学习（ML）来展示，通过利用时间跟踪数据来获得更高的读出保真度。ML能够识别反作用发生的时间，并正确读出原始状态。由于信息已经被记录（但通常被丢弃），保真度的这种改进不消耗额外的实验时间，并且可以直接应用于涉及重复读出的测量解释和量子精密测量应用。
2019-07-27 quant-ph
Quantum non-demolition detection of an itinerant microwave photon
光子探测器是在量子极限下测量电磁波的基本工具，在通信、传感和计算等新兴量子技术中需求量很大。特别感兴趣的是量子非破坏（QND）型检测器，其将光子模式的量子态投影到光子数基础上而不影响时间或空间性质。这与传统的光子探测器形成鲜明对比，传统的光子探测器吸收光子以触发“点击”，从而不可避免地破坏光子。最近，在光域中使用腔中的单个原子证明了长期寻求的飞行光子的QND检测。然而，尽管最近使用超导电路的微波量子光学取得了进展，但微波的对应物一直难以捉摸。在这里，我们实现了一个确定性的纠缠门之间的超导量子比特和传播的微波脉冲模式反射的腔体包含量子比特。使用纠缠和高保真量子比特读出，我们证明了一个QND检测的单光子的量子效率为0.84，光子的生存概率为0.87，和暗计数概率为0.0147。我们的方案可以作为连接远程量子比特模块的量子网络的构建模块，以及用于多光子信号的微波光子计数设备。
2017-11-15 quant-ph
Readout-induced leakage of the fluxonium qubit
University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）
该研究通过实验探讨了磁通量子比特中的非QND效应，发现共振子光子会诱导量子比特状态的转变，并通过数值建模揭示了高激发态和外部偶发模式耦合的作用。
2025-12-16 quant-ph
Theory of the Simultaneous Transient Dispersive Readout of Multiple Spin Qubits
本文提出在量子比特退相干时通过拉普拉斯变换分离同一谐振器模式下多自旋量子比特贡献的多路复用时域色散测量范式，实现同时单次读出，硅自旋量子比特实验显示其保真度具竞争力且测量时间更优，还扩展至辅助量子比特的量子非破坏测量。
2024-11-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum non-demolition measurement of an electron spin qubit through its low-energy many-body spin environment
本文通过数千个冗余核自旋辅助比特的非共振耦合实现量子点电子自旋量子比特的量子非破坏性测量，支持量子达尔文主义，实现约99.85%保真度的单次读取、预示初始化及量子跳跃观测。
2023-07-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Benchmarking high fidelity single-shot readout of semiconductor qubits
量子比特初始化和测量保真度的确定对于量子计算机的整体性能是重要的。然而，在半导体量子比特中计算它的方法在实验之间有所不同。在本文中，我们提出了一个完整的理论分析，电子单次读出和描述的关键参数，以实现高保真度读出。特别是，我们推导出一个模型的能量选择性状态读出的基础上的电荷探测器的响应，并研究如何通过选择正确的实验参数来优化保真度。尽管我们关注的是单电子自旋读出，但所提出的理论可以应用于使用储存器的半导体中的其他电子读出技术。
2019-02-26 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
High-frequency dispersive readout of a superconducting qubit
针对超导transmon量子比特传统读出受多激发共振限制、保真度低的问题，本研究通过将读出频率提至transmon频率的12倍大幅失谐，指数抑制虚假共振，实现99.93%的量子非破坏测量保真度，泄漏率仅0.02%。
2026-11-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Full characterization of measurement-induced transitions of a superconducting qubit
本文实验表征了超导transmon量子比特在强读取驱动下发生测量诱导态跃迁的多种机制，包括光子部分吸收、封装模式激发、材料缺陷衰减及非期望共振激活，为优化高功率快速读取提供了完整物理图景。
2025-06-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
Improving the Q factor of an optical atomic clock using quantum non-demolition measurement
量子非破坏性测量（QND）是操纵量子系统的一个重要工具。它允许提取特定的信息，同时仍然保留系统的脆弱量子可观测量。在这里，我们将基于腔的QND测量应用于光晶格钟-一种具有无与伦比的频率精度的原子钟-以80%的保真度读出后保持原子的量子相干性。我们应用这种技术，通过一系列重复的QND测量稳定的相位的超稳定激光相干原子态。我们利用超稳激光器的相位相干性提高的优点，将Ramsey光谱时间从300 ms延长到2 s，实现了对独立的光晶格时钟的解调。使用这种技术，我们保持95%的对比度，并观察到时钟的\emph{Q}因子增加到$1.7\times10^{15}$的7倍。
2020-10-21 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Optical readout of a superconducting qubit using a piezo-optomechanical transducer
针对超导量子处理器扩展受限于低温环境的问题，提出利用完全集成的压电光机械换能器将量子比特信号转换至光学域进行读出，实现了81%的单次读出保真度，为大型量子处理器的低耗散热管理提供了新方案。
2025-08-14 quant-ph
Magnetic-field-learning using a single electronic spin in diamond with one-photon-readout at room temperature
金刚石中的氮空位（NV）中心是具有吸引力的纳米级量子传感器，用于温度、应变、电场，尤其是磁场。然而，低噪声单次读出所需的低温温度使得迄今为止报道的最灵敏的NV磁力测量成为可能，对于关键应用（例如生物传感）是不切实际的。到目前为止，克服室温下的噪声读出需要重复收集荧光光子，这增加了该过程的时间成本，从而降低了其灵敏度。在这里，我们展示了机器学习如何在室温下处理单个NV中心的噪声读出，每个算法步骤平均只需要一个光子，以与低温实验报告的精度相当的精度感测磁场强度。分析大数据集从NV中心在散装金刚石，我们报告的绝对灵敏度$60$ nT的$^{1/2}$，包括初始化，读出，和计算开销。我们发现，退相时间可以同时估计，并随时间变化的字段可以在室温下动态跟踪。我们的研究结果大大提高了早期单自旋传感器的实用性。
2018-07-25 quant-ph
Superconducting qubit readout enhanced by path signature
本研究提出利用路径签名分析测量记录，增强超导量子比特读取的分配保真度，在多种硬件设置下均显著提升，并能检测状态转换，有望成为量子技术的基础工具。
2025-05-23 quant-ph
Quantum non-demolition measurement of a superconducting two-level system
在量子力学中，测量过程是信息提取和量子系统状态扰动之间的微妙相互作用。量子非破坏（QND）测量通过使用特定的系统-检测器相互作用来最小化这种干扰，该相互作用保留了量子系统的合适算子的本征态。这导致理想的投影测量。我们目前的实验中，我们进行了两个连续的测量量子二能级系统，超导通量量子比特，通过探测耦合非线性谐振器的滞后行为。两个测量结果之间的大的相关性证明了读出方法的QND性质。超导量子比特的QND测量是可能的，这一事实加强了这些制造的介观系统被视为基本量子对象的概念。我们的研究结果也与量子信息处理有关，其中投影测量用于状态准备和纠错等协议。
2006-11-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Using Interaction-Based Readouts to Approach the Ultimate Limit of Detection Noise Robustness for Quantum-Enhanced Metrology in Collective Spin Systems
我认为量子增强计量集体自旋系统中的检测噪声的作用，并推导出一个基本的约束最大可获得的灵敏度为一个给定的水平增加的检测噪声。然后，我提出了一个基于相互作用的读出利用常用的单轴扭转方案，接近这个绑定的状态产生通过几个常用的方法产生的量子增强，如单轴扭转，双轴反扭转，扭转和转动挤压，量子非爆破测量，并通过量子相变的扫描。我证明了这种方法的性能显着优于其他最近提出的基于交互的读数。这些结果可以帮助在存在不可避免的检测噪声的情况下为量子传感设备提供改进的灵敏度。
2018-09-29 cond-mat.quant-gas quant-ph
Sub-microsecond high-fidelity dispersive readout of a spin qubit with squeezed photons
针对电子自旋量子比特快速读取难题，提出用位移压缩真空态光子进行色散读取，在低强度下实现亚微秒级、99%以上保真度的非破坏性测量，助力量子纠错与通用量子计算。
2023-12-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
Noise reduction in qubit readout with a two-mode squeezed interferometer
针对相干光量子比特读出受真空涨落限制的问题，提出基于双JPC非平衡双模压缩干涉仪的测量方法，实现投影读出功率信噪比提升31%，并发现弱测量中非投影调谐可提高量子效率，为远程纠缠提供可能。
2022-05-18 quant-ph
Quantum Non-Demolition Measurement on the Spin Precession of Laser-Trapped $^{171}$Yb Atoms
本文提出并演示了一种基于光学修饰的全光量子非 demolition 测量方案，用于激光囚禁$^{171}$Yb原子自旋态，显著降低探测噪声，为高效自旋读出和量子信息处理提供通用方法。
2022-09-17 physics.atom-ph quant-ph
Bang-bang protocol for nondispersive qubit readout
California Institute of Technology（加州理工学院）；AWS Center for Quantum Computing（亚马逊量子计算中心）
本研究提出Bang-bang非色散量子比特读出协议，以耦合常数突然淬灭替代参数扫描，可实现高保真QND单次投射测量，误差随光子数倒数减小，无需预加载腔即可通过经典通量驱动实现。
2026-09-21 quant-ph
All-optical single-shot readout of a superconducting qubit
本文在毫开尔文温度下实现电光微波光子学，利用Jaynes-Cummings非线性在无环行器方案中演示了超导量子比特的全光单发读出，无需任何低温微波设备，并验证了其与量子比特态的高保真兼容性。
2023-10-25 quant-ph
Experimental Characterization and Modeling of Measurement-Induced State-Transitions in a Fluxonium Superconducting Qubit
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）
实验表征了磁通量子比特在全磁通范围内的测量诱导态跃迁，数值计算与理论预测的十一个跃迁增强区域高度吻合，并发现超电感阵列模式的影响。
2026-06-17 quant-ph
Readout of Majorana bound states via Landau-Zener transition
读出Majorana束缚态对于验证其非阿贝尔性质和实现拓扑量子计算都是必不可少的。在这里，我们构建了一个协议来测量的奇偶性的两个MBSs在马约拉纳岛耦合到双量子点（DQD）。奇偶校验信息通过Landau-Zener跃迁映射到DQD的电荷态。所需的操作是扫描DQD的偏置，随后是电荷感测。在没有微调的情况下，单次扫描和检测实现了对奇偶性的弱测量。我们发现，在一般情况下，约10次运行的序列将完全投影叠加态的宇称，在每个运行中的电荷检测记录如何一步一步地崩溃的MBS的状态。值得注意的是，这种读出协议是非破坏性的，并且对低频电荷波动具有鲁棒性。
2021-09-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
The Kerr-Cat Qubit: Stabilization, Readout, and Gates
宏观上不同的经典态的量子叠加，即所谓的薛定谔猫态，是量子精密测量、量子通信和量子计算的一种资源。特别是，振荡器中两个相反相位相干态的叠加编码了一个防止相位翻转错误的量子比特。然而，为了使这一概念成为编码和操纵错误保护量子信息的实用方法，必须克服几个挑战。必须通过稳定这些高度激发态来维持保护，同时，系统必须与编码量子位上的快速门和编码信息的量子非破坏性读出兼容。在这里，我们实验证明了一种新的方法，用于产生和稳定的薛定谔猫态的基础上克尔非线性和单模压缩在超导微波谐振腔之间的相互作用。我们表明，在横向弛豫时间的稳定，错误保护量子比特的单光子Fock态编码的增加超过一个数量级。我们在时间尺度上执行所有单量子位门操作，速度比最短相干时间快60倍以上，并在稳定条件下演示了受保护量子位的单次读出。我们的研究结果展示了快速量子控制与稳定宏观态固有的误差鲁棒性的结合，并开辟了使用这些状态作为量子信息处理资源的可能性。
2020-08-18 quant-ph
A phase-sensitive optomechanical amplifier for quantum noise reduction in laser interferometers
未来的引力波干涉仪的灵敏度预计将受到量子真空波动的限制，这可以通过量子非破坏方法（如压缩真空注入）来降低。然而，在读出链中的光损耗严重限制了这种方案的有效性。我们提出了一种光学机械装置安装在检测器的输出，减轻读出损失的影响，从而使检测器tobearly利用量子噪声规避计划。
2020-06-04 physics.ins-det quant-ph
Complete physical characterization of QND measurements via tomography
介绍了一种适用于任意量子非破坏（QND）探测器的自洽层析成像方法。在此基础上，我们建立了一个完整的物理表征的检测器，包括测量过程和量化的保真度，理想性，和测量的反作用。该框架是QND探测器动力学的诊断工具，使我们能够识别错误，并改进其校准和设计。我们说明了这一点上的一个现实的Jaynes-Cummings模拟超导量子比特读出。我们表征非色散误差，量化读出腔引入的反作用，并校准最佳测量点。
2022-06-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Minimizing the discrimination time for quantum states of an artificial atom
超导人造原子量子态的快速鉴别是量子信息处理的重要组成部分。在电路量子电动力学中，增加与人造原子色散耦合的读出谐振器中的信号场幅度，提高了信噪比并增加了测量强度。在这里，我们采用这种效果超过两个数量级的读出功率，通过独特的二聚体约瑟夫森结阵列放大器与大的动态范围的组合成为可能，和我们的颗粒铝fluxonium人工原子的读出保持量子非破坏（QND）在相对较大的光子数在读出谐振器，高达$\overline{n} = 110$的事实。使用贝叶斯推断，这允许我们比读出谐振器响应时间$2/κ$更快地检测量子跳跃，其中$κ$是读出谐振器的带宽。
2020-11-18 cond-mat.supr-con quant-ph
High-fidelity readout and control of a nuclear spin qubit in silicon
单个核自旋有望成为长寿的量子比特或量子存储器，具有容错量子计算所需的高性能。我们在这里表明，这样的承诺可以通过硅纳米结构中的单个磷（31 P）核自旋来实现。通过将电子自旋的单次读出与片上电子自旋共振相结合，我们证明了核自旋的量子非破坏性电单次读出，读出保真度优于99.8% -这是任何固态量子位的最高值。然后通过施加相干射频（RF）脉冲将单个核自旋作为量子比特操作。对于电离的31 P施主，我们发现核自旋相干时间为60 ms，1-量子位门控保真度超过98%。这些结果表明，现代电子学的主导技术可以适用于托管基于核自旋的量子信息处理的完整电测量和控制平台。
2013-02-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Mitigation of Measurement-Induced State Transitions via a Fast-Load and Fast-Clear Readout
Academia Sinica（中央研究院）；National Central University（中央大学）；National Cheng Kung University（国立成功大学）；National Taiwan University（国立台湾大学）；National Changhua University of Education（国立彰化师范大学）；Center for Quantum Science and Engineering, National Taiwan University（国立台湾大学量子科学与工程中心）；Physics Division, National Center for Theoretical Sciences（国家理论科学中心物理组）
研究超导量子处理器中测量诱导状态转变问题，通过设计快速加载和快速清除脉冲抑制谐振器光子过冲，无需复杂波形或实时反馈，评估读出和读出后阶段误差概率，验证三步脉冲方案可最小化读出误差，实现更好权衡。
2026-07-28 quant-ph
The waves-in-space Purcell effect for superconducting qubits
本文提出利用量子比特与腔场在空间分布上的强弱差异布置读出端口，以本征几何方式实现或增强Purcell效应，并在多种三维与平面结构中验证毫秒级保护及谐波退相位防护。
2025-03-14 quant-ph
Feedback-based active reset of a spin qubit in silicon
本文针对硅自旋量子比特，提出基于量子非破坏性读出和硬件反馈的主动复位方法，并结合累积读出技术提升初始化保真度，为容错量子计算提供可行路径。
2022-09-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dispersive readout of molecular spin qudits
我们研究了一个具有多个（$d > 2$）自旋态的“巨”自旋的磁性分子与超导共振器产生的量子化腔场相互作用的物理过程。通过输入输出形式主义，我们推导出的色散制度的操作中的输出模式的表达式。它包括磁各向异性的影响，这使得不同的自旋跃迁可寻址。我们发现，腔传输的测量允许唯一地确定量子点的自旋状态。我们讨论，从一个有效的哈密顿量的角度来看，条件下的qudit读出是一个非拆除测量，并考虑可能的实验协议来执行it.Finally，我们说明了我们的结果与现有的磁性分子的现实模型进行模拟。
2022-05-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Measurement-induced state transitions in multi-qubit transmon processors
Quantum Algorithms and Applications Collaboratory, Sandia National Laboratories（桑迪亚国家实验室量子算法与应用协作组）；Institut Quantique and Département de Physique, Université de Sherbrooke（舍布鲁克大学量子研究所与物理系）
本文研究了电路QED中多量子比特芯片环境下，测量诱导态跃迁（MIST）对transmon量子比特的影响，提出了通用表征方法，并揭示了旁观者量子比特和耦合器对MIST阈值的调制作用。
2026-06-03 quant-ph
Readout of a solid state spin ensemble at the projection noise limit
rd Institute of Physics, University of Stuttgart（斯图加特大学第三物理研究所）；Max Planck Institute for Solid State Research（马克斯·普朗克固体研究所）；Center for Integrated Quantum Science and Technology (IQST)（集成量子科学与技术中心）；Fraunhofer Institute for Applied Solid State Physics (IAF)（弗劳恩霍夫应用固态物理研究所）
研究通过直接量子非破坏性读取固态氮空位中心集体，超越光子shot噪声极限，接近固有自旋投影噪声，实现自旋集体内在波动的直接观测，为固态量子传感器提供实用工具。
2025-09-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Manipulating a qubit through the backaction of sequential partial measurements and real-time feedback
量子测量不仅从系统中提取信息，而且改变其状态。虽然测量的结果是概率性的，但施加在被测系统上的反作用由量子理论精确地描述。因此，可以利用量子测量来操纵量子系统，而不需要控制场。我们利用自适应部分测量的方法实现了对金刚石核自旋量子比特的纯测量态操纵。我们通过与电子辅助量子位的可调相关和随后的辅助读出来实现部分测量。我们改变测量强度来观察受控波函数坍缩并找到后选择的量子弱值。通过结合一种新的量子非破坏读出的辅助与实时适应的测量强度，我们实现了转向的核自旋的目标状态的测量单独。自适应测量除了具有根本意义外，还可以改善计量应用，并且是基于测量的量子计算的关键。
2013-11-12 quant-ph
Quantum logic for state preparation, readout, and leakage detection with binary subspace measurements
本研究提出一种基于二元子空间测量的量子逻辑技术，可实现高保真态制备与测量、非破坏性泄漏检测，能高效区分超精细子能级，通过纠错提升SPAM保真度，降低大规模量子计算机的工程难度。
2024-10-31 physics.atom-ph quant-ph
QND measurement of a superconducting qubit in the weakly projective regime
基于滞后约瑟夫森结的开关的量子态检测器被偏置接近其临界电流，使用简单，但具有强的反作用。我们表明，通过限制开关电压和使用快速低温放大器，可以大大减少DC开关检测器的反作用，从而可以在25 ns内以1 MHz的重复率完成单次读出而不损失对比度。基于两个连续读出的序列，我们表明，测量具有明确的量子非爆破字符，QND保真度为75%。
2010-07-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Coherent Feedback Improved Qubit Initialization in the Dispersive Regime
通过零差检测来自色散耦合微波谐振器的输出信号来读出超导量子比特的状态是电路量子电动力学中的常见技术，并且通常被称为量子非破坏（QND），直到与色散近似相同的近似阶数。然而，在这项工作中，我们表明，只有在无限的测量时间的限制是这个协议QND，因为在量子比特腔系统中形成的修饰相干态应用于量子比特状态的有效旋转。我们展示了如何通过相干操作来纠正这种旋转，从而通过测量和相干反馈改进量子位初始化。
2015-06-17 quant-ph
Three-way noiseless signal splitting in a parametric amplifier with quantum correlation
我们证明了一个相位不敏感的参量放大器，耦合到一个量子关联源，可以用作量子信息抽头的无噪声三路信号分裂。我们发现，在三个输出端口的两个输出信号被无噪声放大，而另一个可以或多或少地保持其原始输入大小，而不增加噪声。该方案能够级联和放大，以实现光网络中的有效信息分发。此外，我们发现该方案满足非理想量子非破坏（QND）测量的标准，因此可以作为QND测量设备。通过两个与输入相关的读出，我们发现该方案也满足顺序QND测量的标准。
2015-12-04 quant-ph
