Repeated multi-qubit readout and feedback with a mixed-species trapped-ion register
量子纠错对于实现大规模量子信息处理设备的全部潜力至关重要。其实验实现的基础是通过量子比特之间的量子相关性的投影测量来重复检测错误，并使用条件反馈进行校正。重复执行这些任务需要一个系统，在该系统中，测量和反馈决策时间与量子比特相干时间相比是短的，其中测量忠实地再现期望的投影，并且测量过程对执行进一步操作的能力没有不利影响。在这里，我们展示了多达50个连续测量的相关性两个铍离子量子比特使用钙离子辅助，并实现反馈，使我们能够稳定两个量子比特子空间以及贝尔状态。多量子位混合物种门用于将信息从量子位传输到辅助系统，使得量子态检测对存储的量子位具有可忽略的串扰。使用交感再冷却来减轻检测期间离子运动的加热。实验系统的一个关键元素是一个强大的经典控制系统，它具有灵活的顺序处理，以实现反馈控制。这里采用的方法提供了一些基本成分的缩放捕获离子量子计算，并提供了新的机会，量子态控制和纠缠增强量子精密测量。
2018-04-26 physics.atom-ph quant-ph
Concatenated beam splitters, optical feed-forward and the nonlinear sign gate
我们考虑使用两个分束器的序列实现的非线性符号门，并且考虑使用分束器的另外的序列来实现前馈，以便校正由第一分束器引起的误差。我们得到了与Scheel等人类似的结果[Scheel等人，Phys.Rev.A73，034301（2006）]，因为我们还发现我们的前馈过程仅能够在原始门的成功概率上产生非常小的改进。
2006-06-26 quant-ph
Fiber-compatible photonic feed-forward with 99% fidelity
光子量子计算和量子互联网的建立都需要基于光纤的测量和前馈，以便与现有的基础设施兼容。在这里，我们提出了一个光纤兼容的测量和前馈方案，其性能是通过远程制备的单光子偏振态在电信波长的基准。对一个光子的投影测量的结果确定性地控制了第二个光子使用超快光学开关所采取的路径。通过在路径中放置校准良好的{bulk}无源偏振光学器件，在校正其他实验误差后，我们实现了（99.0 $\pm$ 1）%的测量和前馈保真度。我们的方法是有用的光子量子实验，包括计算，通信和隐形传态。
2021-01-06 quant-ph
A trapped ion quantum computer with robust entangling gates and quantum coherent feedback
量子计算机有望在解决一系列计算问题时实现比经典计算机显著的加速。线性保罗阱中的离子链是构建这种量子计算机的一个有前途的平台，因为它们的相干时间长，控制质量高。在这里，我们报告了一个小型的，五量子比特，通用量子计算机的建设使用$^{88}\text{Sr}^{+}$离子在RF陷阱。所有的基本操作，包括初始化，量子逻辑操作和读出，都是高保真的。使用窄线宽激光器实现的选择性双量子位和单量子位门包括通用门集合，允许在量子寄存器上实现任何幺正。我们回顾了主要的实验工具，并详细描述了计算机的独特之处：使用强大的纠缠门和通过EMCCD相机采集的量子相干反馈系统的发展。后者是必要的，在未来的实验中进行量子纠错协议。
2021-11-07 physics.atom-ph quant-ph
Increasing efficiency of a linear-optical quantum gate using an electronic feed forward
我们已经成功地使用了一个快速的电子前馈，以增加一个线性光学实现的可编程相位门的成功概率从25%到其理论极限的50%。前馈应用条件幺正操作，其将数据量子位的不正确输出状态改变为正确输出状态。门本身围绕布洛赫球的z轴旋转数据量子位的任意量子态，旋转角度完全由程序量子位的状态确定。门的实现基于纤维光学元件。量子比特被编码成单光子的空间模式。来自前馈检测器的信号仅使用无源分压器直接引导至相位调制器。我们已经验证了成功概率的增加，并通过量子过程层析成像表征了门操作。我们已经证明，前馈的使用不影响过程保真度或输出状态保真度。
2011-11-14 quant-ph
Feed-forward and its role in conditional linear optical quantum dynamics
非线性光学量子门仅用单光子源、线性光学元件和光子数分辨探测器就可以概率地产生。这些门是预示着，但运作的概率远远小于1。目前，已知电路的性能与其成功概率的既定上限之间存在很大差距。增加这种门的成功概率的一种可能性是前馈，其中尝试校正在门的操作中发生的某些故障事件。在这份简短的报告中，我们研究了前馈在提高成功概率方面的作用。特别是，对于非线性符号移位门，我们发现，在一个三模式的实现与单轮前馈的最佳平均成功概率约为p= 0.272。该值仅略大于没有前馈的一般最佳成功概率，P= 0.25。
2006-03-15 quant-ph
Measurement and feedback for cooling heavy levitated particles in low frequency traps
我们考虑一个可能的路线，基态冷却的悬浮纳米粒子，磁捕获的强永磁体，使用测量和反馈的组合。该系统的陷阱频率远低于那些涉及捕获离子或纳米机械谐振器。因此，环境加热的最小化是具有挑战性的，因为它需要在与陷波频率的倒数相当的时间尺度上控制系统。我们表明，这些陷阱是一个很好的平台，通过实时状态估计进行最佳反馈控制，准备可测量的量子特性的运动状态。
2019-03-25 quant-ph
Beating the standard quantum limit for binary phase-shift-keying discrimination with a realistic hybrid feed-forward receiver
提出一种结合DFFRE与类零差装置的混合前馈接收机（HFFRE），用于判别二进制相移键控相干态，在考虑非理想探测效率等现实条件下性能优于DFFRE，并在特定区间打破标准量子极限。
2023-10-25 quant-ph
A simultaneous feedback and feed-forward control and its application to realize a random walk on the Bloch sphere in a superconducting Xmon-qubit system
基于测量的反馈控制是量子计算和精确量子控制的核心。在这里，我们实现了一个快速和灵活的现场可编程门阵列为基础的反馈控制在超导Xmon量子比特系统。室温电子器件的延迟经过定制优化，可短至140 ns。信号量子位的投影测量产生反馈标签以将条件脉冲门致动到量子位。在前馈过程中，基于测量的反馈标签被带到不同的目标量子位以进行条件控制。在双量子位实验中，反馈和前馈控制在连续步骤中同时致动。信号量子位产生一个量子数，相应地触发目标量子位在布洛赫球上的随机游走。我们的实验为多量子比特系统的反馈控制提供了一个概念上简单而直观的基准。反馈系统可以进一步放大，用于更复杂的反馈控制实验。
2020-06-23 cond-mat.supr-con quant-ph
Heralded single photons based on spectral multiplexing and feed-forward control
我们提出并实验证明了一种新的方法，预示着单光子源的基础上光谱复用（SMUX）和前馈为基础的光谱操纵的光子通过自发参数下转换的极化铌酸锂晶体。作为原理证明，我们表明，我们的3模式SMUX增加了预示的单光子速率相比，个别模式，而不影响发射的单光子的质量。我们的项目，通过添加更多的模式，我们的方法可以导致一个确定性的SPS。
2017-03-06 quant-ph
High-speed linear optics quantum computing using active feed-forward
作为量子计算中的信息载体，光子量子比特具有可以忽略退相干的优点。然而，没有任何显著的光子-光子相互作用对于实现非平凡的两量子比特门是有问题的。一种解决方案是通过导致概率门操作的测量来引入有效的非线性。在单向量子计算中，可以通过应用前馈技术来克服随机量子测量误差，使得未来的测量基础取决于先前的测量结果。这种技术对于实现确定性量子计算是至关重要的，一旦一个集群状态（高度纠缠的多粒子状态，单向量子计算的基础）是准备。在这里，我们实现了测量和有源前馈的级联方案在单向量子计算实验。我们证明，对于一个完美的集群状态，没有光子损失，我们的量子计算方案将具有良好的保真度和我们的前馈组件功能非常高的速度和低误差检测到的光子。利用本技术，可以使用电光调制器在小于150 ns内操作单独的计算步骤（在我们的情况下为单独的前馈循环）。这是单向量子计算机未来发展的一个重要结果，其大规模实施将取决于所需高度纠缠的簇态的生产和检测方面的进展。
2007-01-04 quant-ph
Pound-Drever-Hall Feedforward for Trapped-Ion Optical Qubits
National University of Singapore（新加坡国立大学）
研究针对囚禁离子光学量子比特激光相位噪声问题，开发基于庞德-德雷弗-霍尔前馈方法的有源相位噪声稳定系统，用光纤电光调制器和电前馈伺服抑制噪声，提升相干时间，且该技术易适配其他光学量子比特。
2026-07-28 physics.app-ph physics.atom-ph physics.optics
Feed-forward control for quantum state protection against decoherence
我们提出了一种新的前馈控制及其反转方案来保护量子态不受退相干的影响。在噪声信道之前，我们的预弱测量和前馈只是将保护状态改变为几乎不受噪声信道影响的状态，而在噪声信道之后，我们的反向操作和后弱测量只是恢复保护状态。与以往的大多数状态保护方案不同，我们的方案只考虑噪声信道，而不关心被保护状态。我们证明了我们的方案可以有效地保护未知态、非正交态和纠缠态不受振幅阻尼噪声的影响。我们的方案具有显著的保护量子态免受强振幅阻尼噪声的优点，并且能够以几乎确定性的方式完美地保护某些特定的非正交态，这在当前的量子通信技术中可能会有一些应用。最重要的是，我们的方案在实验上是可用的。
2014-03-11 quant-ph
Discriminating two nonorthogonal states against a noise channel by feed-forward control
本文提出了一种基于最小误差鉴别的方法，通过前馈控制（FFC）来实现对经过噪声信道后的两个非正交态的较好鉴别。我们表明，我们的计划的应用程序可以大大提高歧视的效果相比，ME歧视没有FFC的任何一对非正交的状态和任何程度的振幅阻尼（AD）。特别地，我们的最优鉴别的效果可以达到两个初始非正交纯态在噪声信道存在下的确定性鉴别效果，甚至优于概率鉴别效果.
2015-02-17 quant-ph
Trapped Modes in Linear Quantum Stochastic Networks with Delays
具有反馈的开放量子系统网络已经成为量子控制、量子通信和相干信息处理等应用的研究热点。Gough、James及其同事已经发展了一种使用量子随机微分方程（QSDEs）的开放量子系统互连的规范形式，并且已经用于发展复杂量子光学、微波和光机械电路/网络的实用建模方法。在本文中，我们填补了现有方法的一个显着的空白，显示如何捕获模式通过有限的传播延迟耦合通道的反馈，可以系统地确定在一个给定的无源线性网络。我们的方法是基于Blaschke-Potapov乘法因式分解定理的内部矩阵值的功能，这在过去已被应用到模拟电子网络。我们的研究结果为扩展量子硬件描述语言（QHDL）框架自动量子网络模型构建（Tezak \textit{et al.} in Philos.Trans.R.）提供了基础。Soc. A，Math. Phys. Eng. Sci. 370（1979）：5270-5290，以有效地处理组件的每个互连具有相关联的信号传播时间延迟的情况。
2016-03-02 quant-ph
Spectral multiplexing for scalable quantum photonics using an atomic frequency comb quantum memory and feed-forward control
量子光学和量子信息科学的未来多光子应用需要同时存储许多光子状态的量子存储器，每个光子状态被编码为不同的光学模式，并且使得能够在存储期间选择任何输入和特定检索模式之间的映射。在这里，我们以量子中继器为例，展示了如何使用具有固定存储时间的光谱复用状态和存储器，从而允许光谱模式之间的映射。此外，使用Ti：Tm：LiNbO3波导冷却到3开尔文，相位调制器和光谱滤波器，我们展示了存储，然后是所需的前馈控制的频率操纵与时间仓量子比特编码到多达26个多路复用的光谱模式和97%的保真度。
2014-07-18 quant-ph
Generation of Large Number-Path Entanglement Using Linear Optics and Feed-Forward
我们展示了理想化的测量过程如何将光子从两种模式凝聚成一种模式，以及如何通过前馈测量结果，有效地生成仅填充一种模式的组件的叠加，通常称为“N00N状态”。对于基本程序，数态源漏到分束器上，输出端口由光电探测器监控。我们发现，检测到一个输出端口的输入的一个固定的分数足以将剩余的高概率引导到相同的端口，然而大的初始状态。当两个端口都探测到光子时，薛定谔猫态就产生了。我们描述了一个用于使这种状态的分量正交的电路，以及另一个用于随后转换为N00N状态的电路。我们的方法比现有的建议更好地指数扩展。重要的应用包括量子成像和计量学。
2007-04-05 quant-ph
Squeezed state purification with linear optics and feed forward
提出了一种混合压缩高斯态的最佳确定性线性光学纯化方案，并进行了实验验证。该方案只需要线性光学元件和零差检测器，并允许净化效率和挤压降解之间的平衡得到控制。一个特定的参数选择给出了一个10倍的热噪声减少相应的压缩退化只有11%。我们证明了该协议的最优性，并表明它可以用来提高量子信息协议的性能，如密集编码和纠缠产生。
2006-07-13 quant-ph
Branch-Resolved Characterization of Feed-Forward Error in Dynamic Teleportation via Classical Choi Shadows
University of Florida（佛罗里达大学）
本文提出一种框架，用于在不丢失分支间行为信息的情况下表征动态电路传送中的馈前误差，通过实验重建纠缠参考量子比特的分支Choi算子，并验证了物理应用和后处理Choi阴影估计器，揭示了不同布局下误差结构和缓解行为的差异。
2026-07-23 quant-ph
Uncertainty of Feed Forward Neural Networks Recognizing Quantum Contextuality
通常表征应用于量子领域问题的神经网络性能的品质因数是其准确性，即在以前看不见的输入上正确答案的概率。在这里，我们将这个参数与预测的不确定性一起添加，表征答案的置信度。贝叶斯神经网络（BNN）提供了一种用于估计准确度和不确定性的强大技术。我们首先给出了BNN所带来的优势的简单说明性例子，其中我们希望强调即使在使用有偏数据集进行训练后，它们也能够可靠地估计不确定性。然后，我们将BNN应用于量子上下文识别问题，表明不确定性本身是识别上下文错误分类机会的独立参数。
2022-12-27 quant-ph
A high-speed tunable beam splitter for feed-forward photonic quantum information processing
我们利用高速、偏振无关的可调谐分束器实现了用于路径量子比特的量子门。两个电光调制器在马赫-曾德尔干涉仪中充当高速移相器，并快速调整其分光比。我们测试其性能与预示单光子，观察偏振无关的干涉对比度超过95%。开关时间约为5.6ns，最大重复频率为2.5MHz。我们展示了可调前馈操作的单量子位门的路径编码量子位和两个量子位门通过测量诱导的两个光子之间的相互作用。
2012-02-07 physics.optics quant-ph
Noiseless phase quadrature amplification via electro-optic feed-forward
理论结果表明，无噪声相位正交放大是可能的，和实验上仅限于相位检测系统的效率。用Nd：YAG激光器测得的信号增益为10dB，信号传输比T_s=0.9。这个结果很容易超过信号传输的标准量子极限。结果还明确地证明了放大过程的相敏性质。
1998-12-17 physics.optics quant-ph
Entangling Color-Different Photons via Time-Resolved Measurement and Active Feed-Forward
相互独立的光子纠缠不仅是一个基本的问题，而且对量子信息科学也有着重要的意义。双光子干涉是实现独立全同光子纠缠的主要方法。如果两个光子是不同颜色的，那么完美的双光子聚并就不可能发生，这使得不同颜色光子的纠缠难以实现。在这封信中，通过探索和发展时间分辨测量和主动前馈，我们首次实现了两个不同颜色的独立光子的纠缠。通过时间分辨的测量，我们发现对于不同的双光子时间模，纠缠态的形式是不同的。通过使用主动前馈，我们能够将变化的纠缠转换为均匀的纠缠。采用这些措施，我们成功地纠缠两个光子的频率间隔大于16倍的线宽。除了它的基本利益，我们的工作也提供了一种方法来解决未来量子网络的频率失配问题。
2015-01-26 physics.optics quant-ph
Non-reciprocal quantum interactions and devices via autonomous feed-forward
在最近的工作[A。Metelmann和A. A. Clerk，Phys.Rev.X5，021025（2015）]，描述了一种用于生成非互易量子相互作用和器件的通用量子工程方法。我们在这里展示了在许多情况下，这个一般的配方可以被看作是一个例子的自主前馈：完全耗散的演化是相同的设置中的无条件演化，其中一个观察者执行一个系统的理想量子测量，然后使用的结果来驱动第二个系统。我们还将这种方法的应用扩展到非互易量子放大器，显示使用两个工程水库时可能增加的功能。特别是，我们演示了如何构建一个理想的相位保持腔为基础的放大器，这是完全非互易，量子限制和任何基本的增益带宽的限制。
2016-10-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum teleportation using active feed-forward between two Canary Islands
量子隐形传态[1]是许多量子信息处理协议[2-4]的基本前提。通过使用量子隐形传态，人们可以绕过不可克隆定理[5]，忠实地将未知的量子态传输到任意距离上的位置甚至未知的一方。自从独立量子比特[6]和压缩态[7]的量子隐形传态的第一次实验演示以来，研究人员已经逐步扩展了隐形传态中的通信距离，通常没有经典Bell态测量结果的主动前馈，这是未来应用（如量子计算机之间的通信）的重要组成部分。本文报道了第一个主动前馈的长距离量子隐形传态实验。该实验采用了两个光学链接，量子和经典，超过143公里的自由空间之间的两个加那利群岛的拉帕尔马和特内里费岛。为了实现这一点，实验必须采用新的技术，如频率不相关的偏振纠缠光子对源，超低噪声单光子探测器和纠缠辅助时钟同步。平均传送态保真度远远超过了2/3的经典极限。此外，我们还通过全量子过程层析术证实了无前馈量子隐形传态过程的质量。我们的实验证实了所涉及的技术在现实世界场景中的成熟性和适用性，并且是未来基于卫星的量子隐形传态的里程碑。
2012-05-17 physics.optics quant-ph
Long-lived and multiplexed atom-photon entanglement interface with feed-forward-controlled readouts
在光子和自旋波（原子存储器）量子比特之间产生纠缠的量子接口（QI）是量子中继器的基本构建块。在实践中实现基于集成的中继器需要量子存储器提供长寿命和多模容量。在这些单独的目标上取得了重大进展。剩下的挑战是将长寿命和多模式记忆组合成一个单一的QI。在这里，通过在放置在相位被动稳定偏振干涉仪内的激光冷却原子中建立多模，磁场不敏感和长波长的自旋波存储，我们构建了一个多路复用的QI，可以存储多达三个长寿命的自旋波量子比特。使用前馈控制系统，我们证明了多路复用QI产生3倍增加的原子-光子（光子-光子）纠缠产生的概率相比，单模QIs。测得的贝尔参数为2.5+/-0.1，存储寿命高达1 ms。目前的工作代表了实现基于光纤的长距离量子通信的关键一步。
2020-06-10 physics.optics quant-ph
Discrete-time quantum walk with feed-forward quantum coin
构造像元胞自动机这样的离散模型是理解各种动力系统的有力方法。然而，离散模型和它的连续模拟之间的关系，一般来说，是不平凡的。作为量子力学的元胞自动机，离散时间量子行走被定义为包含各种量子动力学行为。在这里，我们将离散时间量子行走推广到前馈量子硬币模型，它取决于前一步的硬币状态。我们发现，我们提出的模型具有反常的慢扩散的多孔介质方程的特征，而传统的离散时间量子行走模型显示弹道输运。
2014-03-21 cond-mat.other math-ph math.MP
