Accurate Qubit Control with Single Flux Quantum Pulses
我们描述了谐振子和量子比特模式的相干操纵使用谐振链的单通量量子脉冲在微波的地方。我们表明，获得的脉冲到脉冲的间隔等于周期的振荡器的相干旋转。我们考虑了一个制备亮和暗谐振子指针态的方案。接下来，我们分析一个两态量子比特系统的旋转。我们计算了由于单通量量子脉冲的定时抖动和由于量子比特的弱非谐性而引起的门误差。我们表明，超过99.9%的门的结晶度是可以实现的序列长度为20纳秒。
2014-08-02 quant-ph
Scalable Hardware-Efficient Qubit Control with Single Flux Quantum Pulse Sequences
与微波控制相关的硬件开销是超导量子计算规模化的主要障碍。另一种方法涉及用单通量量子（SFQ）脉冲串照射量子位，所述单通量量子脉冲是时间积分精确等于超导通量量子的电压脉冲。在这里，我们描述了紧凑SFQ脉冲序列的推导和验证，其中经典位以大约比量子位振荡频率高5倍的频率被计时到量子位，从而允许可变的脉冲到脉冲定时。控制序列是通过设计用于抑制计算流形泄漏的短子序列寄存器的重复流来构造的。通过单个全局时钟，可以高保真（> 99.99%）控制在20多个不同频率下谐振的量子位。SFQ脉冲可以本地存储，并通过邻近的经典约瑟夫森数字电路传递到量子位，从而提供了一种流线型、低占用空间的经典协处理器的可能性，用于监测错误并反馈到量子位阵列。
2019-02-08 quant-ph
Pulse-controlled quantum gate sequences on a strongly coupled qubit chain
我们提出了一个选择性的动态解耦方案上的永久耦合的量子位链与XX型相互作用，这是能够动态抑制链中的任何耦合，通过施加序列的本地脉冲的个人量子位。我们证明，高保真的单和双量子位门可以通过这个过程来实现，并且可以通过单独的脉冲控制来实现门的序列。我们讨论了我们的模型的适用性和物理限制，特别是强耦合超导磁通量子比特。由于动态修改通量量子位之间的耦合具有挑战性，因此它们是我们方法的自然候选者。
2015-10-16 quant-ph
Protecting quantum correlations of two qubits in independent non-Markovian environments by bang-bang pulses
我们研究了如何利用bang-bang脉冲来保护两个量子比特的量子关联，每个量子比特都与自己的非马尔可夫环境局部相互作用。结果表明，对于某些特定的初始态，量子不和谐动力学呈现出突变现象。我们还发现，两个量子比特之间的量子相关量可以通过施加脉冲的训练来提高，并且用更短的脉冲间隔或更长的库相关时间来更有效地保护。
2012-08-27 quant-ph
Entanglement dynamics of two qubits under the influence of external kicks and Gaussian pulses
研究了两个自旋为1/2的量子比特在独立反冲和高斯脉冲型外磁场作用下的纠缠动力学。Dyson时间排序的动态效果被发现是重要的顺序踢。我们发现，“几乎稳定”的高纠缠可以创建两个初始未纠缠的量子比特之间使用精心设计的踢或脉冲序列。
2011-09-15 quant-ph
Selective Excitation of Superconducting Qubits with a Shared Control Line through Pulse Shaping
The University of Osaka（大阪大学）；Center for Quantum Information and Quantum Biology, The University of Osaka（大阪大学量子信息与量子生物学中心）；QuEL, Inc.（QuEL公司）；e-trees.Japan, Inc.（e-trees.Japan公司）
通过脉冲整形实现选择性激发，提升超导量子比特的控制效率与保真度。
2025-09-11 quant-ph
Robust single-qubit gates by composite pulses in three-level systems
复合脉冲是实现量子控制的有效工具。在这项工作中，我们推导出复合脉冲序列的形式，以实现三能级系统中的鲁棒单量子比特门，其中两个低能级作为一个量子比特。复合脉冲可以有效地消除一定数量级的系统误差。我们发现，三脉冲序列不能完全消除一阶系统误差，但仍然有效地使保真度抵抗特定方向的变化。当在序列（$N>3$）中采用更多脉冲时，保真度可以对所有方向上的变化不敏感，并且鲁棒性区域变得宽得多。最后，我们展示了复合脉冲在量子信息处理中的应用，例如，在两个量子比特之间进行鲁棒的量子信息传输。
2021-05-11 quant-ph
Optimizing Qubit Control Pulses for State Preparation
本研究针对量子计算中量子比特脉冲操作保真度提升问题，通过分析方波与高斯脉冲包络、调整驱动频率和脉冲时长，提出带频闪误差抑制的超导量子比特脉冲优化方案，可推广至多类量子架构。
2024-09-12 quant-ph
Maximizing the encoded information via freezing the estimated parameters of a pulsed driven qubit
我们使用矩形脉冲来冻结估计单个量子比特和编码信息的相干参数（$θ,ϕ$）的可能性。它示出，作为估计的参数的可能性增加，编码的信息量减少。脉冲强度和量子比特与脉冲之间的失谐量对估计程度和编码信息有不同的影响。我们表明，如果估计的权重参数，$θ$，编码的信息依赖于初始状态设置。同时，编码信息不依赖于估计的相位参数$ϕ$。这些结果在量子密码学、隐形传态和保密通信等方面有重要意义。
2018-03-09 quant-ph
Multi-qubit compensation sequences
n个量子比特的哈密顿控制需要精确控制相互作用的强度和定时。补偿脉冲通过减少未知但系统误差来放宽精度要求。利用为单量子比特设计的复合脉冲技术，我们证明了在给定两个具有相同系统误差的非对易控制哈密顿量或一个无误差控制哈密顿量的情况下，n量子比特系统的系统误差可以被校正到任意精度.我们还研究了复合脉冲的上下文中的量子计算机控制的两个量子比特的相互作用。对于基于XY相互作用的量子计算机，单量子比特复合脉冲序列自然地校正系统误差。对于基于海森堡或交换相互作用的量子计算机，复合脉冲序列减少了逻辑单量子比特门的错误，但增加了逻辑双量子比特门的错误。
2009-10-27 quant-ph
Protecting Two-Qubit Quantum States by $π$-Phase Pulses
研究了两个量子比特与一个谐振子库相互作用时的态衰减。这其中既有退相干误差，也有超辐射态振幅变化引起的误差。结果表明，频繁的$π$相位脉冲可以消除这两种类型的错误，从而保护一个两个量子比特的奇宇称态比频繁的测量方法更有效。这表明，当工作频率有限时，利用动力学解耦和量子Zeno效应的方法实际上可以给出{ \em different}的结果。
2010-11-15 quant-ph
Coherently manipulating two-qubit quantum information using a pair of simultaneous laser pulses
实现受控量子门和在一对量子比特之间产生纠缠通常需要几个顺序操作。基于Lamb-Dicke极限以外的两离子系统的条件量子动力学，本文提出了一种操纵两量子比特量子信息的理论方案，即，通过使用一对同时的激光脉冲，实现通用的两量子比特量子门并产生两量子比特纠缠态。既不需要Lamb-Dicke近似，也不需要辅助原子能级。这种简单的方法的实验可实现性进行了讨论。
2005-12-19 quant-ph
Fast and robust creation of an arbitrary single qubit state by nonadiabatic shortcut pulses in a three-level system
在容错量子算法中，量子比特的高保真初始化对于有效纠错具有重要意义。结合速度和鲁棒性这两个最佳世界来实现高保真状态制备和操纵在量子系统中具有挑战性，其中量子比特在频率上间隔很近。受绝热短路概念的启发，我们从理论上提出了基于逆向工程的绝热短路脉冲，并进一步优化了脉冲的频率失谐和Rabi频率的系统误差。该协议与频率选择性有关，适用于稀土离子量子比特系统，其中频率相邻量子比特的激发也应该被阻止。此外，与绝热复双曲正割脉冲的比较表明，这些专用初始化脉冲可以将离子在激发态中花费的时间减少6倍，这在相干时间受限系统中是重要的，以接近可通过量子纠错管理的错误率。该方法也可以适用于超导量子位，以及量子位在频率上寻址的任何其他系统。
2019-04-08 quant-ph
Compact Pulse Schedules for High-Fidelity Single-Flux Quantum Qubit Control
本研究将DRAG框架拓展至SFQ驱动的transmon量子比特，提出可存储于22比特内、门保真度超99.99%的紧凑脉冲序列，助力降低SFQ协处理器的面积与功耗并保留其优势。
2025-02-24 quant-ph
Control and manipulation of entanglement between two coupled qubits by fast pulses
研究了x-y平面上两个量子比特在特定于局域时间的外部反冲和高斯脉冲型磁场作用下，通过海森堡XXX型相互作用的纠缠动力学.假设量子比特初始制备在不同的纯可分离态和最大纠缠态，研究了外快脉冲的强度和方向对纠缠度的影响。精心设计的踢或脉冲序列被发现，使之能够获得恒定的持久纠缠与所需的幅度。此外，时间有序效应被发现是重要的创建和操纵的纠缠外场。
2011-11-08 quant-ph
Ultra-fast two-qubit ion gate using sequences of resonant pulses
我们提出了一个新的协议，实现超快的双量子位相位门与捕获离子使用自旋相关的踢引起的共振跃迁。通过仅优化脉冲训练序列中的到达时间的分配，以比捕获振荡周期$T<2π/ω$快的时间实现门。这样的门使我们能够增加可以在离子量子比特的相干时间内完成的门操作的数量，这有利于可扩展量子计算机的发展。
2020-07-01 quant-ph
An overview of simply pulsed qubits
简单脉冲量子位（具有两个线性独立状态的量子系统）的行为可以由量子位的两个状态之间的能量差$ΔE$和引起它们之间的跃迁的外部激励电势$V(t)$来表征。因此，这种量子力学系统的操作可以被分类在明确地取决于$ΔE$和$V(t)$的各种区域中。退化，微扰和绝热区域的极限情况进行了讨论。一个全面的和说明性的简单脉冲量子比特的地图，可以作为学生的视觉工具。此外，当相互作用$V(t)$与$δ(t-t_k)$成比例时，即当使用称为反冲的快速相互作用时，可以获得解析解。
2005-07-14 quant-ph
Methods and Results for Quantum Optimal Pulse Control on Superconducting Qubit Systems
现有的噪声中尺度量子器件（Noisy Intermediate-Scale Quantum，NISQ）由于与环境相互作用而产生的噪声影响了量子门的保真度，从而限制了NISQ器件的有效使用。在transmon量子比特系统中，量子门保真度可以通过施加可以使环境噪声的影响最小化的控制脉冲来改善。在这项工作中，我们采用物理指导的量子最优控制策略，设计最优脉冲驱动超导量子比特系统上的量子门。我们通过使用OpenPulse API在IBM Q硬件上进行实验来测试我们的结果。我们比较了我们的脉冲优化的量子门与默认的量子门的性能，并表明优化的脉冲提高了量子门的保真度，特别是单量子比特门。我们讨论了我们在工作中遇到的挑战，并指出未来可能的改进。
2022-09-02 quant-ph
High Fidelity Single Qubit Operations using Pulsed EPR
使用简单RF脉冲的自旋旋转操作中的系统误差严重限制了脉冲磁共振方法在量子计算应用中的有用性。特别是，在电子自旋量子比特上执行的量子逻辑运算的保真度远远低于量子算法应用的阈值。使用三个独立的技术，我们证明了使用复合脉冲，以提高这种保真度的几个数量级。所观察到的高保真度操作受到脉冲相位误差的限制，但仍然落入量子纠错的应用所需的限制内。
2005-10-10 quant-ph
Selective pulse implementation of two-qubit gates for spin-3/2 based fullerene quantum information processing
我们提出了两种在内嵌富勒烯$N@C_{60}$或$P@C_{60}$上实现双量子比特量子门的可行方案。量子位存储在掺杂原子$N$或$P$的电子自旋自由度中。利用两个相邻富勒烯之间的磁偶极耦合，利用选择性微波脉冲和再聚焦技术实现了两量子比特受控非门和两量子比特条件相位门。我们将讨论为使我们的建议具有普遍性而采取的其他必要步骤。我们还将表明，我们的建议是有用的量子门控和量子信息从基于自旋的量子比特状态的读出。
2004-07-05 quant-ph
Rapid Driven Reset of a Qubit Readout Resonator
使用电路QED设备，我们展示了一个简单的量子比特测量脉冲形状，产生快速振铃和振铃的读出谐振器，而不管量子比特的状态。该脉冲与方波脉冲的不同之处仅在于包括额外的恒定幅度段，该恒定幅度段被设计成实现从一个稳态种群到另一个稳态种群的快速过渡。使用拉姆齐实验后不久进行的测量脉冲，以量化的剩余人口，我们发现，相比一个方形脉冲，然后延迟，这种脉冲形状减少了腔衰荡的时间尺度的两倍以上的腔时间常数。在低驱动功率下，使用从线性腔模型计算的脉冲参数来实现这种性能;在较高功率下，脉冲参数的经验优化导致类似的性能。
2015-05-22 quant-ph
Bandwidth-limited and noisy pulse sequences for single qubit operations in semiconductor spin qubits
自旋量子比特在量子计算和模拟应用领域是非常有价值和可扩展的候选者。在过去的几十年里，它们已经从理论的角度进行了深入的研究，并在实验室的几个设备上实现了规模。在半导体中，自旋量子比特可以被构建为将电子的自旋限制在静电限定的量子点中。通过这种方法，可以创建不同的实现：单电子自旋量子比特，单重态-三重态自旋量子比特，或三电子架构，例如。G.混合量子比特对于每种量子比特类型，我们研究了单个量子比特沿布洛赫球主轴的旋转，包括实现门操作的控制信号的强制非理想性。通过采用适当的低通滤波器函数，获得了控制信号脉冲的真实瞬态。此外，通过使用高斯噪声模型，考虑了干扰对输入信号的影响。
2019-10-24 quant-ph
Long-lived entanglement with Pulsed-driven initially entangled qubit pair
研究了在矩形和指数形激光脉冲作用下，不同初始纠缠量子比特对的纠缠特性。对于矩形脉冲，失谐量可以保护纠缠不退化，并控制纠缠的上下界。结果表明，当两个粒子都被激发时，纠缠的上界减小，而当只有一个粒子被激发时，纠缠的下界要好得多。当初始时间较小时，系统中出现纠缠退化、突然死亡和再生等现象.在矩形脉冲的作用下，出现了不同程度的长寿命纠缠行为.然而，在指数脉冲的情况下，我们得到一个不变的长寿命纠缠.对于组合情况（矩形$+$指数），我们证明了通过增加矩形脉冲区域的强度和降低指数脉冲的拉比频率可以产生一个小变量的长寿命纠缠.
2013-11-12 quant-ph
Universal set of Dynamically Protected Gates for Bipartite Qubit Networks II: Soft Pulse Implementation of the [[5,1,3]] Quantum Error Correcting Code
我们使用我们先前设计的基于整形去耦脉冲序列的通用量子门集，在具有始终开启的伊辛耦合的单独控制的量子比特网络上，使用单纠错五量子比特码来模拟重复性量子纠错（QEC）。除了充当精确的量子门之外，该序列还提供低频相位噪声的动态解耦（DD）。该模拟涉及在数万个控制脉冲的持续时间内集成六个量子比特的幺正动力学，使用经典的随机相位噪声作为退相干源。组合的DD/QEC协议显着提高了一致性，QEC单独负责一个数量级以上的失真减少。
2015-09-03 quant-ph
Qubit readout and quantum sensing with pulses of quantum radiation
通过与探测场的相互作用，可以研究关于量子系统的不同假设，例如量子比特的逻辑状态或物理相互作用参数的值。这样的场可以在特别敏感的量子态中制备，并且我们可以使用量子轨迹来模拟随机测量记录和量子系统状态的条件演化，该量子系统受到其与行进辐射脉冲的相互作用。我们的分析适用于不同的测量策略和任意输入的探测场脉冲的量子态，因此它允许直接比较它们的优势。
2022-07-05 quant-ph
Single-qubit operations in the double-donor structure driven by strongly detuned optical pulses
从理论上研究了在两个强失谐激光脉冲作用下，半导体基质中单离化双施主结构中电子的量子动力学行为。这种结构可以用作电荷量子位，其中逻辑状态由位于一个或另一个供体周围的剩余价电子的最低两个能态定义。量子操作通过局域（量子位）态和结构上离域的许多态之间的拉曼式跃迁来执行。论证了实现任意单比特旋转的可能性，包括相位门、非门和阿达玛门。与先前提出的共振方案相比，讨论了非共振驱动方案用于电荷量子比特操纵的优点。
2006-02-02 quant-ph
Environment-induced entanglement generation for two qubits in the presence of qubit-qubit interaction noise
使用一个完全可解的纯退相模型，我们展示了如何通过与共同环境的相互作用和并发应用合适的控制脉冲来产生量子比特之间的纠缠。控制脉冲能够有效地消除环境的不利影响，同时保持量子比特之间的间接相互作用，从而导致产生近乎完美的纠缠。此外，我们还研究了量子比特直接相互作用时的纠缠动力学;这种相互作用甚至可能包含噪声项。这种额外噪声的存在导致额外的退相干项。这个退相干项不能通过同时向两个量子比特施加脉冲来去除。相反，我们表明，通过在两个脉冲序列之间引入时间延迟，仍然可以通过与共同环境的相互作用产生近乎完美的纠缠。
2022-12-08 quant-ph
Error Compensation of Single-Qubit Gates in a Surface Electrode Ion Trap Using Composite Pulses
由于难以稳定离子位置处的驱动场，激光驱动的量子逻辑操作对捕获的离子量子位的保真度往往低于微波驱动的逻辑操作。通过稳定的驱动光场和复合脉冲序列的使用，我们证明了高保真单量子比特门的超精细量子比特的$^{171}\text{Yb}^+$离子被困在一个微加工表面电极离子阱。使用随机化基准测试协议来表征门误差，并且测量$3.6(3)\times10^{-4}$的每个随机化Clifford群门的平均误差。我们还报告了实验实现的回文脉冲序列，有效地扩展序列长度。
2015-07-20 quant-ph
Qubit thermalization by random pulses: Asymptotic state factorization
本文证明受随机冲击的二能级量子系统会渐近趋于等概率平凡态，且独立受冲击的双量子比特平衡密度矩阵可因式分解，为量子计算机中纠缠量子比特的热化控制提供理论依据。
2025-08-28 quant-ph
Leveraging Hardware Power through Optimal Pulse Profiling for Each Qubit Pair
针对量子计算机规模化中的校准挑战，本文扩展双量子比特门脉冲候选集并提出细粒度校准协议，通过三种策略选最优脉冲、校准子图实现并行校准，在真实机器上降低门错误1.84倍、提升量子体积两倍，助力容错量子计算。
2024-11-28 quant-ph
Pulsed Dynamical Decoupling for Fast and Robust Two-Qubit Gates on Trapped Ions
我们提出了一种脉冲动态解耦协议，作为两个微波驱动的囚禁离子超精细量子比特之间的可调，快速，鲁棒的量子相位门的发生器。该协议由一系列$π$脉冲组成，这些脉冲作用于沿外部施加的磁场梯度定向的离子。与现有方法相比，在我们的设计中，离子链的两种振动模式在外部微波驱动的影响下合作，以实现显着提高门速度。我们的计划是强大的对占主导地位的噪声源，这是错误的磁场和微波脉冲强度，以及运动加热，预测两个量子比特门以上的$99.9\%$在几十微秒的结晶度。
2018-05-09 quant-ph
Complete control of a matter qubit using a single picosecond laser pulse
我们第一次证明了一个物质物理两级系统，量子比特，可以完全控制使用一个超快的步骤。我们表明，自旋态的光激发电子，激子，限制在一个量子点，可以旋转任何所需的角度，围绕任何所需的轴，在这样的步骤。为此，我们使用一个单一的，共振调谐，皮秒长，偏振光脉冲。脉冲的偏振定义了旋转轴，而与非简并吸收共振的脉冲失谐定义了旋转角的大小。因此，我们实现了高保真度，通用的门操作，适用于其他自旋系统，仅使用一个短的光脉冲。操作持续时间等于脉冲时间宽度，比量子比特演化寿命和相干时间短几个数量级。
2012-04-04 quant-ph
A "Tipping Pulse" Scheme for rf-SQUID Qubits
介绍了一种控制rf SQUID量子比特宏观量子态的技术。我们建议采用磁耦合到量子位结的单通量量子（SFQ）脉冲流来瞬间抑制其临界电流。这有效地降低了双阱rf-SQUID势中的势垒，从而增加了阱之间的隧穿振荡频率。通过仔细选择SFQ脉冲之间的时间间隔，可以加速阱间隧穿速率。因此，可以将量子位置于选定的通量状态的叠加中，然后有效地冻结量子位状态。我们提出了数值模拟和分析的时间依赖性微扰理论计算，证明了该技术。使用这种策略，可以以类似于其他量子位方案中的π脉冲的方式控制rf-SQUID的量子态。研究部分由ARO资助#DAAG 55 -98-1-0367支持。
2001-02-18 quant-ph
Near-optimal dynamical decoupling of a qubit
我们提出了一个近似最优的量子动力学解耦方案，该方案使用O（n^2）个脉冲消除了量子比特到n阶的一般退相干，与所有以前的解耦方法相比，脉冲数呈指数下降。耦合到自旋浴的量子位的数值模拟证明了新的脉冲序列的优越性能。
2009-09-01 quant-ph
Autonomously Designed Pulses for Precise, Site-Selective Control of Atomic Qubits
Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)（韩国科学技术院）
本文提出利用人工智能框架自主设计复合脉冲，提升原子量子比特本地控制保真度十倍，并展示其在光学畸变和激光束偏移下的鲁棒性。
2025-11-16 quant-ph
Molecular groundstate determination via short pulses on superconducting qubits
提出一种自由式超导脉冲优化方法，通过引入双量子比特通道提升抗噪性与执行速度，在真实硬件上以0.22 ns脉冲确定H2基态至化学精度内，并为LiH找到短脉冲达到最先进精度，有望加速量子计算性能。
2024-03-26 quant-ph
Pulse sequences for controlled 2- and 3-qubit gates in a hybrid quantum register
我们提出并证明了一个量子控制方案的混合量子寄存器，可以减少操作时间，因此放松的影响，相比现有的实现。它将共振激发脉冲与量子比特系统的内部哈密顿量下的自由进动周期相结合。我们用这个方案实现了类似于金刚石中氮空位中心的电子和核自旋的受控非操作的量子门。作为一个具体的应用，我们在电子和核自旋量子比特之间转移布居，并使用它来测量具有多个耦合自旋的系统中的核自旋的拉比振荡。
2018-06-21 quant-ph
Compiling Arbitrary Single-Qubit Gates Via the Phase-Shifts of Microwave Pulses
本研究提出利用微波脉冲相移的超导处理器任意单量子比特门编译方案，仅需校准两种脉冲，在fluxonium上实现最优保真度，另提出两种方案并证明虚拟Z门可扩展为任意轴虚拟门，适用于所有支持虚拟Z的平台。
2025-08-04 quant-ph
Genetic algorithm for searching bipolar Single-Flux-Quantum pulse sequences for qubit control
目前，大多数超导量子处理器使用transmon类型的电荷量子比特。它们需要实现能量有效的量子比特状态控制方案。一个有前途的方法是使用超导数字电路与单通量量子（SFQ）脉冲操作。SFQ脉冲控制序列的持续时间通常大于常规微波驱动脉冲的持续时间，但是其长度可以针对具有已知参数的系统进行优化。在这里，我们介绍了一种遗传算法的单极或双极SFQ控制序列搜索，最大限度地减少量子比特状态泄漏的计算子空间。该算法还能够以重复子序列的形式找到解决方案，以节省控制芯片上的存储器。它的并行实现可以在合理的时间内从实际范围内找到任意系统参数的合适序列。该算法的例子说明了旋转门围绕轴的角度$π/2$与保真度超过99.99%。在本文中，我们给出了单量子比特系统的结果，但在未来，我们将应用开发的方法来研究双量子比特系统。
2022-09-20 quant-ph
Optimal control of a leaking qubit
量子比特的物理实现可以包含相干跃迁到能量上接近的非量子比特状态。特别是，对于非谐振子系统，如超导相位量子比特和transmon，两级近似是不够的。我们将最优控制理论应用于存在单个弱非共振泄漏能级的量子比特中的共振拉比脉冲的包络。与简单脉冲形状相比，自旋翻转操作的门误差减少了几个数量级。对于比非线性给出的固有极限更长的任何脉冲持续时间，都可以实现接近完美的门。脉冲可以被理解为重新聚焦泄漏过渡的复合序列。我们还讨论了改善脉冲形状的方法。
2008-08-20 quant-ph
Quantum secure data transfer with pulse shape encoded optical qubits
量子安全数据传输是量子网络安全的重要课题。在量子安全直接通信（QSDC）的基础上，提出了一种实现量子安全数据传输的方案。在这个提议中，传输的数据被编码为单个光学量子比特的脉冲形状，该量子比特从发送方拥有的被捕获原子发射，并由接收方与另一个被捕获原子一起接收。编码过程可以通过控制捕获原子上的时间相关驱动脉冲以根据发射光子的目标脉冲形状操纵拉比频率来高保真地实现。在接收过程中，我们证明了通过选择合适的驱动脉冲，单光子可以以任意的概率被吸收。我们还表明，基于QSDC协议，数据传输过程是免疫的个人攻击。
2021-05-19 quant-ph
Single-step implementation of a multiple-target-qubit controlled phase gate without need of classical pulses
我们提出了一种简单的方法来实现一个量子比特同时控制$n$目标量子比特的多量子比特相位门，通过使用三能级量子系统（即，四个）耦合到腔或谐振器。该门可以使用一个操作步骤来实现，而不需要经典脉冲，并且在操作期间没有光子被填充。因此，与以前的建议相比，门操作被大大简化，并且来自腔衰减的退相干被大大减少。此外，操作时间与量子位的数量无关，并且在操作期间不需要调整量子位的能级间距或腔频率。
2014-03-17 quant-ph
Generation of Fock states and qubits in periodically pulsed nonlinear oscillator
我们证明了一个耗散非线性振子的量子制度，在超过特征退相干时间的时间间隔内，实现了Fock态的创建以及Fock态的叠加。制备量子态的条件是强克尔非线性以及通过激发解析的较低的振荡能级与特定的训练的高斯脉冲。这提供了实际的签名，寻找在实验中与冷却的非线性振荡器。
2012-05-13 quant-ph
High-fidelity robust qubit control by phase-modulated pulses
本文提出一组基于控制场相位调制的高保真鲁棒脉冲，实现了基态到激发态布居转移及Bloch球任意$X/Y$旋转，在transmon量子比特上验证了对驱动幅度约20%偏差和10 MHz失谐的鲁棒性，且兼容其他量子技术实验平台。
2023-09-15 quant-ph
Optimal quantum spectroscopy using single-photon pulses
University of Warwick（华威大学）；University of Nottingham（诺丁汉大学）；Università di Parma（帕尔马大学）
研究单光子脉冲在量子发射体光谱学中的最优精度，发现线宽估计精度与发射体哈密顿量无关，而调谐偏差估计精度则不同，并确定最优脉冲形状。
2025-10-09 quant-ph
Approaching the Fundamental Limit of Single-Shot Qubit Frequency Tracking with an Adiabatic Tangentially-Modulated Pulse
The University of New South Wales（新南威尔士大学）；Diraq Pty Ltd（Diraq有限公司）
该研究提出基于量子绝热理论的ATM脉冲，可独立调控灵敏度与失谐范围，单次测量灵敏度媲美多次Ramsey平均，能鲁棒跟踪量子比特频率噪声，逼近单次频率跟踪基本极限。
2026-09-04 quant-ph
Controlled-NOT logic gate for phase qubits based on conditional spectroscopy
最近已经针对一对超导通量量子位证明了基于条件光谱的受控非逻辑门[Plantenberg等人，Nature 447，836（2007）]。在这里，我们研究了这种类型的门应用于耦合到谐振器的相位量子比特（或一对电容耦合相位量子比特）的保真度。我们的研究结果表明，超过99%的固有保真度是在45ns内实现的。
2011-08-20 quant-ph
Qubit gates using hyperbolic secant pulses
早在量子力学发展初期，人们就知道双曲正割脉冲具有一种独特的性质，即它们可以在二能级量子系统上进行循环演化，而与脉冲失谐量无关。最近，人们认识到，它们诱导失谐控制阶段，而不改变状态人口。在这里，我们实验证明了超导transmon量子比特上的双曲正割脉冲的特性，并将其与更常用的高斯波和方波进行对比。我们进一步表明，这些属性可以被利用来实现相位门，名义上不退出计算子空间。这使我们能够证明第一个微波驱动的Z门与一个单一的控制参数，失谐。
2017-04-05 quant-ph
Leakage reduction in fast superconducting qubit gates via optimal control
要达到高速、高保真的量子比特操作，需要对底层脉冲的形状进行精确控制。对于弱非谐系统，例如超导transmon量子比特，短门导致泄漏到计算子空间之外的状态。利用开环最优控制设计的控制脉冲可以减少这种泄漏。然而，模型的不准确性会严重限制这种脉冲的可用性。我们实现了一个闭环优化，同时适应所有的控制参数的基础上建立的克利福德门的成本函数的测量。通过用与控制硬件的能力相匹配的分段常数表示来参数化脉冲，我们创建了具有$99.76\,\%$保真度和$0.044\,\%$泄漏的$4.16~\rm{ns}$单量子比特脉冲。这是我们在相同系统上以如此短的持续时间校准的最佳DRAG脉冲的泄漏率的七倍减少。
2020-03-12 quant-ph
Optimization of Controlled-Z Gate with Data-Driven Gradient Ascent Pulse Engineering in a Superconducting Qubit System
采用两种不同的数据驱动梯度上升脉冲工程（GRAPE）方案，分别以优化门算子和输出量子态为目标，实现了双量子比特控制Z（CZ）门的实验优化.对于两种GRAPE协议，梯度的关键计算利用输入Z控制脉冲和实验测量的混合信息。在平顶波形中的不完美的初始脉冲下，我们的实验实现表明，CZ门得到了快速改善，并且受到两个优化脉冲的门的正确率在99%左右。我们的实验研究证实了数据驱动的GRAPE协议在门优化问题中的适用性。
2021-04-24 quant-ph
Two-qubit quantum gates with minimal pulse sequences
本文提出用单脉冲或双脉冲序列实现近距离囚禁原子的纠缠门，利用丢番图方程近似解优化参数，并分析保真度误差来源，双脉冲序列可提升保真度。
2023-10-18 quant-ph
Greenberger-Horne-Zeilinger state generation in qubit-chains via a single $π/2$-pulse
提出了一种在$N$耦合量子比特系统中产生Greenberger-Horne-Zeilinger态的方案。哈密顿模型假设$N$量子位之间存在$N$式相互作用，并且存在仅作用于一个自旋的可控时间依赖场。实现这样的场景是在实验范围内。由于哈密顿模型的对称性，动力学问题得到了精确的解决。详细讨论了在绝热和非绝热条件下产生GHZ态的可能性。
2021-12-17 quant-ph
Quantum computing with an inhomogeneously broadened ensemble of ions: Suppression of errors from detuning variations by specially adapted pulses and coherent population trapping
在无机晶体中使用稀土离子量子比特进行量子计算的提议利用了离子中光学跃迁的不均匀加宽，将单个量子比特与响应选定频率通道中辐射的离子相关联。我们发现，一类高斯复合脉冲和复杂的sech脉冲提供准确的量子比特π旋转，这是在同一时间的通道选择性的5 MHz的频率尺度和容忍0.5 MHz的偏差的离子的跃迁频率在一个单一的通道。通过离子的激发态和量子比特态的相干叠加之间的π脉冲序列产生量子比特空间中的任意角度和相位的旋转。
2003-08-06 quant-ph
Two-Qubit Pulse Gate for the Three-Electron Double Quantum Dot Qubit
栅控双量子点的三电子结构为量子信息处理提供了一种很有前途的量子比特。我提出了一个两量子比特纠缠门使用脉冲门控操作程序。高保真纠缠操作的要求相当于已成功实现的脉冲选通单量子位操作的要求。这种双量子比特门完成了三电子双点量子比特的全脉冲门控操作的通用集合，并为实现量子计算的可扩展设置铺平了道路。
2015-01-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
