Pokemon: Protected Logic Qubit Derived from the 0-$π$ Qubit
我们提出了一种新的保护逻辑量子比特称为口袋妖怪，它是由0- $π$量子比特通过利用一个电容并联电感和两个电容并联约瑟夫森结嵌入超导回路。与0- $π$量子比特类似，所提出的量子比特的两个基态被高势垒分开，但是它们的波函数沿着二维参数空间的两个轴方向高度局域化，而不是在0- $π$量子比特中仅沿着一个轴方向高度局域化的波函数。这使得口袋妖怪量子比特更受保护。例如，口袋妖怪量子比特的弛豫以两个同等重要的因子呈指数减小，而0- $π$量子比特的弛豫仅以一个因子呈指数减小。此外，我们表明，口袋妖怪中的电感器可以用非线性电感器代替，例如，一对或两对约瑟夫森结。这为实现具有更高量子相干性的下一代超导量子比特提供了一种实验上有希望的方法。
2021-12-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Probing low noise at the MOS interface with a spin-orbit qubit
硅金属氧化物半导体（MOS）材料系统对于实现基于电子自旋的量子信息技术具有重要的技术意义。研究人员预测，为了实现有用的计算，需要一个集成平台，而硅微电子制造领域数十年的进步也为这一挑战提供了条件。然而，已经提出了关于MOS接口的基本问题（例如陷阱噪声、电子g因子的变化和多量子点的实际实现）。此外，迄今为止，硅量子位的双轴控制需要集成非理想组件（例如微波带状线、微磁体、三重量子点或引入施主原子）。在本文中，我们介绍了一个自旋轨道（SO）驱动的单重态-三重态（ST）量子比特在硅，展示了全电双轴控制，不需要额外的集成元件，并表现出电荷噪声特性等效于其他更多的模型，但商业上不太成熟，半导体系统。我们证明了调整内在的自旋轨道界面效应的能力，这与Rashba和Dresselhaus的贡献是一致的，这对于低自旋轨道材料如硅是非常强大的。量子位保持了使用同位素富集的硅来产生安静的磁环境的优点，使用99.95% $^{28}$ Si外延来测量量子位的1.6 $μ$ s的自旋退相时间，与来自其他同位素增强的硅ST量子位系统的结果相当。因此，这项工作表明，该接口固有地提供了双轴控制的特性，并且技术上重要的MOS接口不会增加额外的有害量子比特噪声。
2017-07-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Full control of qubit rotations in a voltage-biased superconducting flux qubit
我们研究了超导通量量子位的电压控制版本[Chiangcu等人，Science 299，1869（2003）]，并且表明可以实现对整个Bloch球体上的量子比特旋转的完全控制。利用电路图理论研究了在磁通量子位中的三个约瑟夫森结之间形成的两个超导岛上附加电压源的情况。除了在没有施加电压的情况下获得的纯x和z旋转之外，施加电压允许量子比特围绕y轴旋转。布洛赫球上旋转轴的方向和大小可以通过栅极电压、外部磁通量和约瑟夫森能量之间的比率α经由通量可调结来调谐。我们比较了单量子比特控制在已知的制度α <1 with the unexplored range alpha>1，并估计由于电压波动的退相干。
2007-04-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Realizing flexible two-qubit controlled phase gate with a hybrid solid-state system
提出了一种实现灵活的双量子比特控制相位门的理论方案。利用传输线谐振器诱导金刚石中的氮空位与超导量子比特之间的耦合。N-V中心作为控制量子位，超导量子位作为目标量子位。通过调节外磁通，我们获得了随机超导量子比特与传输线谐振器之间理想的耦合。此外，我们的协议可以通过目前的实验技术来实现。
2011-10-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Gate fidelity comparison in semiconducting spin qubit implementations affected by control noises
报道了在不同控制误差下，量子点和施主中不同自旋量子比特类型的门的量子效率的比较。我们研究了五种量子比特类型，即量子点自旋量子比特、双量子点单重态-三重态量子比特、双量子点混合量子比特、施主量子比特和量子点自旋施主量子比特。对于每一个，我们推导出解析的时间序列，实现单量子比特旋转沿主轴的布洛赫球。利用高斯噪声模型估计了控制误差对门保真度的影响。然后，我们通过使用一组实际的控制幅度的误差参数值，比较了由于脉冲定时误差而导致的量子比特实现之间的门延迟。
2018-10-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Controlled Quantum Operations of a Semiconductor Three-Qubit System
电子之间的库仑相互作用在各种量子系统中的多量子比特耦合中起着重要的作用。在这里，我们展示了基于三个电容耦合半导体双量子点的三个电子电荷量子比特的受控量子操作。一个双量子点和另外两个双量子点之间的强相互作用使得我们能够通过两个控制量子比特的状态来控制一个目标量子比特的相干旋转。
2016-10-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
In situ characterization of qubit control lines: a qubit as a vector network analyzer
我们提出了一种技术来测量控制线的传递函数，使用量子位作为矢量网络分析仪。我们的方法需要将被测线耦合到量子位的哈密顿量的纵向分量，并且能够通过同时驱动横向分量来诱导拉比振荡。我们用这种方法研究了超导量子比特在8 ~ 400 MHz范围内的“通量”控制.我们的方法可以用于量子比特的“通量”线校准，以增加量子处理器的纠缠门的保真度。量子位也可以用作芯片上电磁场的显微探针。
2018-12-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
All-electrical dephasing-protected spin qubits in altermagnets
Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC)（西班牙高等科学研究委员会）；Quantum Advanced Research Center (QuARC)（量子先进研究中心）；Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM)（马德里材料科学研究所）；Nordita（北欧理论天体物理学研究所）；KTH Royal Institute of Technology（瑞典皇家理工学院）；Stockholm University（斯德哥尔摩大学）
提出交变磁半导体作为可扩展、全电控自旋量子比特平台，利用其内禀有限动量自旋极化实现无磁场量子比特分裂，并通过电学调控实现退相干保护和完整门操作。
2026-07-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Benchmarking Coherent Errors in Controlled-Phase Gates due to Spectator Qubits
操作多量子比特量子处理器的主要挑战是减轻多量子比特相干错误。对于超导电路，除了由控制线的不完全隔离引起的串扰之外，量子位之间的色散耦合是多量子位相干误差的主要来源。我们基准相位误差在受控相位门由于色散耦合的任一量子比特参与一个或多个旁观者量子比特的门。我们使用量子过程层析术测量相关的门不保真度。此外，我们指出，由于门量子位在门期间耦合到非计算状态，两量子位条件相位误差会增强。我们的工作是重要的理解限制的保真度的两个量子比特门有限的开/关比在多量子比特设置。
2020-05-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
The Resonant Exchange Qubit
我们引入了一种固态量子比特，其中受限电子之间的交换相互作用提供了静态纵向场和振荡横向场，允许通过射频栅极电压脉冲进行快速和全面的量子比特控制。我们演示了双轴控制在失谐的甜蜜点，其中由于超精细耦合的泄漏被抑制的大交换间隙。在多脉冲回波条件下，π/2门时间为2.5ns，相干时间为19 μs。模型计算，包括超精细噪声的影响是在很好的定量与实验一致。
2013-04-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Feedback control of a solid-state qubit using high-fidelity projective measurement
我们展示了超导transmon量子比特的反馈控制，使用离散，投影测量和条件相干驱动。反馈实现了一个快速和确定性的量子比特复位到目标状态，平均误差2.4%的输入叠加态，和冷却的transmon从16%的寄生激发到3%。这种闭环量子比特控制对于基于测量的协议是必要的，例如量子纠错和隐形传态。
2012-07-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Fast, Accurate, and Local Temperature Control Using Qubits
本文提出利用量子比特调节量子系统与环境间的热流，实现纳秒级、准确且局部的亚开尔文温度控制，并可用超导或自旋量子比特实现。
2025-03-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
High fidelity state preparation, quantum control, and readout of an isotopically enriched silicon spin qubit
量子系统必须以高保真度进行准备、控制和测量，以便执行复杂的量子算法。硅自旋量子位的控制精度已经大大提高，但状态准备和读出精度通常很差。通过在低电子温度下工作并采用高带宽低温放大器，我们证明了单量子比特读出的灵敏度> 99%，超过了量子纠错的阈值。在相同的器件中，我们实现了平均单量子比特控制精度> 99.95%。我们的研究结果表明，硅自旋量子比特可以操作具有高的整体操作保真度。
2022-04-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
Simulating the Open System Dynamics of Multiple Exchange-Only Qubits using Subspace Monte Carlo
Center for Computing Research, Sandia National Laboratories（桑迪亚国家实验室计算研究中心）
本文提出一种基于蒙特卡洛的方法，用于模拟多个仅交换量子比特的开放系统动力学，通过测量每个量子比特的总自旋分量来减少退相干，从而在子空间中模拟不同轨迹。
2026-08-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Controllable exchange coupling between two singlet-triplet qubits
我们研究了两个单重态-三重态量子比特之间的可控交换耦合。从四重量子点系统的二次量子化哈密顿量出发，利用投影算符方法得到了两个量子比特之间的有效自旋-自旋相互作用.在强均匀外磁场和非均匀局域微磁场作用下，量子位间的有效耦合为伊辛型，耦合强度可用量子点参数表示.最后，我们讨论了如何利用这种可控耦合产生各种双量子比特操作，如纠缠产生和受控非门。
2012-11-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Pulse-controlled qubit in semiconductor double quantum dots
我们提出了一个数值优化的单电子电荷量子比特的量子控制的多脉冲框架。我们的框架定义了一组脉冲序列，必要的理想量子位基的操作，避免与计算子空间以外的激发相关的错误。一种新的控制方案可以自动操纵量子位，同时保持高速和执行一般单量子位旋转的能力。该基础生成空间局域化的逻辑量子比特状态，使得读出简单明了。我们考虑实验现实的半导体量子比特有限的脉冲上升和下降时间，并确定最快的脉冲序列产生最高的保真度。我们表明，我们的协议导致改进的量子位的控制。我们提出了一个双量子点在半导体器件的模拟可视化和验证我们的协议。这些结果可以推广到其他物理系统，因为它们只依赖于脉冲上升和下降时间以及两个最低本征态之间的能隙。
2023-03-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Three-qubit entangling gates with simultaneous exchange controls in spin qubit systems
本研究提出通过同时驱动多个自旋量子比特对的交换耦合，实现三量子比特纠缠门，以减少操作数量并提高量子电路效率。
2025-12-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
A two-dimensional 10-qubit array in germanium with robust and localised qubit control
本研究在锗中实现二维10量子比特阵列，通过优化门电压和量子点占据，实现高保真量子比特控制，突出库仑相互作用和磁场方向的重要性。
2025-02-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
Spin Qubits with Scalable milli-kelvin CMOS Control
本文展示了一种异构集成低温 CMOS 电路，以低功耗密度控制硅自旋量子比特，实现通用逻辑操作，且毫开尔文控制对单、双量子比特门性能影响小，为可扩展控制开辟前景。
2024-07-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Noise-resistant control for a spin qubit array
我们开发了一个系统的方法进行校正门操作的交换耦合的单重态-三重态量子比特阵列中存在的波动核Overhauser场梯度和电荷噪声。我们提出的单量子位控制序列具有简单的形式，相对较短，并且当也在量子位间交换链路上实现时形成校正的CNOT门的构建块。这是通过促进低于单量子位和多量子位门操作的量子纠错阈值的误差减少，在基于量子机的架构中实现大规模量子计算的关键一步。
2013-04-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Closed-loop control of a GaAs-based singlet-triplet spin qubit with 99.5% gate fidelity and low leakage
半导体自旋量子位最近在相干时间和控制精度方面取得了重大进展，从而使单量子位性能与其他领先的量子位平台不相上下。这些进展大部分是基于同位素纯化硅制成的设备中的单自旋的微波控制。为了控制自旋，交换相互作用是一个额外的关键因素，这对高保真控制提出了新的挑战。在这里，我们展示了基于交换的GaAs双量子点双电子自旋量子比特的单量子比特门。使用仔细的脉冲优化和闭环调谐，我们实现了随机基准保真度的$(99.50 \pm 0.04)\%$和泄漏率的$0.13\%$的计算子空间。这些结果为GaAs和其他材料中单重态-三重态量子比特的微波无控制开辟了新的前景。
2021-01-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Spin-Orbit Mediated Control of Spin Qubits
我们建议使用自旋-轨道相互作用作为控制量子点中电子自旋的一种手段，从而实现单量子比特和双量子比特操作。非常快速的单量子位操作可以通过暂时移位电子来实现。对于两个量子比特操作，耦合机制是基于自旋轨道耦合和相互长程库仑相互作用的组合。与使用交换耦合的现有方案相比，自旋-轨道诱导耦合对限定量子点的电极中的随机电波动不太敏感。
2006-12-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Exploring super-radiant phase transitions via coherent control of a multi-qubit--cavity system
我们提出利用相干控制多量子比特腔QED系统来研究一类多量子比特腔系统中的新的相变现象。除了原子系统之外，相关的超辐射相变应该在各种固态实验系统中观察到，包括耦合到光学腔模的相互作用量子点的技术重要情况。
2005-05-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Driving controlled entanglement in coupled flux qubits
研究了周期性外场对量子纠缠的操纵。作为一种纠缠度量，我们数值计算了两个磁通量子比特的并发电感耦合和/或电容耦合，都由直流+交流磁通量驱动。我们还发现了一个解析下界的并发，其中占主导地位的条款对应的并发在Floquet状态。我们表明，它是可能的，以受控的方式通过调整系统在或附近的多光子共振，以创建或破坏纠缠。我们发现，当汉密尔顿量的驱动项不与量子位-量子位相互作用项对易时，驱动场诱导的纠缠控制在参数空间中更加鲁棒。这意味着电容耦合的两个磁通量子比特更便于通过交流驱动磁通来控制纠缠。
2017-03-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Resonant excitation of single and coupled qubits for coherent quantum control and microwave detection
B. Verkin Institute for Low Temperature Physics and Engineering of the National Academy of Sciences of Ukraine（乌克兰国家科学院B.维尔金低温物理与工程研究所）
本文研究了量子比特系统中共振多光子激发的理论，分析了量子动态和弛豫过程，探讨了多光子共振、布洛赫-西格尔位移和人口倒置等现象。
2026-03-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Controlled-Not Quantum Logic Gate in Two Strongly Coupled Semiconductor Charge Qubits
可扩展量子信息处理的一个关键要求是实现多量子位量子门。通用多量子位门可以由一组通用单量子位门和任何一种双量子位门（如受控非（CNOT）门）实现。半导体量子点量子比特由于其大规模集成的潜力而成为量子计算物理实现的主要途径。到目前为止，双量子位门操作仅在基于单个电子自旋的量子点系统中得到证明。由于去相干时间相对较短，量子点中的电荷量子比特通常被认为是优于单量子比特水平的。在这里，我们展示了基准CNOT门在两个电容耦合的电荷量子比特，每个由一个电子限制在GaAs/AlGaAs双量子点。由于量子比特间的强耦合，门操作的时钟速度可达5GHz。一个处理层析成像显示，通用的两个量子位门操作具有可比的双量子位门的自旋。我们的研究结果表明，半导体电荷量子位在可扩展的量子计算方面具有相当大的潜力，并且可能会刺激远程库仑相互作用在其他设备中用于相干量子控制。
2014-11-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
Reproducibility and control of superconducting flux qubits
超导磁通量子比特是物理实现可扩展量子处理器的有希望的候选者。实际上，这些电路可能既有小的退相干率又有大的非谐性。这些特性使得能够应用高保真度的快速量子门，并减少由于频率拥挤而导致的缩放限制。磁通量子位设计的主要困难在于精确控制它们的跃迁能-所谓的量子位隙-同时保持长且可重复的弛豫时间。解决这个问题是具有挑战性的，需要非常好的控制电子束光刻，氧化参数的结和样品表面。在这里，我们提出了一个大批量的通量量子位的测量，并证明了高水平的再现性和控制的量子位间隙，弛豫时间和纯回波移相时间。这些结果为量子混合电路和量子计算领域的潜在应用开辟了道路。
2022-07-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
Optimisation of electrically-driven multi-donor quantum dot qubits
多施主量子点一直处于Si基量子计算的最新进展的前沿。其中，$2P:1P$量子比特具有内置的偶极矩，能够通过超精细介导的电子偶极自旋共振（EDSR）实现全电自旋操作。全电多施主量子比特的发展需要充分理解其EDSR和相干特性，并结合其基态的多谷特性。在这里，通过引入一个变分的有效质量波函数，我们研究的影响量子比特的几何形状和附近的电荷缺陷的电操作和相干性的$2P:1P$量子比特。我们报告了四项成果：（i）$2P$和$1P$位点之间的超精细相互作用的差异使得能够进行快速EDSR，其中$T_π\sim 10-50$ ns和拉比比$ (T_1/T_π) \sim 10^6$。我们分析了$2P:1P$轴沿[100]、[110]和[111]晶轴排列的量子位，发现当$2P:1P$轴为$\parallel$ [111]时，EDSR时间$T_π$最快，而当$\parallel$轴为$\parallel$ [100]时，拉比比最好。这种差异归因于不同几何形状的$2P$和$1P$之间的波函数重叠的差异。相反，$2P$轴的选择对量子位操作没有可见的影响。(ii)由于附近的电荷缺陷，对随机电报噪声的敏感性强烈依赖于附近缺陷相对于量子比特的位置。对于某些方向的缺陷，随机电报噪声有一个明显的影响失谐和$2P-1P$隧穿，后者诱导门错误。(iii)量子位对$1/f$噪声是鲁棒的，只要它远离电荷反交叉操作。(iv)通…
2022-03-30 cond-mat.mes-hall
Optimal control for fast and high-fidelity quantum gates in coupled superconducting flux qubits
我们应用基于Krotov方法的量子最优控制理论，实现了单量子位$X$和$Z$门以及两量子位CNOT门，用于固定量子位跃迁频率和固定非对角量子位-量子位耦合的感应耦合超导磁通量子位.我们的方案具有其他直接耦合方案的相同优点，不需要额外的耦合器支路和控制线。所需的控制线仅用于操纵各个量子位（例如，施加在每个量子位上的时间相关的磁通量或场）。量子位在最佳相干点处操作，并且门操作时间（单量子位门$< 1$ ns; CNOT门$\sim 2$ ns）比对应的量子位退相干时间短得多。CNOT门或其他一般的量子门可以在脉冲序列的单次运行中实现，而不是通过复合脉冲序列被分解成串联的若干单量子比特和一些纠缠的双量子比特操作。通过我们的方案构建的量子门都具有非常高的保真度（非常低的误差），因为我们的最优控制方案考虑了固定的量子比特失谐和固定的两量子比特相互作用以及所有其他时间依赖的磁场诱导的单量子比特相互作用和两量子比特耦合。讨论了高能级态泄漏和量子比特退相干对量子门操作的影响。
2014-06-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Quantum process tomography of two-qubit controlled-Z and controlled-NOT gates using superconducting phase qubits
我们实验证明了量子过程层析成像的控制Z和控制非门使用电容耦合超导相位量子比特。这些门通过使用相位量子位的$|2\rangle$状态来实现。我们获得了0.70的控制相位和0.56的控制非门的过程保真度，保真度的损失主要是由于单量子位退相干。受控Z门还用于演示具有单函数查询的双量子位Deutsch-Jozsa算法。
2010-06-25 cond-mat.mes-hall
Controllable manipulation and entanglement of macroscopic quantum states in coupled charge qubits
我们提出了一种实验上可行的方法来耦合约瑟夫森电荷量子比特，产生和检测宏观纠缠态。在量子比特电路中使用了一个大结超导量子干涉器件来实现量子比特的耦合和读出。此外，我们还明确地展示了如何在耦合量子比特系统中实现微波辅助的宏观纠缠。
2003-09-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Measurement based Controlled Not gate for topological qubits in a Majorana fermion quantum-dot hybrid system
提出了一种在量子点-马约拉纳-费米子混合系统中实现拓扑量子比特的受控非门的方案。量子信息被编码在马约拉纳费米子对上，马约拉纳费米子存在于沉积在s波超导体上的量子纳米线的拓扑平凡和非平凡部分之间的界面上。一个基于测量的双量子位受控非门是在量子点辅助的奇偶测量的帮助下产生的，然后是指定的单量子位门。通过Aharonov-Casher效应实现了对量子点和拓扑量子比特的奇偶性测量。
2013-03-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Agnostic Phase Estimation
本文提出一种无先验相位估计方法，通过纠缠辅助量子比特并在纠缠基上测量，在未知旋转轴下获得最大量子Fisher信息，并在超导量子处理器上验证了优于无纠缠策略的量子优势。
2024-07-19 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph quant-ph
Coherent controlization using superconducting qubits
一致性控制，即，对一个或多个控制量子位的状态的任意单或多量子位操作的相干调节是量子计算中许多算法的灵活实现的重要成分。当某些子程序随着时间的推移而变化或频繁修改时，这一点特别重要，例如在学习代理的决策算法中。我们提出了一个方案，实现了任意数目的超导量子比特耦合到微波谐振器的相干控制。对于两个和三个量子比特，我们提出了一个明确的结构，这是高度相关的量子学习代理。我们证明了我们的建议的可行性，考虑到损耗，退相，和腔自克尔效应。
2015-12-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Mechanically induced spin resonance in a carbon nanotube
电子自旋是量子计算和量子信息的一个很有前途的量子比特候选。在这里，我们提出并分析了一个机械诱导的单电子自旋共振，这相当于在悬浮的碳纳米管中的$x$轴的自旋旋转。这种效应是基于自旋和机械自由度之间的耦合，这是由于内禀曲率引起的自旋-轨道耦合。通过非谐振外部电驱动场获得围绕$z$轴的旋转。单电子自旋绕$x$ - $z$平面中任意轴的旋转角可以通过改变外部电驱动场的频率和强度用单次操作获得。通过多个步骤组合围绕$x$轴和$z$轴的旋转，可以构建围绕任意轴的任意角度旋转，这意味着可以执行电子自旋量子位的任何单量子位门。我们模拟系统的数值使用一个主方程与现实的参数。
2014-05-06 cond-mat.mes-hall
Independent, extensible control of same-frequency superconducting qubits by selective broadcasting
实现大规模量子信息处理器的一个关键因素是能够经济地使用量子位控制硬件。我们展示了一种可扩展的策略，用于在具有表面代码兼容连接性的电路QED芯片中重用相同频率transmon量子比特上的控制硬件。矢量开关矩阵使得能够选择性地将输入脉冲广播到多个transmons，其中每个transmons具有单独定制的脉冲求积，以根据需要最小化泄漏对弱非谐波量子比特的影响。使用随机基准测试，我们比较了多个广播策略，每个都通过了单量子比特门的表面代码错误阈值。特别是，我们引入了一个选择性广播控制策略，使用五个脉冲原语，它允许独立的，同时Clifford门的任意数量的量子位。
2015-08-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Robust creation of entangled states of two coupled flux qubits via dynamic control of the transition frequencies
讨论了两个超导磁通量子比特通过互感和同向耦合到谐振子库中相互作用的系统中的相干控制和纠缠态的产生。我们提出了不同的方案，使用连续波控制场或斯塔克啁啾快速绝热通道，这两种依赖于通过外部偏置通量的量子比特跃迁频率的动态控制，以最大限度地提高目标状态的保真度。为了比较，还讨论了特殊区域脉冲方案。量子比特在最佳点附近运行，退相干通过谐振子池建模。作为我们的主要结果，我们实现了两个量子比特系统的集体基态和激发态组成的不同Bell态的受控鲁棒产生。
2008-10-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Gatemon Benchmarking and Two-Qubit Operation
最近的实验已经证明了半导体纳米线约瑟夫森结的超导transmon量子比特。这些混合门激子量子比特利用半导体的场效应可调谐性特性，以允许使用栅极电压进行完全的量子比特控制，这可能是优于传统通量控制的transmons的技术优势。在这里，我们提出了一个双量子比特门电路的实验。我们描述了量子比特的一致性和稳定性，并使用随机基准测试来证明所有门的单量子比特门误差低于0.7%，包括电压控制的$Z$旋转。我们展示了两个栅振子之间的相干电容耦合和相干交换操作。最后，我们完成了一个双量子比特控制相位门，估计保真度为91%，证明了门子量子比特用于构建可扩展量子处理器的潜力。
2015-12-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Conditions allowing error correction in driven qubits
我们考虑沿着其逻辑$z$轴驱动的量子位，其中在驱动场$Ω$中沿着$z$轴的噪声与某个函数$f(Ω)$成比例，以及沿着逻辑$x$轴的噪声。我们建立，是否错误，由于这两种类型的噪声可以抵消，甚至近似，取决于明确的功能形式的$f(Ω)$考虑幂律形式，$f(Ω)\proptoΩ^k$。特别是，我们表明，这种取消是不可能的$k=0$，$1$，或任何偶数。然而，除了$1$的$k$的任何其他奇数值不允许取消，事实上，我们表明，这两种类型的错误可以得到纠正的序列的四个方脉冲的相等的持续时间。我们提供了一组参数，用于校正各种旋转的误差，并评估校正旋转与原始旋转的误差，即，在完全没有噪声的情况下，将产生期望的旋转的操作（在这种情况下，是具有适当持续时间和幅度的单个脉冲）。我们还考虑了一个训练的四个梯形脉冲，考虑到这一事实，将有，在真正的实验系统中，一个有限的上升时间，再次提供参数的误差校正旋转，采用这种脉冲序列。我们的动态解耦误差校正方案适用于任何量子位平台，只要误差是准静态的。
2019-01-17 cond-mat.mes-hall
Spin qubit shuttling between coupled quantum dots with inhomogeneous Landé g-tensors
Beijing Academy of Quantum Information Sciences（北京量子信息科学研究院）；Beijing Key Laboratory of Quantum Devices, Peking University（北京大学量子器件北京市重点实验室）
该研究通过不均匀Landé g张量和小磁场，在耦合量子点中实现高保真自旋量子比特穿梭，并展示了通过调节空闲时间实现广义Hadamard门的方法。
2026-02-16 cond-mat.mes-hall
Coupling MOS Quantum Dot and Phosphorus Donor Qubit Systems
基于Si-MOS的QD量子位由于其与当前半导体工业的相似性而具有吸引力。我们介绍了一种高度可调的MOS代工兼容量子位设计，它将静电量子点（QD）与注入施主耦合。我们第一次展示了在量子点-施主交换相互作用和与施主核的超精细相互作用下演化的双电子自旋量子比特的相干双轴控制。这两种相互作用通过表面栅极电压进行电调谐，以提供对两个量子位轴的控制。量子比特退相干受电荷噪声的影响，电荷噪声的强度与GaAs和Si/SiGe等外延系统相似。
2017-05-16 cond-mat.mes-hall
Randomized benchmarking of barrier versus tilt control of a singlet-triplet qubit
电荷噪声引起的退相干是利用半导体量子点中的自旋量子比特作为量子信息处理平台的核心挑战之一。最近，它已经在Si和GaAs单重态-三重态量子比特中实验证明，如果量子比特操作使用对称势垒控制而不是标准倾斜控制来实现，则可以抑制电荷噪声的影响。在这里，我们调查的关键问题是否障碍控制的好处持续在整个单量子比特门组进行随机基准模拟。我们发现了令人惊讶的结果，即势垒控制所提供的改善敏感地取决于自旋噪声的量：对于Si中存在的最小核自旋噪声水平，相干时间提高了两个以上的数量级，而在GaAs中，相比之下，势垒和倾斜控制的相干时间基本上是相同的。然而，我们确定，如果使用一种新的复合脉冲系列进行量子位操作，可以将门控时间减少高达90%，则屏障控制将变得有益。利用这些优化的脉冲，势垒控制是在单重态-三重态量子比特中实现高保真度量子门的最佳方式。
2017-05-29 cond-mat.mes-hall
Gate controlled unitary operation on flying spin qubits in quantum Hall edge states
在自旋分辨的量子霍尔边缘态（量子霍尔铁磁体）上行进的电子的自旋和轨道自由度是最大纠缠的。因此，这两个自由度上的幺正操作是等价的，这意味着人们可以通过轨道用非磁性方法操纵自旋。如果沿着磁化轴取自旋的量化轴，则天顶角由自旋分离边缘的分割率确定，而方位角被定义为边缘之间的相位差。利用这些性质，我们实现了量子霍尔铁磁体上电子自旋的电控幺正操作。自旋的天顶角是通过在一个角落处的回转半径来控制的，这是通过向位于一个边缘处的薄栅极施加电压来实现的。随后的方位角旋转也通过栅极电压经由边缘沟道之间的距离来控制。这两种操作的组合构成了量子霍尔边缘通道中自旋上的第一个系统电操作。
2020-10-08 cond-mat.mes-hall
Parametric control of a superconducting flux qubit
利用双频微波脉冲实现了超导磁通量子比特的参数控制。我们已经观察到拉比振荡源于量子比特状态之间的参数跃迁时，两个微波频率之和或它们之间的差异匹配量子比特拉莫尔频率。我们还观察到多光子拉比振荡对应于一个到四个光子共振，通过施加单频微波脉冲。在这项工作中所展示的参数控制拓宽了控制量子比特的微波频率范围，并为探索非线性量子现象提供了高质量的试验场。
2005-08-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Spin-valley qubit in nanostructures of monolayer semiconductors: Optical control and hyperfine interaction
我们研究了单电子携带的自旋谷量子比特在单层TMD纳米结构中的光学控制可能性，包括由横向异质结和带电杂质形成的小量子点。量子控制时的限制诱导谷杂交和当谷杂交是缺席讨论。我们发现，在这两种情况下，体谷和自旋光学选择规则可以以不同的形式继承，这两种情况都允许定义自旋谷量子比特与所需的光学可控性。我们还研究了核自旋引起的退相干以及利用超精细相互作用的谷间项对电子-核自旋纠缠的量子控制。讨论了单个量子点中的光控双量子比特操作。
2016-01-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Coherent control of a flux qubit by phase-shifted resonant microwave pulses
利用谐振微波成功地脉冲控制了磁通量子比特的量子态。我们在不引入失谐的情况下，通过施加一对相移π/2微波脉冲，观察到了Ramsey条纹。利用这种方法，量子比特态可以在旋转坐标系中在布洛赫球的x-y平面内的任意轴上旋转。我们从相干振荡中获得了量子比特信号，其角速度高达2 pi *11.4 Grad/s。结合拉比脉冲，这种方法使我们能够实现对单量子比特操作的完全控制。它还提供了数量级增加的可能性，在任意酉门操作的速度。
2005-01-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
