Qubit-oscillator dynamics in the dispersive regime: analytical theory beyond rotating-wave approximation
本文将Jaynes-Cummings模型的色散理论推广到二能级系统与谐振腔之间的耦合。当失谐量足够大时，我们将非RWA哈密顿量对角化，并讨论了与已知RWA结果的差异。我们的研究结果扩展了色散量子比特读出是可能的制度。如果几个量子比特耦合到一个谐振器，一个有效的伊辛型量子比特-量子比特相互作用出现，而RWA导致各向同性的相互作用。这影响了量子比特的纠缠特性。
2009-07-20 quant-ph
Reply to "Comment on `Gleason-type theorem including qubits and projective measurements: the Born rule beyond quantum physics' ", by Michael J. W. Hall
我们对M. J. W.霍尔反对我们对格里森定理的推广。
2016-11-28 quant-ph
Beyond the entanglement of qubit pair in a mixed state
给定一个由二能级粒子（量子比特）组成的多体量子系统，人们可能会也可能不会访问所有的子系统。如果我们一次只能接触到两个量子比特，那么我们能知道多量子比特系统的纠缠和两个纠缠之外的剩余相关吗？两量子比特状态的代数分析得出了N量子比特状态子系统之间纠缠分布的一夫一妻约束以及判断状态是否具有多体纠缠的标准。这封信中报道的一夫一妻制约束是众所周知的纠缠度量之间的关系，例如N-量子比特纯态的一个纠缠，两个纠缠和三个纠缠。
2021-11-15 quant-ph
Efficient Heralding of Photonic Qubits with Apllications to Device Independent Quantum Key Distribution
提出了一种利用线性光学器件实现光子量子比特信号的有效方法。首先，我们可以获得渐近完美的预示和单位成功概率与不断增长的资源。其次，我们表明，即使使用有限的资源，我们可以提高定性和定量的早期预示的结果。在后一种情况下，我们可以在保持有限成功概率的情况下获得完美的光子量子比特。我们通过预测设备无关的量子密钥分发的密钥速率，考虑到源和检测器的缺陷，证明了我们的预示方案的优势。
2011-05-13 quant-ph
Using Spectral Graph Theory to Map Qubits onto Connectivity-Limited Devices
我们提出了一个有效的启发式映射的逻辑量子比特的量子算法的物理量子比特的连接有限的设备，增加了最小数量的连接兼容的交换门。特别地，给定一个量子线路，我们构造了一个无向图，其边权重是该量子线路的两量子比特门的函数。从谱图绘制中获得灵感，我们使用图拉普拉斯算子的特征向量将逻辑量子比特放置在坐标位置。然后，这些位置被映射到给定连接的物理量子位。我们主要集中在一维的连通性，并勾勒出我们的启发式的一般原则可以扩展到更一般的连通性。
2019-10-25 quant-ph
Implementations of quantum and classical gates with linear optical devices and photon number quantum non-demolition measurement for polarization encoded qubits
针对基于光学器件的量子计算机和量子通信系统的构建，本文提出了利用线性光学器件和光子数量子非破坏测量技术实现量子和经典hocTs门的可能方案，以及一种用于产生和分布二体纠缠态的光学装置。
2006-07-26 quant-ph
Two qubits of a W state violate Bell's inequality beyond Cirel'son's bound
结果表明，从W态制备的三个量子比特中选出的两个量子比特之间的关联比任何量子态中两个量子比特之间的关联更违反Clauser-Horne-Shimony-Holt不等式.这种超出Cirel'son界限的违反小于从Greenberger-Horne-Zeilinger状态中的三个量子比特中选择的两个量子比特所实现的违反[A。Cabello，Phys. Rev. Lett. 88，060403（2002）]。然而，它的优点是，所有的本地观察者都可以从他们自己的测量中知道他们的量子比特是否属于所选择的对。
2002-12-03 quant-ph
Experimental Demonstration of Quantum State Multi-meter and One-qubit Fingerprinting in a Single Quantum Device
我们在核磁共振实验中，利用量子干涉多用仪，在不需要量子层析成像资源的情况下，提取未知量子态的某些性质。它可以进行量子系统的直接态确定、本征值/本征向量估计、纯度测试以及任意两个未知量子态的重叠。使用相同的设备，我们还演示了单量子位量子指纹识别。
2004-12-08 quant-ph
Preparation of cluster states and W states with superconducting- quantum-interference-device qubits in cavity QED
我们提出了利用超导量子干涉器件（SQUID）量子比特在腔中产生团簇态和W态的方案。我们的方案不需要辅助量子位，并且激发能级在整个方案中仅虚拟耦合，这可以大大降低实验挑战。我们在模型中考虑了腔的衰减，并分析了它对制备纠缠态的不利影响。
2006-08-14 quant-ph
Realization of an n-qubit controlled-U gate with superconducting quantum interference devices or atoms in cavity QED
提出了一种利用超导量子干涉器件在腔QED中实现$n$量子比特控制的$U$门的方法。在这种方法中，SQUID的两个最低能级代表量子位的两个逻辑状态，而较高能量的中间能级则用于门操作。我们的方法基本上通过创建一个单光子通过控制SQUID之一，然后在目标SQUID上进行任意幺正变换与腔光子的协助下。此外，我们还证明了该方法可以应用于腔QED中的原子量子位实现$n $ %量子位控制的$U$门。
2006-02-01 quant-ph
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
Device-independent dimension leakage null test on qubits at low operational cost
本文提出一种装置无关且实验成本低的量子比特二能级空间零检验方法，并在IBM Quantum上验证其可行性，发现大多数量子比特显著偏离二能级模型，表明存在超出已知效应的泄漏来源。
2024-10-09 quant-ph
Mermin Devices for Generalized Dicke States
Schmid College of Science, Chapman University（查普曼大学施密德理学院）；Department of Physics and Astronomy, Vanderbilt University（范德堡大学物理与天文学系）
该研究通过Mermin设备分析了广义Dicke态的量子纠缠特性，发现部分状态无法用Mermin指令集完全描述。
2025-12-29 quant-ph
Possible realization of entanglement, logical gates and quantum information transfer with superconducting-quantum-interference-device qubits in cavity QED
我们提出了一个方案，通过将超导量子干涉器件（SQUID）放置在微波腔中，实现两个量子比特的最大纠缠态、受控相移门和SWAP门。我们还展示了如何将量子信息从一个SQUID量子比特转移到另一个SQUID量子比特。该方案不需要在SQUID和腔之间传递量子信息，只需要虚激励腔场，从而大大放宽了对腔的品质因数的要求。
2014-03-17 quant-ph
A n-qubit controlled phase gate with superconducting quantum interference devices coupled to a resonator
提出了一种利用超导量子干涉器件（SQUID）实现$n$ -量子比特控制相位门的方法。在这个提议中，量子比特的两个逻辑状态由SQUID的两个最低级别表示。利用每个SQUID的中间级来促进量子位的量子态的相干控制和操纵。值得注意的是，通过在目标SQUID上的$π$ Jaynes-Cummings脉冲之前和之后向每个$n-1$控制SQUID连续施加$π/2$ Jaynes-Cummings脉冲，可以用$n$ SQUID实现$n$量子位控制相位门。
2005-06-24 quant-ph
Reference-Frame-Independent Measurement-Device-Independent Quantum Key Distribution with Uncharacterized Qubits
本文提出了一种与参考系无关、与测量设备无关的量子比特未特征化的量子密钥分发方案。我们展示了协议的安全性。该协议还可以用于具有非常低的误码率但遭受大的、不受控制的（但缓慢的）、单一旋转的信道。
2018-10-04 quant-ph
Tunable coupling of widely separated superconducting qubits: A possible application towards a modular quantum device
除了努力在单个单片量子器件中组装越来越多的量子位之外，采用模块化设计策略可以减轻实现具有超导量子位的大规模量子处理器的众多工程挑战。尽管如此，模块化量子器件的一个主要挑战是如何在不同模块中容纳的量子比特上实现高保真纠缠操作，同时保持模块之间的理想隔离。在这项工作中，我们提出了一个模块化量子器件的概念设计，其中附近的模块在空间上相隔厘米。原则上，每个模块可以包含数十个超导量子比特，并且可以单独制造，表征，包装和更换。通过在相邻的量子位模块之间引入桥接模块，并采用利用可调总线的耦合方案，可以实现容纳在相邻量子位模块中的量子位的可调耦合。考虑到物理上合理的假设，我们预计可以获得用于容纳在附近模块中的量子位的亚100 ns双量子位门，这些模块在空间上间隔超过2厘米。通过这种方式，模块间门操作有望实现与模块内门操作相当的门性能。此外，在硅通孔技术的帮助下，这种长距离耦合方案还可以允许在多芯片堆叠处理器中实现模块间耦合器。因此，可调谐的更长范围的耦合方案和所提出的模块化架构可以为解决具有超导量子比特的大规模量子信息处理的挑战提供有希望的基础。
2022-05-26 quant-ph
Measuring the quality factor of a microwave cavity using superconduting qubit devices
提出了一种利用单模微波腔场与超导电荷量子比特相互作用产生两个宏观量子态叠加的方法。这种叠加的退相干可以通过测量腔场的维格纳函数或电荷量子比特态来确定。然后由叠加态的退相干可以推知腔的品质因数Q。即使当$Q$值相对较低并且量子位与腔场之间的相互作用较弱时，所提出的方法在当前技术内也是实验上可实现的。
2005-11-17 quant-ph
Single-step implementation of the controlled-Z gate in a qubit/bus/qubit device
我们提出了一个简单的方案，用于在三分量量子位/总线/量子位器件中产生高保真控制Z（CZ）门。相应的调谐/失谐脉冲是单步的，在200和101状态之间具有近共振常数下冲。在脉冲期间，第一量子比特的频率保持固定，而第二量子比特的频率以使200和101状态接近共振的方式变化。结果，101态的相位经由相应的二阶反交叉而累积。对于实验上现实的量子比特频率和75 MHz耦合（150 MHz分裂），可以实现45 ns的门时间，具有>99.99%的固有保真度，由于斜坡的非绝热性而产生误差。CZ脉冲的特征在于两个可调参数：下冲幅度和下冲持续时间。脉冲不会将激励加载到总线中。这绕过了先前提出的需要两个额外的量子位到总线和总线到量子位移动操作。结合最近预测的RezQu架构中的高保真空闲操作[A. Galiautdinov，J. Martinis，A. Korotkov（未发表）]，这种受控Z方案可能被证明对第一代量子计算机上的实现有用。
2011-03-23 quant-ph
One-sided Device-independent Self-testing of any Pure Two-qubit Entangled State
基于控制不等式，研究了任意纯纠缠双量子比特态的$1$边设备无关自检测问题，证明了量子控制的存在。特别是，我们注意到，在$2-2-2$转向场景中（涉及$2$各方，每一方的$2$测量设置，每个测量设置的$2$结果），细粒度转向不等式的最大违反可以用来见证某些极端的可转向相关性，这证明了所有纯的两量子比特纠缠态。我们证明了利用相互可预测性构造的一个量的转向或非零值的类似CHSH不等式的破坏以及细粒度转向不等式的最大破坏可以用于以$1$侧设备无关的方式自测试任何纯纠缠双量子比特态。
2018-08-02 quant-ph
Experimental demonstration of one-sided device-independent self-testing of any pure two-qubit entangled state
我们基于细粒度操纵不等式演示了任何纯纠缠双量子比特态的单侧设备独立自测试。细粒度操纵不等式的最大破坏可以用来证明某些可操纵的相关性，从而证明所有的纯两量子比特纠缠态。我们的实验结果确定了哪个特定的纯两量子比特纠缠态已经过自我测试，以及哪些测量算子用于不可信侧。此外，我们解析推导出我们的协议的鲁棒性界，使我们随后的实验验证的鲁棒性，通过状态层析成像。最后，我们确保在实验中保持必要的无信号约束。
2020-01-28 quant-ph
Interacting Random-field Dipole Defect Model for Heating in Semiconductor-based Qubit Devices
针对半导体量子比特器件运行时参数漂移与发热相关的问题，提出用相互作用随机场玻璃态的两能级系统解释该现象，其频率偏移随温度非单调的结论缩小了两能级系统的模型范围。
2023-07-29 quant-ph
Reducing multi-qubit interactions in adiabatic quantum computation without adding auxiliary qubits. Part 2: The "split-reduc" method and its application to quantum determination of Ramsey numbers
量子退火最近已用于确定3 < m < 9和R（3，3）的拉姆齐数R（m，2）[Bian等人（2013）PRL 111，130505]。这是当时最大的绝热演化算法实验。然而，在该计算中，超过66%的量子位是辅助量子位，因此所使用的拉姆齐数哈密顿量的大小远远小于所使用的设备的全部128量子位容量。需要这些辅助量子位的原因是因为当时（以及现在）最好的量子退火设备无法实现超过2量子位相互作用的多量子位相互作用，并且它们在2量子位相互作用的能力方面也受到限制。我们提出了一种方法，该方法通过减少多量子位和2量子位相互作用，允许使用量子退火设备的全部量子位容量。使用我们的方法，2013年Ramsey数量子计算中使用的设备可以在10分钟内确定R（16，2）和R（4，3）。
2015-08-28 quant-ph
CODAR: A Contextual Duration-Aware Qubit Mapping for Various NISQ Devices
NISQ时代的量子计算设备具有共同的特征和挑战，如量子位之间的有限连接。由于在有限的量子位对上允许两个量子位门，量子编译器必须转换原始量子程序以适应硬件约束。以前的量子比特映射工作假设不同的门具有相同的执行持续时间，这限制了他们从程序中探索并行性。为了解决这个问题，我们提出了一个多架构的自适应量子抽象机（maQAM）和上下文敏感和持续时间感知重映射算法（CODAR）。CODAR重映射器能够感知门持续时间差异和程序上下文，使其能够从程序中提取更多的并行性，并在不同架构中的模拟中将量子程序平均加速1.23，并在Origin Quantum噪声模拟器上运行时保持电路的保真度。
2020-02-24 quant-ph
Dissipation of the Rabi model beyond the rotating wave approximation: Quasi-degenerate qubit and ultra-strong coupling
研究了环境对量子比特-振子耦合系统动力学行为的影响。我们研究的情况下，准简并量子比特的超强耦合制度的量子比特的频率是远远小于振荡器的频率，量子比特和振荡器之间的耦合是大的，这两个无效通常采用的旋转波近似。与标准的量子光学主方程不同，我们在微观上推导了一个修饰态主方程，同时明确地考虑了量子比特-振荡器耦合。利用导出的主方程，我们讨论了一种可以用来探测量子比特-振子系统的修饰能级结构的光谱技术。
2013-04-19 quant-ph
Quantum computation in decoherence-free subspace with superconducting devices
我们提出了一个在无消相干子空间中利用超导器件通过非常规几何操作实现量子计算的方案。利用腔辅助相互作用可以在编码量子比特中实现通用的单量子比特门。一个基于测量的双量子比特受控非门是由辅助超导设备辅助奇偶测量产生的，然后是规定的单量子比特门。对两个并联器件的电流测量可以实现投影测量，相当于对所涉及器件的奇偶测量。
2009-09-08 quant-ph
Proposal for Implementing Device-Independent Quantum Key Distribution based on a Heralded Qubit Amplification
在与设备无关的量子密钥分发（DIQKD）中，利用对贝尔不等式的违反来建立与QKD设备的内部工作无关的安全共享密钥。然而，DIQKD的实验性实现仍在等待中，因为迄今为止所有的光学贝尔测试都受到检测漏洞的影响，使得协议不安全。特别地，量子信道中的光子损失表示DIQKD的基本限制。在这里，我们介绍了一种基于单光子源和线性光学的量子比特放大器，它为克服贝尔测试中的信道损耗问题提供了一个现实的解决方案。
2010-08-17 quant-ph
Tavis-Cummings model beyond the rotating wave approximation: Quasi-degenerate qubits
将多个量子比特与共振子模相互作用的Tavis-Cummings模型推广到旋转波近似（RWA）之外。我们探索的参数制度中的量子比特的频率远小于振荡器的频率和耦合强度被允许是超强的。由Irish等人（Phys. Rev. B \textbf{72}，195410（2005））引入的绝热近似对于单量子比特系统的应用被扩展到多量子比特的情况。对于一个两量子比特系统，我们确定了三态流形的密切说谎的穿着能级，并获得结果的动力学流形内的过渡是不兼容的结果从熟悉的制度的RWA。我们展示了不同于单量子比特情况的双量子比特动力学的特征，包括量子比特-量子比特纠缠的计算。数态和相干态的准备被认为是，我们推导出的解析公式，简化了数值计算的解释。导出了粒子数和纠缠态的个体崩溃和复苏信号的表达式。
2012-03-09 quant-ph
Extension of the Alberti-Uhlmann criterion beyond qubit dichotomies
本文将Alberti-Uhlmann判据从量子比特二分法推广到任意数量的量子比特或qutrit态及测量，并展示了其在半设备无关场景下的应用可行性。
2025-02-04 quant-ph
Joint quantum nondemolition measurements of qubits: beyond the mean-field theory
我们提出了一种通过测量分散耦合腔的传输来非破坏性检测$N$量子比特的方法。通过考虑所有的腔量子比特量子相关性（即，除了通常的粗粒度/平均场近似），揭示了对于未知的归一化$N$ -量子比特状态$|ψ_N>=\sum_{k=0}^{2^N-1}β_k|k>_N$，腔透射光谱中的每个检测到的峰标记基态$|k>_N$之一，并且这样的峰的相对高度与对应的叠加概率$|β_k|^2$有关。我们的结果能够明确地解释在最近的电路量子电动力学实验中观察到的光谱的有趣的多峰结构[Phys. Rev. A { \bf 81}，062325（2010）]与两个超导量子比特。
2010-11-15 quant-ph
Pauli Tomography: complete characterization of a single qubit device
量子物理学和信息技术的结合最初是出于小型化的需要，最近为实现全新的信息处理设备开辟了道路，有可能保证安全的密码通信，以及一些复杂计算任务的巨大加速。在新的信息技术所带来的许多问题中，需要表征新的量子设备，对其功能进行完整的识别和表征。正如我们将看到的，量子力学为我们提供了一个强大的工具来轻松有效地完成任务：这个工具就是所谓的量子纠缠，它是未来计算机量子并行的基础。我们在这里提出了第一个完整的实验量子表征的单量子比特设备。这种新方法，我们可以称为“量子射线照相术”，在设备的输出端使用泡利量子断层扫描，并且在输入端只需要一个纠缠态，它在测试通道上作为所有可能的量子并行输入状态工作。该方法可以很容易地扩展到任何n量子位器件。
2002-07-24 quant-ph
Towards a realistic GaAs-spin qubit device for a classical error-corrected quantum memory
基于数值优化的真实器件门和参数，我们研究了砷化镓（GaAs）量子点线性阵列上的相位翻转（重复）代码的性能。我们首先检查的预期性能的代码使用简单的错误模型的电路级和现象学噪声，报告，例如，电路级去极化噪声阈值约为3%。然后，我们使用最大似然和最小权重匹配解码器进行密度矩阵模拟，以研究实际设备移相，读出错误，准静态以及快速门噪声的影响。考虑到量子比特读出误差和移相时间（T2）之间的权衡测量时间，我们确定了一个亚阈值区域的相位翻转代码，位于实验范围内。
2020-02-12 quant-ph
Qubit assignment using time reversal
随着噪声量子计算机上可用的量子比特数量的增加，有必要有效地选择物理量子比特的子集用于量子计算。对于任何给定的量子程序和设备，有许多方法来分配物理量子位以执行程序，并且由于量子位之间的质量变化和单个设备上的纠缠操作，分配的性能将有所不同。使用保真度估计来评估每个分配的性能引入了显著的实验开销，并且对于许多应用将是不可行的，而依赖于标准设备基准测试提供了关于任何特定程序的性能的不完整信息。此外，可能分配的数量在设备和程序中的量子位数量中组合增长，从而激励使用启发式优化技术。我们使用模拟退火方法来解决这个问题，其代价函数基于Loschirton Echo，这是一种测量量子过程可逆性的诊断方法。我们通过证明最佳量子位分配与基于弱误差限制中的状态保真度的最佳量子位分配相吻合，为这种成本函数的选择提供了理论依据，并且我们使用Google超导量子位设备上进行的诊断提供了实验依据。然后，我们建立模拟退火的量子比特分配的性能，使用经典的模拟噪声设备以及优化实验上进行的量子处理器。我们的研究结果表明，使用Loschirp回波和模拟退火提供了一种可扩展的和灵活的方法来优化量子位分配的近期硬件。
2023-01-09 quant-ph
Measurement-device-independent quantum key distribution with uncharacterized qubit sources
提出了一种与测量设备无关的量子密钥分发（MDIQKD）方案，该方案能够抵抗任何可能的检测攻击。原始提案的安全性依赖于合法用户可以完全表征包括信源在内的编码系统的假设。在这里，我们提出了一个MDIQKD协议，只要使用量子位源，我们就允许未表征的编码系统。给出了MDIQKD协议的一个安全性证明，该证明不需要知道编码状态。仿真结果表明该方案是可行的。
2013-12-23 quant-ph
Exact dynamics of interacting qubits in a thermal environment: Results beyond the weak coupling limit
我们证明了一类模型的两个相互作用的量子位在热库两个单独的自旋浴问题的精确映射。基于这种映射，可以进行量子位动力学的精确数值模拟，超过弱系统-浴耦合极限。考虑到系统的时间演化，我们用精确的数值方法研究了玻色子热浴中量子比特纠缠的动力学行为，发现了丰富的现象学，包括中间振荡行为、纠缠的突然诞生、突然死亡和复活.我们发现，由于量子位与热环境的耦合，量子位之间产生了稳态纠缠，这与纠缠振荡的孤立量子位不同。我们还发现，纠缠猝死的发生依赖于子系统初态中的零激发态和双激发态所占的比例。在长时间限制下，给出了弱系统-浴耦合下的解析表达式，给出了相关量子比特参数的范围。
2012-07-30 quant-ph
Entanglement evolution of a two-qubit system with decay beyond rotating-wave approximation
两个初始纠缠在Bell态的无相互作用原子被耦合到单模腔中。基于约化的非微扰量子主方程，在超纠缠波近似下，研究了两原子纠缠随衰变的演化。结果表明，反向旋转波项对解纠缠行为有很大的影响。就会出现纠缠猝死和纠缠突然出生的现象。
2008-12-11 quant-ph
Suppressing non-Markovian noises by coupling the qubit to a chaotic device
为了抑制耦合到非马尔可夫噪声中的固态量子比特的退相干，我们提出了一种将量子比特与混沌器件耦合的策略，该策略利用量子比特在高频域的宽功率分布来冻结噪声，就像动态解耦控制（DDC）方法一样。与DDC相比，该混沌装置在低频场的驱动下也能产生高频分量，并且不需要优化控制场来产生复杂的控制脉冲。作为超导电路的应用，我们发现，在宽频域中的各种噪声，包括低频$1/f$，高频欧姆，亚欧姆和超欧姆噪声，可以有效地抑制耦合到Duffing振荡器的量子比特，量子比特的退相干率有效地降低了约100倍的幅度。
2011-01-17 quant-ph
Device-Independent Certification of a Nonprojective Qubit Measurement
二能级系统上的量子测量可以有两个以上的独立结果，在这种情况下，测量不能是投影的。这种一般类型的测量对于量子理论的操作方法是必不可少的，但到目前为止，测量的非投射特征只能通过假设实验装置的一部分的特定量子模型来实验验证。在这里，我们通过使用设备无关的方法克服了这一限制。在一个关于偏振纠缠光子量子比特对的实验中，我们以超过8个标准差违反了一个Bell相关不等式，该不等式对任何维度上的所有两个结果测量都有效。我们将其与设备无关的验证相结合，该系统最好由两个量子位描述，因此构成了非投射量子测量的第一个设备无关的认证。
2016-12-20 quant-ph
Superconducting qubits on silicon substrates for quantum device integration
我们提出了在两种不同的硅基衬底上由铝约瑟夫森结形成的transmon量子比特的制造和表征：（i）高电阻率硅（Si）和（ii）绝缘体上硅（SOI）。量子位制造过程的关键是使用无水氢氟酸蒸汽工艺，该工艺去除硅表面氧化物而不攻击铝，并且在SOI衬底的情况下，选择性地去除量子位区域下方的有损掩埋氧化物。对于跃迁频率约为$5$ GHz的量子位，我们发现量子位寿命和相干时间与蓝宝石衬底上可获得的量子位寿命和相干时间相当（$T_{1,\text{Si}} = 27μ$ s，$T_{2,\text{Si}} = 6.6μ$ s; $T_{1,\text{SOI}} = 3.5μ$ s，$T_{2,\text{SOI}} = 2.2μ$ s）。这种量子位制造工艺原则上允许硅光子和机械元件的共同制造，为超导微波量子线路的量子网络提供了一条通往电光机械换能器的芯片级集成的路线。
2017-04-03 quant-ph
Fast and Robust Geometric Two-Qubit Gates for Superconducting Qubits and beyond
基于绝热演化的量子协议对控制脉冲的缺陷和系统的不确定性具有显著的鲁棒性。虽然绝热协议已经成功地实现了量子操作，如量子态转移和单量子比特门，它们的使用几何双量子比特门仍然是一个挑战。在本文中，我们提出了一个通用的方案来实现强大的几何双量子比特门的多层次量子比特系统中，量子比特之间的相互作用是由一个辅助系统（如总线或耦合器）介导的。虽然我们的方案利用受激拉曼绝热通道（STIRAP），它是基本上比STIRAP为基础的门，已提出的原子平台，需要更少的控制音和辅助状态，以及只利用一个通用的色散相互作用简单。我们还展示了我们的门如何可以使用快捷方式来加速绝热性的方法，使人们能够实现一个门，这是快速和相对强大的。我们提出了一个全面的理论分析，我们的两个量子比特门的性能在参数调制的超导电路包括两个通量量子比特耦合到一个辅助系统。
2023-03-22 quant-ph
Direct randomized benchmarking for multi-qubit devices
可以适用于多量子比特系统的基准测试方法对于评估新生量子处理器的整体或“整体”性能至关重要。目前的行业标准是Clifford随机基准测试（RB），它测量量化整体性能的单一错误率。但是，将Clifford RB扩展到许多量子位是非常困难的。在撰写本文时，它只在1、2和3个量子位上进行过。这反映了Clifford RB中的根本性低效率：其核心的$n$量子位Clifford门必须在设备本地的1和2量子位门上编译成大型电路。随着$n$的增长，这些Clifford门的质量迅速下降，使得Clifford RB在相对低的$n$下不切实际。在这封信中，我们提出了一个直接的RB协议，主要是避免编译。相反，它在设备中的原生门上使用随机电路，由Clifford式随机化的初始层播种。我们证明了这个协议的实验2 - 5量子比特，使用公开可用的IBMQX 5。我们相信这是最大数量的量子比特整体基准，这是在一个免费提供的设备上实现的，没有任何特殊的调整。我们的协议保留了Clifford RB的简单和方便的属性：它估计从指数衰减的错误率。但它可以扩展到具有更多量子位的处理器-我们在10+量子位上进行了模拟-并且它报告了比Clifford RB报告的更直接的信息和灵活的错误率。我们将展示如何使用这种灵活性来测量不同的门，其中包括测量平均CNOT错误率等任务的不同集合的错误率。
2019-07-30 quant-ph
Measurement-based Simulation of Geometric Gates in Topological Qubits on NISQ Devices
针对 MZM 编织实验实现难题，本文在 NISQ 设备上用逻辑量子比特的 Pauli 宇称测量模拟 MZM Y 型结编织，并以小规模联合测量实现几何门与哈密顿量模拟演示。
2025-07-25 quant-ph
Single-Qubit Cross Platform Comparison of Quantum Computing Hardware
随着各种量子计算模型和平台变得可用，用于评估和比较这些设备的性能的方法越来越受关注和重要。尽管是由相同的基本计算单元构建的，但已经出现了完全不同的方法来表征基于门和量子退火计算机中量子比特的性能，限制和复杂化了一致的跨平台比较。为了填补这一空白，这项工作提出了一个单量子比特协议（Q-RBPN），用于测量两种量子计算模型中单个量子比特的一些基本性能特征。所提出的协议可扩展到具有数千个量子位的大型量子计算机，并提供了对特定硬件设备和设备家族中量子位属性分布的见解。Q-RBPN协议的有效性通过分析跨越18台机器的300多个基于门的量子比特和来自一台机器的2000个基于退火的量子比特来证明，揭示了量子比特性能的一些意想不到的差异。总的来说，拟议的Q-RBPN协议提供了一个新的平台无关的工具，用于评估各种新兴的量子计算设备的性能。
2021-08-25 quant-ph
Practical numerical integration on NISQ devices
本文讨论了量子算法在数值积分中的实际应用，特别是它们在噪声中间尺度量子（NISQ）器件上的实现。用于数值积分的量子算法利用量子幅度估计（QAE）（Quarard等人，2002年）与Grovers算法结合。然而，QAE在NISQ设备上实现是令人生畏的，因为它通常依赖于量子相位估计（QPE），这需要许多辅助量子比特和受控操作。为了减轻这些挑战，最近公布的QAE算法（Suzuki等人，2020），它不依赖于QPE，需要更少数量的受控操作，并且不需要辅助量子位。我们使用Qiskit在IBM量子器件上实现了这种新的数值积分算法，并优化了每个目标器件上的电路。我们讨论了该算法在两个量子比特上的应用及其在NISQ器件上对两个以上量子比特的可扩展性。
2020-04-28 quant-ph
Tunable Superconducting Quantum Interference Device Coupler for Fluxonium Qubits
本文研究用直流SQUID作为Fluxonium量子比特的最小可调耦合器，发现接地设计可避免悬浮设计中的晃动模式杂化与ZZ串扰，并提出两种快速磁通控制方案，预测在6纳秒内实现99.9%保真度的√iSWAP类门。
2025-08-23 quant-ph
Universal Dynamical Decoupling: Two-Qubit States and Beyond
Uhrig的动态去耦脉冲序列已经成为一种通用的和非常有前途的方法去相干抑制。到目前为止，理论和实验研究都只研究了单量子比特的退相干。这项工作将Uhrig的普适动力学解耦从单量子比特系统扩展到双量子比特系统，甚至扩展到一般的多能级量子系统。特别是，我们表明，通过设计适当的控制哈密顿量的两个量子比特或多能级系统，乌里克的脉冲序列也可以保持广义量子相干性措施的顺序为$1+O(T^{N+1})$，只有$N$脉冲。我们的结果为有效锁定两量子比特纠缠态提供了一个非常有用的方案。Uhrig的脉冲序列在保持多能级量子系统的量子相干性方面的未来重要应用也是可以预期的。
2009-11-11 quant-ph
Complete Bell-state analysis for superconducting-quantum-interference-device qubits with transitionless tracking algorithm
在本文中，我们提出了一个协议，完全贝尔态分析的两个超导量子干涉器件量子比特。利用无跃迁跟踪算法设计的微波脉冲序列可以完成Bell态分析，这是绝热捷径技术中的一种有效方法。在整个过程之后，区分四个Bell态的信息将被编码在两个辅助量子比特上，而Bell态保持不变。人们可以通过检测辅助量子位来读出信息。因此贝尔态分析是非破坏性的。数值模拟表明，即使考虑到退相干，该协议在现有的实验技术条件下也具有很高的区分Bell态的成功概率。因此，该协议在量子通信和超导量子网络的量子计算中具有潜在的应用价值。
2017-07-13 quant-ph
AQM: A Refresh of the Abstract Qubit Model for Quantum Computing Co-design
本文提出抽象量子比特模型（AQM），作为连接量子算法与物理设备的中间接口，通过定义量子比特并探讨放宽要求，促进量子计算协同设计。
2024-04-18 quant-ph
Proof-of-principle demonstration of measurement-device-independent quantum key distribution using polarization qubits
我们进行了一个原理证明的演示测量设备无关的量子密钥分发（MDI-QKD）协议使用弱相干态和偏振编码量子比特在两个光纤链路的8.5公里。每个链接独立稳定对偏振漂移使用全偏振控制系统，采用两个波长复用的控制信道。一个基于线性光学的偏振贝尔状态分析仪被内置到中间站查理，它通过光纤链路连接到爱丽丝和鲍勃。利用诱饵态，计算出密钥生成速率的下限为1.04x10^-6比特/脉冲。
2013-11-12 quant-ph
Pulse-level Scheduling of Quantum Circuits for Neutral-Atom Devices
我们展示了如何在中性原子器件架构中实现多量子位门的脉冲级实现，允许同时执行单量子位门和多量子位门作用于重叠的量子位集，这种机制我们称为吸收。以吸收为基础，我们提出了一种算法，以调度执行的量子线路作为一个脉冲序列的中性原子设备上的单通道单和多量子比特门执行。对于任何量子线路的实际相关性，我们观察到，该算法的结果在一个最佳利用的可用资源，不能超越一个不同的调度策略。我们对自定义调度器的基准测试试图在门级最大化并行化，结果表明脉冲级调度器获得的时间与深度成正比，并且对于具有较少量子位的量子线路最为明显。
2022-06-10 quant-ph
Device Independent Quantum Private Query with Finite Number of Entangled Qubits
在Maitra等人最近的一项工作中（Phys. Rev. A，2017），如果Alice和Bob之间共享的纠缠态不是某种形式，则现有的量子私有查询（QPQ）协议无法维护数据库安全性。因此，有必要对状态进行先验证明。在这方面，提出了当地的CHSH测试。然而，当我们有无限数量的量子比特时，所提出的方案在渐近情况下完美地工作。在这份简短的报告中，我们升级了有限数量量子比特的协议，并将样本大小与CHSH测试的成功概率联系起来。我们还提出了一个严格的安全性分析协议。
2017-05-12 quant-ph
Quantum teleportation of unknown qubit beyond Bell states formalism
提出了一种超越Bell态实现未知量子比特的量子隐形传态方案。利用Alice的相干分量和Bob的双轨单光子组成的混合纠缠态。利用分束器上相干分量与离散变量态相互作用的特殊性，实现了对隐形传态的非线性影响。Bob在接收到适当的经典信息后执行酉变换。该协议几乎是确定性的，但输出状态受到幅度失真，这降低了协议的保真度。最后一个问题归结为找到一种方法来消除振幅失真因子，以恢复原始量子位。使用了一些策略来提高协议的保真度。我们证明了隐形传态可以通过任意的设置来实现。我们的方法适用于不同的原始未知量子比特的基本数状态。该方案是由线性光学方法实现，并需要一个不可减少的光学元件数量。
2019-06-20 quant-ph
Device-independent certification of the teleportation of a qubit
我们想在黑盒场景中证明，模拟量子比特隐形传态的两方确实在使用量子资源。如果主动补偿是模拟的一部分，那么完美的隐形传态就可以用纯粹的经典手段来伪造。如果主动补偿没有实现，经典的模拟必然是不完美的：在这种情况下，我们只使用观察到的统计数据提供了量子性认证的界限。通常的品质因数，即远距传送的平均保真度，在黑箱评估的情况下，结果证明是对可用统计信息的粗粒度处理。
2013-08-01 quant-ph
Implementation of Quantum Fourier Transform and Quantum Hashing for a Quantum Device with Arbitrary Qubits Connection Graphs
Institute of Computational Mathematics and Information Technologies, Kazan Federal University（喀山联邦大学计算数学与信息技术研究所）；School of Mathematical Sciences, Zhejiang University（浙江大学数学科学学院）
本文提出了一种适用于任意连接图的量子电路构建方法，用于实现量子傅里叶变换和量子哈希，同时优化了CNOT门数量。
2025-01-30 quant-ph
