Entangling a series of trapped ions by moving cavity bus
多量子比特纠缠是量子信息处理的核心任务之一。在这里，我们提出了一种方法来纠缠一些冷离子（单独捕获在一串微陷阱）的移动腔。该腔被推动以均匀的速度一个接一个地包括离子，因此存储在前离子中的信息可以通过这种移动的腔总线被传递到后离子。由于捕获离子的位置被精确定位，离子-腔相互作用的强度和持续时间可以被精确控制。因此，通过适当地设置相关参数，典型的多离子纠缠态，例如，$W$状态的10个离子，可以确定性地产生。并对该方案的可行性进行了讨论。
2011-06-20 quant-ph
Subspace benchmarking high-fidelity entangling operations with trapped ions
我们提出了一个新的和简化的两个量子比特的随机基准测试程序，只在一对量子比特的对称子空间中运行，非常适合于基准测试捕获离子系统。通过只在对称子空间中进行基准测试，我们大大降低了实验的复杂性，所需的门数和运行时间。该协议被证明对捕获的离子使用集体单量子比特旋转和Molmer-Sorenson（MS）相互作用估计的纠缠门误差$2(1) \times 10^{-3}$。我们分析了MS门中的期望误差，发现布居主要保持在对称子空间中。混合对称和反对称子空间的错误出现泄漏，我们将我们的协议与最近提出的泄漏基准测试相结合，来表征它们。协议的推广和局限性进行了讨论。
2020-03-17 quant-ph
Coherent Error Suppression in Multi-Qubit Entangling Gates
我们展示了一个简单的脉冲整形技术，旨在提高保真度的自旋相关的力操作通常用于实现纠缠门在捕获离子系统。莫默-索伦森门的这种扩展理论上可以将某些频率和定时误差的影响抑制到任何所需的量级，并通过对捕获的原子离子进行两量子比特纠缠门的沃尔什调制来证明。该技术适用于通过集体谐振子模式耦合的量子位的任何系统。
2012-04-26 quant-ph
Geometric entangling gates for coupled cavity system in decoherence-free subspaces
提出了一种在无退相干子空间的耦合腔系统中实现两个逻辑量子比特的几何纠缠门的方案。每个逻辑量子比特由两个囚禁在单个腔中的原子编码，通过腔耦合和控制外部经典激光场来实现几何纠缠门。该方案基于耦合腔系统，允许量子计算的可扩展性，并放宽了对原子单独寻址的要求。
2011-12-14 quant-ph
A showing of entangling and discording power for cooper-pair gate
我们提出了一个门的纠缠和不一致的权力，这是一个量子计算机的基本元素的强有力的竞争者。我们提出了一个双量子位层析成像的实验方案的效果门。我们提出了一个充分的和可实现的条件存在的非零量子不和谐和纠缠在所考虑的实验方案。
2015-03-03 quant-ph
Entangling-gate error from coherently displaced motional modes of trapped ions
捕获离子量子计算中的纠缠门主要针对具有初始运动分布的静止离子，所述初始运动分布是热的并且接近于基态。然而，未来的系统将可能由于例如以下原因而引起显著的非热激励，离子传输、更长的操作时间和阱阵列的增加的空间范围。在本文中，我们分析了这种相干运动激发对纠缠门误差的影响，通过对一对被困离子量子比特进行Molmer-Sorenson（MS）门的模拟，其中热激发和相干激发都存在于门开始时的共享运动模式中。我们发现，少量的相干位移显着侵蚀门的性能在实验噪声的存在下，我们证明，只施加有限的控制相位的位移可以抑制这种错误。然后，我们使用的实验数据，从传输离子的MS门误差在现实条件下的相干位移的影响进行分析。
2021-09-10 quant-ph
Resonator-assisted entangling gate for singlet-triplet spin qubits in nanowire double quantum dots
我们提出了一种谐振子辅助的纠缠门，用于高保真度的自旋量子比特。每个自旋量子比特对应于纳米线双量子点中的两个电子，单线态和三重态之一作为逻辑量子比特态。该门受虚电荷偶极跃迁的影响。我们在我们的模型中包括噪声，以显示在当前的实验条件下的方案的可行性。
2010-05-17 quant-ph
All maximally entangling unitary gates
我们的特点是所有最大纠缠的二分酉算子，作用于系统$A,B$的任意有限尺寸$d_A\le d_B$，当使用辅助系统由双方是允许的。几个有用的和有趣的后果，这种特性进行了讨论，包括理解为什么纠缠和解纠缠能力的一个给定的（最大纠缠）酉可以不同，并证明这些能力必须是相等的，当$d_A=d_B$。
2011-08-19 quant-ph
Stability thresholds and calculation techniques for fast entangling gates on trapped ions
已经提出了用于捕获离子的快速纠缠门，其比当前实现方式快几个数量级。我们在这里提出了一个详细的分析，在执行一个成功的快速门所涉及的挑战。我们表明，RWA是一个稳定的近似脉冲数：时间尺度上，我们可以忽略在原子频率旋转的条款是可以忽略不计的影响，在快速门的脉冲数。与此相反，我们表明，激光脉冲不稳定性引起的脉冲数依赖的效果，快速门失真与所施加的不完美的脉冲的数量。使用这里提出的降维方法，我们找到了实现两个量子位门保真度阈值所需的脉冲稳定性的界限。
2016-01-13 quant-ph
Locally observable conditions for the successful implementation of entangling multi-qubit quantum gates
从量子门对仅两组互补输入态的操作获得的信息足以估计门的量子过程保真度。在纠缠门的情况下，这些条件可以用来预测多量子比特纠缠能力从两个非纠缠本地操作的并行性。然后，可以预测门的高度非经典特征，例如从两个完全经典的输入输出关系的相似性中违反局部实在论，而不会产生任何实际的纠缠。
2005-09-01 quant-ph
Entangling characterization of (SWAP)1/m and Controlled unitary gates
我们研究了（SWAP）1/m（m>=1）和受控酉门的纠缠功率和完美纠缠性质。结果表明，（SWAP）1/2是该族中唯一的完美纠缠子。另一方面，确定局部等价于CNOT的CU的子集。结果表明，该子集是一个完美的纠缠，必须具有最大的纠缠功率。
2009-01-05 quant-ph
Robust photon-mediated entangling gates between quantum dot spin qubits
单电子硅自旋量子比特的重大实验进展为实现微波光子介导的远程纠缠门提供了可能性。然而，最近提出的iSWAP门需要将量子位能量调谐到谐振，并且由于电荷噪声而具有有限的保真度。我们提出了一种新的光子介导的交叉共振门，是符合现实的实验能力，不需要谐振调谐。此外，我们提出的门序列能够抑制由于准静态噪声的交叉谐振和iSWAP门的错误。
2021-01-27 quant-ph
Micromotion-Enhanced Fast Entangling Gates For Trapped Ion Quantum Computing
捕获离子系统中的RF引起的微运动通常被最小化或规避，以避免绝热过程（例如多离子门操作）的非共振耦合。非绝热纠缠门（所谓的“快速门”）不需要特定运动边带的分辨率，因此不限于比捕获周期更长的时间尺度。我们发现，设计用于无微动环境的快速门在微动的存在下显着降低了保真度。我们表明，当快速门的设计考虑到RF引起的微动，他们可以，事实上，在没有微动的情况下，执行快门。由于激光引起的状态相关力引起能量偏移，该能量偏移被产生微运动的状态无关力放大。这种增强存在于所有捕获参数中，并且对实验误差的现实来源具有鲁棒性。这一结果为可扩展的2D架构上的快速双量子位纠缠门铺平了道路，其中微动必须存在于至少一个离子间轴上。
2020-02-24 quant-ph
Entanglement-free certification of entangling gates
并不是所有的量子协议都需要纠缠来超越它们的经典替代方案。导致这种量子优势的非经典关联被量子不和谐捕获。在这里，我们证明了不和谐可以被明确地用作一种资源：证明不可信的纠缠门，而不会在任何阶段产生纠缠。我们实现我们的协议在单光子制度，并显示其成功的存在下，高水平的噪声和不完善的门操作。我们的技术提供了一个实用的方法，在物理架构中，只有高度混合的状态是可用的基准纠缠门。
2013-11-05 quant-ph
Entanglement Distribution and Entangling Power of Quantum Gates
量子门是作用于复合系统的幺正演化算符$\hat U$，它在量子计算和其他量子信息处理中起着重要作用。在目前的贡献，我们研究这些纠缠变化的一些方面。本文用蒙特卡罗方法计算了几种典型量子门的纠缠功率，并讨论了与CNOT门作用有关的结果。我们特别注意纠缠在几个参与方之间的分配。
2006-03-07 quant-ph
Efficient construction of three- and four-qubit quantum gates by global entangling gates
我们提出了改进的电路的控制-控制-相位（Toffoli）门和控制-交换（Fredkin）门，分别使用三个和四个全局两量子位门。与传统电路相比，这几乎是两倍的速度，传统电路需要五个（对于Toffoli）和七个（对于Fredkin）条件双量子位门。我们采用相同的方法，通过七个全局两量子比特门来构造条件四量子比特相位门。我们还提出了建设的Toffoli和Fredkin门与五个最近邻的相互作用。我们的构造不采用辅助量子位或辅助内部状态，并且特别适合于离子量子位和电路QED系统，其中纠缠操作可以通过全局寻址来实现。
2015-03-09 quant-ph
Entangling efficiency of linear-optical quantum gates
提出了一种新的量子门的非经典性度量，特别适用于概率器件。该措施使得能够比较，例如，确定性器件制备具有低纠缠量的纠缠态，而概率性器件产生高度纠缠态，但有时会失败。我们提供的例子表明这种新措施的优势，到目前为止采用的纠缠功率。
2012-07-24 quant-ph
Entangling unitary gates on distant qubits with ancilla feedback
通过使用辅助量子比特作为介体，两个遥远的量子比特可以进行非局域纠缠幺正操作。当试图通过将量子位的固定静态局部集合与弹道介质组合来扩大或分布量子计算时，这是期望的。使用由对辅助物的测量驱动的模型，可以生成最大纠缠的CZ门，同时仅能够访问该对量子位和辅助物之间的较少纠缠的门。然而，这导致生成控制相位旋转门的随机过程，其中成功的预期时间与连接门的纠缠功率不相关。我们探索如何将反馈用于辅助的准备和测量参数，以加快在一对分离的量子位之间生成CZ门的预期时间，并利用更强的耦合强度以获得更快的时间。令人惊讶的是，通过选择适当的策略，二进制离散参数的控制实现了与辅助系统的所有自由度的完全连续控制相当的速度。
2013-11-14 quant-ph
Robust and resource-efficient microwave near-field entangling $^9$Be$^+$ gate
微波俘获离子量子逻辑门避免了作为退相干的基本源的自发发射。然而，微波双量子比特门仍然比激光诱导门慢，因此对运动模式频率的波动和噪声更敏感。我们提出并实现了幅度整形门驱动器，以获得弹性，这样的频率变化，而不增加每个门操作的脉冲能量。我们证明了噪声注入期间的两个量子比特纠缠门与$^9$的$^+$离子量子比特的弹性。在没有注入噪声的情况下，幅度调制在$10^{-3}$范围内给出操作失真。
2019-11-10 quant-ph
Entangling power of holonomic gates in atom-cavity systems
我们的目标是利用非绝热量子完整理论，在由$N$全同原子组成的系统中，为构造$Λ$型原子间的几何诱导纠缠提供一种新的途径.利用量子Zeno效应，我们引入了一个三脚架型相互作用哈密顿量，它允许任意的几何纠缠功率。这将是解决实现通用非绝热完整纠缠双量子比特门的可行性的实质性一步。
2018-03-01 quant-ph
An entangling quantum-logic gate operated with an ultrabright single photon-source
我们展示了由超亮固态单光子源驱动的光子量子逻辑门的明确纠缠操作。由微柱光学腔中的单个半导体量子点发射的不可区分的单光子被用作目标和控制量子比特。对于0.56个收集光子/脉冲的源亮度，测量的真值表与68.4%的理想情况重叠，对于0.17个光子/脉冲的源亮度增加到73.0%。大门被缠住了：在光源亮度为0.48时，贝尔态保真度高于纠缠阈值50%，在光源亮度为0.15时达到71.0%。
2013-03-04 quant-ph
Long-distance entangling gates between quantum dot spins mediated by a superconducting resonator
最近的硅量子比特实验表明，微波谐振器与双量子点中单个电子的自旋有很强的耦合，这为远程自旋-自旋相互作用提供了可能性。我们提出了我们的理论计算远量子点自旋耦合的谐振器之间的有效相互作用，并提出了一个协议的快速，高保真度的两个量子比特门与实验证明的能力一致。我们的模拟表明，在噪声的存在下，自旋-自旋纠缠门显着优于腔介导门的电荷量子比特。
2019-10-28 quant-ph
Programmable all-to-all entangling gates for cavity-coupled atoms
School of Physics and Astronomy, University of Birmingham（伯明翰大学物理与天文学院）
本文设计了一种耦合到光子腔的中性原子间的高保真Mølmer Sørensen型纠缠门，可实现可编程全对全连接，消除原子物理移动需求，抑制运动误差，实验参数下保真度超0.99。
2026-10-16 quant-ph
Digital Predistortion of Optical Fields for Fast and High-Fidelity Entangling Gates in Trapped-Ion Qubits
Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）；Quantum Art（量子艺术）
本研究通过数字预扭曲技术提升囚离子量子处理器中纠缠门的性能，采用声光调制器生成多频纠缠门波形，通过测量并反转非线性幅度响应，抑制干涉产物，提高门操作保真度。
2026-03-29 quant-ph
Amplitude-noise-resilient entangling gates for trapped ions
本研究针对囚禁离子简谐近似下难实现振幅噪声鲁棒的问题，提出利用弱非简谐性实现符合实验要求的抗振幅噪声纠缠门，可通过微结构阱或库仑相互作用实现，适用于各类玻色总线量子比特耦合平台。
2025-06-18 quant-ph
Approximate exchange-only entangling gates for the three-spin-$1/2$ decoherence-free subsystem
三自旋- $1/2$无消相干子系统定义了受集体噪声保护的逻辑量子比特，并支持仅交换通用门。这样的逻辑量子比特非常适合于利用电定义的量子点来实现。精确的仅交换纠缠逻辑门存在，但构建和理解具有挑战性。我们使用解耦策略来获得简单的近似纠缠门。该策略的一个好处是，如果物理自旋对齐，那么它可以在纠缠哈密顿量下实现进化。可以直接实现可表示为不涉及$σ_y$的逻辑泡利乘积的线性组合的哈密顿算子。可以从这些哈密顿量构造的自逆门，例如CNOT，可以在不假设物理自旋的情况下实现。我们比较了控制复杂性的实现CNOT以前的方法，并发现，复杂的容错性能是有竞争力的。
2019-03-29 quant-ph
Designing globally optimal entangling gates using geometric space curves
本文提出将量子演化映射到几何空间曲线，以在弱耦合量子比特中找到实现目标纠缠门的所有脉冲，从而设计全局最优纠缠门，并在硅量子点自旋量子比特上实现保真度超99%的快速CNOT等价门。
2022-04-06 quant-ph
Geometric phase gate for entangling two Bose-Einstein condensates
提出了一种利用几何相位门实现两个旋量玻色-爱因斯坦凝聚体纠缠的方法。该方案只依赖于交流斯塔克位移和一个共同的可控光学模式耦合到自旋。我们的计划允许创建一个SzSz型的相互作用，其中Sz是总自旋。几何相位门可以在2π /G量级的时间内执行，其中G是斯塔克位移的幅度。与依赖于四阶相互作用来产生纠缠的相关方案相比，这是原子跃迁数的二阶相互作用。导出了纠缠相位的封闭表达式，分析了腔衰减、自发发射和光的不完全去纠缠引起的退相干对BEC的影响。
2014-04-18 quant-ph
Mølmer-Sørensen entangling gate for cavity QED systems
Mølmer-Sørensen门是离子阱量子计算中最先进的纠缠门，其门保真度可达99%以上。在这里，我们提出了一个类似的实现在腔QED的设置。与离子阱中的声子模相比，腔光子模在门中充当玻色子自由度。这是通过利用腔辅助拉曼跃迁互连嵌入在四能级能量结构中的逻辑量子比特状态，使得“反Jaynes-Cummings”（AJC）项在驻波近似下可用。我们确定的不忠的实际来源，并讨论其对门的性能的影响。我们的建议不仅展示了另一种纠缠门方案，但也揭示了新的光离子阱和腔QED之间的关系，在这个意义上说，许多技术开发的前者是转移到后者通过我们的框架。
2017-01-26 quant-ph
Transverse Polarization Gradient Entangling Gates for Trapped-Ion Quantum Computation
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）
该研究提出利用极化梯度场实现高保真度的囚离子纠缠门，通过拉曼操作实现超过98.5%的保真度，为可扩展的量子计算提供了新方法。
2025-06-24 quant-ph
Optimizing entangling quantum gates for physical systems
最优控制理论是一种通用的工具，它为量子信息任务提供了一条显著提高品质因数的途径。我们在这里将其与两个量子比特操作的局部等价类的几何理论相结合，以推导出一种优化算法，该算法可以确定给定物理设置的最佳纠缠两个量子比特门。我们证明了这种方法的权力被困的极性分子和中性原子。
2011-09-15 quant-ph
Demonstration of a fully tuneable entangling gate for continuous-variable one-way quantum computation
我们引入了一个完全可调的纠缠门用于连续变量单向量子计算。我们提出了一个证明的原理演示通过传播两个独立的光输入通过一个三模线性集群状态和应用在各种制度的门。通过验证输出态的纠缠强度，证实了该门的真正量子性质。我们的协议可以很容易地纳入有效的多模相互作用操作的大规模单向量子计算的背景下，我们的调整过程是集群状态成形的概括。
2014-10-02 quant-ph
Decoherence-free dynamical and geometrical entangling phase gates
结果表明，通过普通的激光寻址，可以在一个步骤内产生用于量子计算的两量子比特相位门。所获得的动力学或几何相位是由一个演化产生的，该演化对原子和腔的自发发射形式的耗散是鲁棒的，并且对控制参数的波动表现出弹性。这通过使用Pachos和Walther [Phys.Rev.Lett. 89，187903（2002）]和采用纠缠拉曼或STIRAP类跃迁，其限制系统到稳定基态的时间演化。
2005-08-28 quant-ph
Demonstration of a Parametrically-Activated Entangling Gate Protected from Flux Noise
在最先进的量子计算平台中，包括超导量子位和捕获离子，2量子位纠缠门中的缺陷是误差对系统范围性能的主要贡献。最近，一种新的2-qubit参量门被提出，并与超导transmon量子比特的演示。该门通过对transmon频率的RF调制来激活，并且可以在性能对通量噪声一阶不敏感的幅度下操作。在这项工作中，我们通过实验验证了这种交流甜蜜点的存在，并证明其依赖于白噪声功率从室温电子。有了这些因素，我们测量相干限制的纠缠门结晶度高达99.2 $\pm$ 0.15%。
2019-12-17 quant-ph
Quantum Process Tomography of a Universal Entangling Gate Implemented with Josephson Phase Qubits
量子逻辑门必须在其标准输入基态上操作时以及在这些状态的复杂叠加上操作时正确地执行。使用超导量子比特的实验已经验证了用于例如受控非门[1，2]的特定实现的真值表，但是还没有完全表征用于输入状态的任意叠加的门操作。在这里，我们演示了使用量子过程层析成像（QPT）[3，4]来充分表征两个超导量子比特之间的通用纠缠门的性能。过程层析成像允许完整的门分析，但需要精确准备任意输入状态，控制随后的量子位相互作用，并同时单次测量输出状态。我们使用QPT来测量纠缠门的保真度，并量化影响门性能的退相干机制。除了展示有前途的保真度，我们的纠缠门具有300的开/关比，可调耦合水平将成为未来高保真设备的要求。这是双量子位系统中QPT的第一个固态演示，因为固态过程层析成像以前只使用单量子位进行了演示[5，6]。
2009-10-06 quant-ph
A note on the entangling properties of the C-SIGN and related quantum gates
我们证明了$n$ -量子比特C-SIGN或相关量子门$G$的任何基本应用都会使其量子比特处处纠缠，只要它们一开始就不是处处纠缠。"基本“的意思是，当应用于相同的输入状态时，$G$不等价于一个相似的较小元数的门（或恒等式）。所谓“处处纠缠”，我们的意思是状态对于量子比特的任何二分都是不可分的。
2019-10-02 quant-ph
Power-optimal, stabilized entangling gate between trapped-ion qubits
为了实现可扩展的量子计算，提高纠缠门的保真度和实现效率至关重要。本文提出了一种线性方法，在离子阱量子计算机上构造任意一对量子比特的可证明功率最优的纠缠门。该方法利用照射离子的束的幅度、频率和相位的同时调制，并且与现有技术不同，不需要在参数空间中进行任何搜索。线性方法是可扩展的，使稳定对外部参数波动的任意顺序的成本线性的顺序。我们实现并证明了功率最优，稳定的门上捕获离子量子计算机。
2021-08-08 cs.ET quant-ph
Experimental Bayesian calibration of trapped ion entangling operations
量子门操作的性能通过如何确定和设置正确的操作参数以及如何保持这些参数的稳定性来实验性地确定。此外，作用于不同量子位集合的门需要唯一的控制参数集合。因此，一个有效的多维参数估计过程是至关重要的，即使是中等大小的量子处理器校准。在这里，我们开发和表征一个有效的校准协议，自动估计和调整实验参数的广泛使用的摩尔-索伦森纠缠门操作中的捕获离子量子信息处理器。该协议利用贝叶斯参数估计方法，其中包括一个停止标准的基础上，所需的门失真。我们实验证明了一个中位数门失真的$1.3(1)\cdot10^{-3}$，只需要$1200\pm500$实验周期，同时完成整个门校准过程在不到一分钟。该方法适用于具有已知或充分表征的理论模型的其他量子信息处理器架构。
2021-12-03 quant-ph
Universal quantum multi-qubit entangling gates with auxiliary spaces
通用量子纠缠门是大规模量子计算和量子通信的重要组成部分，寻找简单的实现方法是一个重要的任务。通过在辅助空间中引入非计算量子态，构造了一个有效的量子线路，用于实现受控非门。进一步，将该方法推广到由（2n-1）个量子比特-量子比特门和（2n-2）个单量子比特门构成的一般n-控制量子比特Toffoli门的构造.基于所提出的量子线路，利用光子的空间模自由度设计了线性光学偏振CNOT和Toffoli门。所提出的光学方案可以以更高的成功概率实现，并且不需要额外的辅助光子。
2022-03-30 quant-ph
Entangling the motion of two optically trapped objects via time-modulated driving fields
我们研究了两个被束缚的光阱微盘在单个腔中运动自由度的纠缠。通过适当地选择被困物体在光学腔中的位置并驱动腔的适当模式，可以使系统具有线性和二次光机械耦合。我们表明，通过时间调制的输入激光，可以产生两个系留微盘的基本振动模式之间的参数耦合。在适当选择调制频率的情况下，该机制可以通过双模压缩过程，在较长的时间限制内驱动微盘的运动进入不可分离状态。我们在数值上确认了我们的计划的性能，目前的技术和简要讨论了实验装置，可用于检测这种纠缠采用二次耦合。我们还评论的角度产生这种纠缠之间的振荡的光悬浮纳米球。
2014-08-14 quant-ph
Control Protocols for Entangling Gates for Group-IV Color-Centers in Diamond
Peter Grünberg Institute-Quantum Computing Analytics (PGI-12), Forschungszentrum Jülich GmbH（于利希研究中心）；Theoretical Physics, Saarland University（萨尔兰大学）；Peter Grünberg Institute-Quantum Control (PGI-8), Forschungszentrum Jülich GmbH（于利希研究中心）
研究固态自旋量子比特纠缠门控制难题，聚焦IV族色心，从量子控制角度出发，展示三种纠缠门类型，推导量子速度极限，介绍实现方法，探讨实验适用性。
2026-07-09 quant-ph
Radial Fast Entangling Gates Under Micromotion in Trapped-Ion Quantum Computers
The Australian National University（澳大利亚国立大学）；Universität Innsbruck（因斯布鲁克大学）；IonQ, Inc.（IonQ公司）
研究利用微运动和双离子晶体的径向模式设计高速纠缠门，在亚陷阱周期范围内实现高保真度控制序列，分析微运动增强的物理机制及实验噪声下的门误差。
2026-04-28 quant-ph
Multi-ion entangling gates mediated by spectrally unresolved modes
Physics Department, Blackett Laboratory, Imperial College London（帝国理工学院布莱特特定律物理系）
通过时间依赖磁场梯度实现非扰动多离子纠缠门，适用于线性离子串中任意配对的多量子比特和两量子比特门操作。
2026-02-11 quant-ph
Fast and High-Fidelity Entangling Gate through Parametrically Modulated Longitudinal Coupling
研究了一种基于量子位-振子耦合调制的普适量子计算方法。我们展示了如何通过同时调制两个量子比特的纵向耦合到一个共同的振荡器模式来实现受控相位门。与更熟悉的横向量子比特-振荡器耦合相反，有效量子比特-量子比特相互作用的大小不依赖于小的微扰参数。结果，可以使该有效相互作用强度变大，从而导致短的栅极时间和高的栅极结晶度。此外，我们展示了如何门失真可以指数抑制压缩和纠缠门可以推广到量子比特耦合到单独的振荡器。我们的建议可以在多个物理平台上实现量子计算，包括超导和自旋量子比特。
2017-05-09 quant-ph
Fast Flux Entangling Gate for Fluxonium Circuits
我们分析了一个高保真的双量子比特门使用超导磁通鎓量子比特上的快通量脉冲。该门是通过暂时失谐磁通量通过磁通环远离半通量量子甜蜜点。我们模拟了磁通脉冲期间两个电容耦合磁通离子的动力学，并优化脉冲参数，以获得高精度的$\sqrt{i\mathrm{swap}}$类纠缠门。我们还评估了磁通噪声和量子比特弛豫对门保真度的影响。我们的结果表明，门误差保持低于$10^{-4}$目前可实现的磁通噪声和量子位弛豫时间的幅度。
2022-09-26 quant-ph
Demonstration of a simple entangling optical gate and its use in Bell-state analysis
我们展示了一种新的架构的光学纠缠门，这是显着比以前的实现简单，使用部分偏振分束器，使只有一个单一的光学模式匹配条件是必需的。我们演示了操作的控制Z门在连续波和脉冲制度的操作，充分表征它在每种情况下使用量子过程层析成像。我们还展示了一个完全解决的，非确定性的光学贝尔状态分析仪的基础上，这个受控的Z门。这种新的架构非常适合于光学门的引导光学实现。
2005-09-29 quant-ph
Excitation spectrum as a resource for efficient two-qubit entangling gates
除了编码量子位的两个状态之外，表示量子位的物理系统通常具有一个或多个可访问的量子态。我们证明了这种辅助状态的积极参与可以有益于构建纠缠双量子比特操作。我们研究了两个多态量子系统通过量子谐振腔耦合的一般情况。该方法示出了三个系统的例子：自组装的InAs/GaAs量子点，金刚石中的NV中心，和超导transmon量子比特。基于每个系统的数值模拟计算门操作的保真度。
2014-04-03 quant-ph
Phase-modulated entangling gates robust to static and time-varying errors
纠缠运算是量子计算中使用的最重要的基本门之一，并且随着系统按比例放大，确保高保真实现至关重要。我们通过实验实现和表征一个简单的方案，以尽量减少与介导玻色子振荡器模式的剩余激发相关的纠缠操作中的错误，这既提高了门的鲁棒性，又在较大的系统中提供了缩放的好处。该技术采用离散相移的控制领域驱动门操作，无论是分析或数值确定，以确保所有模式在任意用户定义的时间去激励。我们证明了在$^{171}\text{Yb}^{+}$捕获离子量子比特系统中，在宽范围的参数下，门的平均保真度为99.4（2）%，并且观察到在常见的实验误差源存在的情况下门误差的减少。我们的方法提供了一个统一的框架，以实现对静态和随时间变化的激光幅度和频率失谐误差的鲁棒性。我们验证这些能力，通过系统识别实验揭示相位调制门实现的错误敏感性的改善。
2019-09-25 quant-ph
Noise Analysis for High-Fidelity Quantum Entangling Gates in an Anharmonic Linear Paul Trap
在多量子比特系统中实现高保真度的量子门，其典型目标设定为99.9%，是实现容错量子计算的关键要求。为了达到这种保真度，需要仔细分析实验系统中的噪声和缺陷，并优化门操作以减轻其影响。在这里，我们考虑的容错量子计算的领先的实验系统之一，离子在非谐线性保罗陷阱，并优化纠缠量子门使用分段激光脉冲的援助下的所有集体横声子模式的离子晶体。我们提出了详细的分析各种内在的实验噪声的影响，以及不完善的实验控制的错误。通过显式计算，我们找到了实现多离子晶体中纠缠量子门99.9%的目标高保真度对这些相关噪声水平和控制精度的要求。
2018-05-31 quant-ph
Multipartite entangling power by von Neumann entropy
LMIB(Beihang University), Ministry of Education, and School of Mathematical Sciences, Beihang University（北京航空航天大学）
本文提出多体纠缠、辅助纠缠和解纠缠能力的概念，通过最小凸和计算多体单元操作的纠缠能力，并分析了多体门的纠缠能力。
2024-10-20 quant-ph
Heralded non-destructive quantum entangling gate with single-photon sources
量子纠缠量子门是实现大规模光量子计算的重要器件。然而，在线性光学系统中，由于参量下转换过程中的随机源和双对辐射的存在，使得在实验上实现真正的自由飞行光子纠缠门成为一个难题。在这里，通过使用基于嵌入微柱腔中的半导体量子点的按需单光子源，我们首次展示了两个单光子之间的预示受控非（CNOT）操作。为了表征CNOT门的性能，我们估计其平均量子门保真度为（$87.8\pm1.2$）%。作为一个应用程序，我们生成了保真度为（$83.4\pm2.4$）%的事件就绪Bell状态。我们的研究结果是光子-光子量子逻辑门发展的重要一步。
2021-01-16 quant-ph
Control-limited perfect state transfer, quantum stochastic resonance and many-body entangling gate in imperfect qubit registers
我们提出了一个完美的量子态传输协议，是弹性的现实实验缺陷，包括噪声源，可以建模为独立的马尔可夫浴或某些形式的空间相关的环境。我们强调有趣的连接之间的保真度状态转移和量子随机共振效应。该方案足够灵活，可以作为一个有效的纠缠门，在控制受限的情况下产生真正的多体纠缠。可能的实验实现使用超导量子位也简要讨论。
2008-07-08 quant-ph
Entangling power of two-qubit gates on mixed states
分析了在混合态下，通过使用两量子比特幺正算符从可分态到最大纠缠态的能力。从已知的纯态的情况下，这种扩展表明，至少有两个家庭的门，能够提供最大的纠缠功率的所有值的纯度。值得注意的是，其中一个门与最大不一致门重合。我们给出了分析证明，这样的门确实是完美的纠缠在所有的纯度，并给出了第二个的存在的数值证据。此外，我们发现还有其他的门，事实上有很多门，它们是有限纯度范围内的完美纠缠。这突出了这样一个事实，即如果对整个参数空间进行彻底的分析，原则上可以找到许多完美的纠缠门。
2013-11-22 quant-ph
Floquet geometric entangling gates in ground-state manifolds of Rydberg atoms
提出利用Floquet理论在Rydberg原子基态流形中构建容错两比特纠缠门，通过周期性调制Rabi频率实现高保真度与高鲁棒性，且比Rydberg态编码更具实用性。
2024-07-03 quant-ph
