Deterministic generation of multidimensional photonic cluster states using time-delay feedback
团簇态在许多量子信息处理应用中是有用的。特别地，基于测量的通用量子计算（MBQC）利用2D簇状态，并且拓扑容错的MBQC需要具有三个或更高维度的簇状态。提出了一种利用单原子-腔系统和时延反馈确定性地产生多维光子团簇态的方案。团簇状态的维数随时滞反馈次数的增加而线性增加。我们首先给出了张量网络态的一个图解推导，这对于模拟由序列光子产生的矩阵乘积态和投影纠缠对态是很有价值的。我们的方法也提供了一个简单的方法来桥接和分析的实验缺陷和逻辑错误的生成状态。在这种方法中，我们在现实的实验条件下分析生成的簇状态，并解决单量子比特和双量子比特错误。通过数值模拟，我们观察到一个最佳的原子-腔的协同性所产生的状态的保真度，这是令人惊讶的普遍假设，较高的协同性系统固有的光子应用更好。
2021-07-06 quant-ph
A Deterministic and Storable Single-Photon Source Based on Quantum Memory
用冷原子系综（$^{87}$ Rb原子）实现单光子源。在实验中，最初存储在由激光脉冲的拉曼散射产生的原子量子存储器中的单光子可以在受控的时间延迟下确定性地发射。结果表明，在保持单光子质量不变的情况下，反馈电路可以显著提高单光子的产生率。因此，我们目前的单光子源是非常适合于未来大规模实现量子通信和线性光量子计算。
2006-07-05 quant-ph
Deterministic generation of remote entanglement with active quantum feedback
我们考虑使用联合测量和反馈确定性地纠缠两个远程量子比特的任务，但不直接纠缠哈密顿量。为了制定最有效的实验上可行的协议，我们引入了平均意义局部最优（ASLO）反馈协议的概念，它不需要实时量子态估计，实时量子反馈控制的一个困难的组成部分。我们使用这个概念的最优性，构建两个协议，可以确定性地创建最大的纠缠：半经典反馈协议的低效率的测量和量子反馈协议的高效率的测量。后者减少到直接反馈的连续时间的限制，其动态可以模拟的Wiseman-Milburn反馈主方程，产生的单位测量效率的限制的解析解。我们的形式主义可以顺利地插值之间的连续时间和离散时间的反馈动力学的描述，我们利用这一功能，然后推导出一个优越的混合协议，任意非单位测量效率之间的量子和半经典协议的切换。最后，我们使用模拟结合实验的不完善性，确定性纠缠的远程超导量子比特可以实现与当前的技术单独使用连续时间反馈协议。
2015-06-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Deterministic Storage and Retrieval of Telecom Quantum Dot Photons Interfaced with an Atomic Quantum Memory
固态单光子源和原子量子存储器的混合接口是光子量子技术的一个长期追求的目标。在这里，我们展示了确定性的存储和检索的光子从半导体量子点在原子系综量子存储器在电信波长。我们将来自InAs量子点的单光子存储在高带宽的基于铷蒸气的量子存储器中，总的内部存储效率为$(12.9 \pm 0.4) \%$。回收光子的信噪比为$18.2\pm 0.6$，仅受探测器暗计数的限制。这一演示为依赖分布式纠缠的量子技术铺平了道路，特别适合于光子量子网络。
2023-03-07 quant-ph
Deterministic Equations for Feedback Control of Open Quantum Systems III: Full counting statistics for jump-based feedback
University of Rochester（罗切斯特大学）；University of Rochester Center for Coherence and Quantum Science（罗切斯特大学相干与量子科学中心）；Department of Physics and Swiss Nanoscience Institute, University of Basel（巴塞尔大学物理系与瑞士纳米科学研究所）
本文研究基于量子跃迁检测的反馈协议，通过混合经典-量子空间的主方程描述其时间演化，并用于表征系统计数统计。以三能级系统为例，展示跃迁反馈可将检测信息转化为功。
2026-06-28 quant-ph
Deterministic Bell state measurement with a single quantum memory
任何量子信息系统都是以纠缠作为一种资源来运行的，这种资源应该通过称为完全贝尔态测量（BSM）的联合测量来确定性地产生。决定论源于在读出辅助装置的帮助下对两个耦合量子比特的量子非破坏测量，这不可避免地需要额外的物理量子比特。我们在这里证明了一个确定的和完整的BSM作为量子存储器中的氮空位（NV）中心的氮原子，而不依赖于任何碳同位素，利用电子氮（14 N）双量子点在零磁场。在电子和氮自旋量子子空间内的简并逻辑量子比特由任意极化的微波和射频脉冲通过零场分裂态作为辅助进行完整控制，从而确定性地实现完整的BSM。由于该系统在无同位素和无场环境下工作，该演示为实现长距离量子网络的高产率，高保真度和高速量子中继器以及大规模分布式量子计算机的量子接口铺平了道路。
2022-09-29 quant-ph
Single-shot deterministic entanglement between non-interacting systems with linear optics
在大多数量子信息平台中，基于测量的预示纠缠方案已经作为物理分离的量子比特之间的主要链路。然而，不可能用线性光学进行确定性的贝尔测量，这将标准协议的成功率限制在最多50%，这意味着未知状态的纠缠为零。在这里，我们表明，在测量过程中执行反馈的能力，使单位的成功概率在一个Single Shot。我们的主要反馈协议，光子计数的基础上，保留了相同的鲁棒性作为标准的Barrett-Kok计划，同时增加一倍的成功概率，即使在存在损失。在超导电路中，零差探测器比光子计数器更容易获得，我们给出了另一种协议，可以确定性地纠缠远程量子比特给定现有参数。在构建后一个协议，我们推导出一个一般表达式，适用于任何连续的，基于测量的反馈问题的局部最优控制。
2019-11-29 quant-ph
Quantum Feedback Channels
在香农信息论中，无记忆通信信道的容量不能通过使用反馈来增加。在量子信息理论中，不可克隆定理意味着量子信息的无噪声复制和反馈是不可能实现的。本文将量子反馈定义为从接收者到发送者无限制地使用无噪声的量子信道。给出这样的量子反馈，它示出提供无记忆量子信道的纠缠辅助能力没有增加，在直接类比的经典情况。它也表明，在各种情况下的非辅助能力，反馈可以增加容量的无记忆量子信道。
2004-04-02 quant-ph
Deterministic Squeezed States with Joint Measurements and Feedback
我们演示了使用集体或联合测量和实时反馈来创建纠缠的自旋压缩态。用激光冷却$^{87}$ Rb原子的$N= 5\times 10^4$系综的赝自旋态被确定性地驱动到一个特定的布居态，其角分辨率是未纠缠原子标准量子极限的5.5（8）[7.4（6）~dB]--与仅使用幺正演化的最佳增强相当。在没有反馈的情况下，以联合预测量的结果为条件，我们直接观察到相对于$N=4\times 10^5$原子的标准量子极限，量子相位方差提高了59（8）倍[17.7（6）dB]。这是迄今为止在任何系统中报道的最大的纠缠增强之一。
2016-03-08 physics.atom-ph quant-ph
Ultra-low noise quantum memory for quasi-deterministic single photons generated by Rydberg collective atomic excitations
我们展示了存储和检索的一个按需单光子集体里德伯激发在超低噪声拉曼量子存储器位于不同的冷原子系综。我们通过激发铷原子的冷云共振到里德堡态来产生单光子，每次试验的产生概率高达15 $\%$。然后，我们表明，单光子可以存储和检索的效率为21 $\%$和$p_n= 2.3(3) \times 10^{-4}$的噪声基底每次试验中的拉曼量子存储器。这导致检索到的单光子的信噪比范围从11到26取决于输入光子的产生概率，这使我们能够观察到显着的反聚束。我们还评估了性能的拉曼存储器作为内置的不平衡的时间分束器，通过改变写入控制脉冲强度可调。此外，我们还证明了拉曼存储器可以用来控制单光子的波形。这些结果是在使用单光子源实现有效的量子中继链路方面向前迈出的一步。
2021-11-25 quant-ph
Closing a quantum feedback loop inside a cryostat: Autonomous state preparation and long-time memory of a superconducting qubit
我们提出使用低温非线性共振器来实现超导量子位的投影读出、经典存储和反馈。这种方法避免了在具有室温控制器的典型系统中的温度级之间的双向通信中固有的许多低效率，并且避免了增加低温热负荷。这种控制器可以在多量子比特系统中找到广泛的用途，但在这里，我们分析了单量子比特控制中的两个具体的演示案例。在第一种情况下，非线性控制器被用来初始化量子比特在一个明确的本征态。在第二种情况下，量子比特的状态被读入控制器的经典存储器，在那里它被存储了一段不确定的时间，然后在量子比特衰减后用于恢复测量的状态。我们分析了这个系统的属性，我们显示模拟的时间演化的完整系统动力学。
2016-01-28 quant-ph
Deterministic preparation of superpositions of vacuum plus one photon by adaptive homodyne detection: experimental considerations
光学量子比特的制备阶段是用于测试和演示量子光学原理的所有实验装置中的一项重要任务。我们认为一个确定性的协议，准备量子比特作为真空和单光子数态的叠加，这具有的优势，以减少所需的资源量，通过相位敏感的测量使用本地振荡器（'达因检测'）。我们调查的协议使用不同的相位测量方案的性能：零差，外差，自适应检测（涉及反馈回路）。首先，我们定义了一个合适的准备状态的品质因数，我们得到的相位测量方面考虑的解析表达式。此外，我们研究的相位测量可以表现出的限制，如延迟或有限的资源，在反馈策略。最后，我们评估的品质因数的协议，为不同的模式，形状方便地在实验设置。我们表明，即使在存在这样的限制，简单的反馈算法可以执行令人惊讶的好，优于简单的零差或外差方案时，采用的协议。
2014-07-25 quant-ph
On Feedback and the Classical Capacity of a Noisy Quantum Channel
在香农信息论中，无记忆通信信道的容量不能通过使用从接收者到发送者的反馈来增加。在本文中，经典反馈的使用被证明是没有增加的无记忆量子信道的无辅助的经典容量时，反馈用于非纠缠的输入状态，或当信道是一个纠缠-打破信道。这给出了香农理论在通过噪声量子通信信道传输时对于某些类别的反馈协议的推广。
2003-05-29 quant-ph
Deterministic Dicke state preparation with continuous measurement and control
我们描述了一个连续的，集体自旋测量的原子系综的随机主方程的长时间的投影行为的分析和数值。通过加入基于状态的反馈，我们证明了确定性地制备高度纠缠的Dicke态是可能的。
2004-02-19 quant-ph
Quantum control in artificial neurons with superconductor-ionic memory inserted in the feedback
本文研究了在反馈中插入超导体-离子存储器的人工神经元，通过4.2 nm氧化铪和铌实现量子隧穿存储，在8.1 K下展现量子相干控制，并实验演示了4个人工神经元的学习网络及信号调制。
2024-01-01 quant-ph
Continuous and time-discrete non-Markovian system-reservoir interactions: Dissipative coherent quantum feedback in Liouville space
基于张量网络实现的路径积分减少指数记忆缩放多项式的效率和Liouville空间实现的时间离散量子存储器，我们研究了量子系统同时暴露于两个结构水库。为此，我们采用了一个数值精确的准二维张量网络相结合的对角和非对角系统水库的相互作用与双重记忆连续和离散的延迟效应。作为一个可能的例子，我们研究了离散光子反馈和结构化声学声子模式之间的非马尔可夫动力学相互作用，导致新兴的水库间的相关性和长寿的人口捕获在一个初始激发的两能级系统。
2021-04-17 quant-ph
Deterministic single photons via conditional quantum evolution
提出了一种确定性的单光子源，并证明了一个基于测量的反馈协议的应用程序的一个预示单光子源组成的冷铷原子的合奏。我们的源是固定的，并产生一个光电检测记录与亚泊松统计。
2006-05-11 quant-ph
Storing single photons emitted by a quantum memory on a highly excited Rydberg state
两个单光子之间的强相互作用是量子光子学中一个长期而重要的目标。这将使非线性光学的一个新的制度和解锁量子信息科学的几个应用，包括光子量子门和确定性贝尔状态测量。在量子网络的背景下，重要的是实现来自可存储在量子存储器中的独立光子对的单光子之间的相互作用。到目前为止，大多数在单光子水平上显示非线性的实验都使用弱经典输入光。在这里，我们展示了存储和检索的一个成对的单光子发射的系综量子存储器在强非线性介质的基础上高度激发的里德伯原子。我们发现，两个光子之间的非经典相关性持续检索后，从里德伯系综。我们的结果是确定性光子-光子相互作用的重要一步，并可能使确定性贝尔态测量多模量子存储器。
2018-04-19 quant-ph
Feedback control of spin systems
从控制理论的角度讨论了耦合自旋1/2系统系综的反馈镇定问题。批量测量的非侵入性性质允许完全单一和确定性的闭环。所提出的基于李雅普诺夫的反馈设计不需要选择性寻址的自旋。利用这种方法，也可以获得用于困难任务的控制输入，例如抑制相同自旋系统中的不期望的耦合。
2006-01-03 quant-ph
Deterministic entanglement of superconducting qubits by parity measurement and feedback
量子系统在测量过程中的随机演化可以说是量子力学最神秘的特征。测量一个量子系统通常会使它转向经典状态，破坏任何初始量子叠加以及与其他量子系统的任何纠缠。值得注意的是，测量非相互作用量子系统之间的共享属性可以从不相关的状态开始产生纠缠。在量子计算中特别感兴趣的是奇偶性测量，其将量子位（qubit）的寄存器投影到具有偶数或奇数激发总数的状态。至关重要的是，宇称计必须以高保真度辨别两个宇称，同时保持相同宇称状态之间的相干性。尽管有许多关于原子、半导体和超导量子比特的提议，但实现一个奇偶校验计，为偶数和奇数测量结果产生纠缠，仍然是一个突出的挑战。我们实现了一个时间分辨的，连续的宇称测量的两个超导量子比特使用腔在一个3D电路量子电动力学（cQED）架构和相敏参量放大。利用后选择，我们通过宇称测量产生纠缠，达到77%的并发。通过在反馈控制回路中引入奇偶校验计，我们将纠缠的产生从概率性转变为完全确定性，并根据需要达到66%的目标Bell态保真度。这些实现的奇偶校验计和反馈使能的确定性测量协议提供了关键成分的固态主动量子纠错。
2013-06-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
Deterministic synthesis and processing of frequency-bin qubits in a macroscopically coherent quantum memory
Kazan National Research Technical University n.a. A.N. Tupolev-KAI（喀山国立研究技术大学（以A.N. 图波列夫命名））
本文提出基于预创建长寿命宏观相干性的腔辅助量子存储器协议，利用自旋相干性作为量子总线，通过光谱非局域阻抗匹配实现频率箱量子比特的确定性合成与存储，并展示统一存储与处理平台。
2026-09-29 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Memory compression and thermal efficiency of quantum implementations of non-deterministic hidden Markov models
Imperial College London（伦敦帝国学院）
随机建模是定量科学的一个重要组成部分，隐马尔可夫模型（HMRM）通常起着核心作用。与此同时，量子技术的兴起在计算问题上带来了许多优势，通常是在时间和内存等必要资源的扩展方面。Hysteresis也不例外，最近的结果突出了确定性Hysteresis的量子实现，相对于经典的Hysteresis表现出更好的存储和热效率。然而，在许多情况下，非确定性的阻碍是可行的替代方案;与它们相比，当前量子实现的优势并不总是保持不变。在这里，我们提供了一个系统的处方，构建量子实现的非确定性的阻碍，重新建立量子优势对这个更广泛的类。至关重要的是，我们表明，无论何时经典实现由于需要以时间本地方式处理信息而遭受热耗散，我们的量子实现都将减轻一些这种耗散，并在内存压缩方面取得优势。
2021-06-21 cond-mat.stat-mech cs.IT cs.LG
Digital feedback in superconducting quantum circuits
这一章涵盖了超导量子比特的反馈控制的发展，使用投影测量和一组离散的条件动作，这里称为数字反馈。我们首先概述了数字反馈在量子计算中的应用。然后，我们介绍了超导量子比特的高保真投影测量的实现。这一发展为基于二进制测量结果的闭环控制奠定了基础。数字反馈控制的第一个应用是快速和确定性的量子位重置，允许量子位的重复初始化比其弛豫速率快一个数量级以上。第二种应用在多量子位设置中采用反馈，以将通过奇偶性测量产生的纠缠从概率性转换为确定性，每次都以具有所需奇偶性的纠缠态为目标。
2015-08-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum Online Algorithms with Respect to Space Complexity
在线算法是一种著名的计算模型。我们引入量子在线算法，并从两个角度研究它们的竞争比：空间复杂度和建议复杂度。我们从探索一个模型与有限的内存和量子在线算法可以优于经典的（确定性或随机）的亚对数空间（内存），他们可以优于确定性在线算法没有限制的内存。此外，我们考虑了多对数空间的情况，并表明在这种情况下，量子在线算法也可以比确定性算法更好。
2017-09-25 cs.CC quant-ph
Integral Quantum Fluctuation Theorems under Measurement and Feedback control
我们推导出积分量子涨落定理和量子Jarzynski等式的反馈控制系统和存储器的记录结果的测量。所得到的等式包含了反映系统与存储器之间信息交换的信息量，并考虑了一般测量的反作用。由这些等式得到了测量和反馈控制下的广义热力学第二定律。
2013-10-18 cond-mat.stat-mech quant-ph
Toward deterministic sources: Photon generation in a fiber-cavity quantum memory
本研究在光纤腔量子存储器中实现光子产生与按需读出，通过自发四波混频产生信号光子、腔内频率转换实现读出，测得亚泊松统计特性与相关性能参数，并提出降噪策略提升性能。
2024-01-31 physics.optics quant-ph
Quantum dot nonlinearity through cavity-enhanced feedback with a charge memory
在氧化物孔量子点（QD）微柱腔QED系统中，我们发现了强的QD滞后效应和线形修改，即使在非常低的强度对应于小于0.001腔内光子。我们将此归因于腔内场对电荷的激发;电荷被捕获在氧化物孔径处，在那里它们屏蔽内部电场并使QD跃迁蓝移。这反过来又强烈调制光的吸收腔QED效应，最终导致观察到的滞后和线形修改。腔也使我们能够实时观察量子点的动力学，所有的实验数据符合幂律充电模型。这种效应可以作为量子点的一种新的调谐机制。
2015-03-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Modular Quantum Memories Using Passive Linear Optics and Coherent Feedback
UNSW Australia（新南威尔士大学）；Aberystwyth University（阿伯里斯特威斯大学）
本文提出利用被动线性光学和相干反馈实现单光子脉冲光学场中量子记忆的模块化方案，通过耦合两个衰减光学腔体构建隔离且抗退相干的内部模式，实现量子比特存储的写入/读出与存储模式切换，最终构建出多量子态量子记忆。
2014-09-26 cs.SY eess.SY quant-ph
