Fault-tolerant multiqubit geometric entangling gates using photonic cat-state qubits
我们提出了一个理论协议来实现多量子位几何门（即，Mølmer-Sørensen门）使用光子猫态量子比特。这些猫态量子比特存储在高$Q$谐振器中，有望用于硬件高效的通用量子计算。具体地说，在强双光子驱动的限制下，猫态量子比特的相位翻转误差被有效地抑制，只留下一个比特翻转误差需要校正。由于这种占主导地位的错误与进化算子交换，我们的协议保留了错误的偏见，因此，可以降低纠错的码容量阈值。几何演化保证了协议对演化路径上随机噪声的鲁棒性。此外，通过在适当的时间改变腔-腔耦合的失谐，协议可以对参数缺陷（例如，总的演化时间），而不会向系统中引入额外的噪声。结果表明，该门可以在短时间内产生多模纠缠猫态，并具有较高的量子效率。
2022-09-02 quant-ph
Entangling Schrödinger's cat states by bridging discrete- and continuous-variable encoding
本文提出在超导Kerr参量振荡器中通过DV-CV混合方法纠缠薛定谔猫态，实现Bell态编码转换和猫态间√iSWAP门，补全通用量子门集，为平面KPO多量子比特平台奠定基础。
2025-01-21 quant-ph
Sensing Atomic Motion from the Zero Point to Room Temperature with Ultrafast Atom Interferometry
我们使用一系列依赖于状态的超快动量踢来感测被囚禁的原子离子的运动。我们使用这种原子干涉仪来表征一个接近纯的量子态与$n=1$声子和精确测量的热状态范围从附近的零点能量到$\bar{n}\sim 10^4$，与扩展至少100倍的能量的可能性。这种方法的完整能量范围从基态到远离Lamb-Dicke区域，其中原子运动大于光波长。除了测温，这些干涉技术是有用的，用于表征多个被困离子之间的超快纠缠门。
2016-03-22 physics.atom-ph quant-ph
Schrödinger-cat states in Landau-Zener-Stückelberg-Majorana interferometry: a multiple Davydov Ansatz approach
利用含时变分原理结合多Davydov $\mathrm{D}_2$方法，研究了零温下耦合到光子模的量子比特中的Landau-Zener（LZ）跃迁.由于多个Davydov试验状态，精确的光子动力学发生在LZ跃迁的过程中也有效地研究。利用线性外场驱动量子比特，以薛定谔猫态初始化光子模，揭示了在各种初始态下跃迁概率超越行波近似的渐近行为.使用正弦外部驱动场，我们还探讨了朗道-齐纳-Stückelberg-Majorana干涉的光子辅助动力学。通过对光子动力学的分析，揭示了涉及多个能级的跃迁路径。
2021-03-22 quant-ph
Producing delocalized frequency-time Schrödinger cat-like states with HOM interferometry
在80年代后期，Ou和Mandel通过对在平衡分束器中干涉的两个光子进行非时间分辨的符合检测来实验性地观察信号拍频[Phys.Rev.Lett 61，54（1988）]。在这项工作中，我们提供了一个新的解释，在这个实验中观察到的条纹图案作为直接测量的时周期维格纳分布的频率薛定谔猫样态产生的本地光谱滤波。在此基础上，我们还研究了时间分辨HOM实验来测量这种频率状态。
2020-07-02 quant-ph
Generic entanglement generation, quantum statistics and complementarity
一个一般的和任意有效的方案纠缠的自旋（或任何自旋的自由度）的两个独立的不相关的相同的粒子通过两个粒子的干涉和哪种方式检测的组合制定。它表明，相同的设置可以用来识别的量子统计的入射粒子从测量的自旋相关的符号或幅度。我们的设置还表现出粒子可区分性和产生的纠缠量之间奇怪的互补性。
2001-12-05 quant-ph
Phonon Interferometry for Measuring Quantum Decoherence
宏观物体退相干的实验观测对于量子坍缩模型和量子到经典跃迁的研究具有重要意义。光学力学是一个很有前途的领域，因为它的精细控制和读出的机械运动的研究，这样的模型。然而，要监测机械叠加态足够长的时间来研究这种转变是具有挑战性的。我们提出了一个方案，使两个机械谐振器在空间叠加态中纠缠，使得所有的量子信息都存储在机械谐振器中。该方案具有通用性，适用于任何具有多种机械模式的光机系统。通过分析和数值模拟，我们表明，该计划是弹性的实验缺陷，如不完全的预冷，错误的后选择和低效的光机耦合。该方法克服了以前提出的方案的局限性，这些方案迄今为止阻碍了宏观量子动力学的研究。
2018-02-23 physics.optics quant-ph
Quantum Variational Optimization of Ramsey Interferometry and Atomic Clocks
我们讨论了量子变分优化的Ramsey干涉与$N$纠缠原子系综，和它的应用原子钟的基础上的贝叶斯方法的相位估计。我们确定最佳的输入状态和广义测量的变分近似为相应的纠缠和解码量子线路。这些电路是根据特定传感器平台可用的基本量子操作构建的，例如单轴扭曲或有限范围相互作用。优化定义相对于成本函数，这在本研究中是贝叶斯均方误差的估计相位为一个给定的先验分布，即我们优化的干涉仪的有限动态范围。在光学原子钟的类似变分优化中，我们使用给定Ramsey询问时间的Allan偏差作为长期不稳定性的相关代价函数。值得注意的是，即使是低深度的量子线路也能产生非常接近最佳拉姆齐干涉法和原子钟的基本量子极限的优异结果。这里所确定的量子周期表方案很容易应用于基于光晶格、镊子阵列或捕获离子的原子钟。
2021-10-14 physics.atom-ph quant-ph
Emergence of classicality in small number entangled systems
利用量子轨道方法研究了纠缠小量子系统中从完全量子化相互作用到半经典相互作用的转变。特别地，我们模拟了里德伯原子干涉测量中的微波Ramsey区，填补了强纠缠JaynesCummings演化和原子内部态的半经典转动之间的空白.我们还将泄漏光子的信息流动与腔场与飞行原子之间的纠缠产生联系起来，详细讨论了强耗散和外驱动力在通过相互作用保持原子相干性中所起的作用。
2008-09-30 quant-ph
A Classical Framework for Nonlocality and Entanglement
基于我们的量子系统的模型，从振荡的“保镖”和充满空间的零点场之间的耦合动力学出现，一个亚量子帐户的非局域关联。这是明确的例子中的“双双缝”的变体的两粒子干涉。然而，它也表明，在两粒子干涉的纠缠只是一个自然的结果，已经是一个“单一的”两缝实验可以描述在一个亚量子水平上的“纠缠电流”的一般非本地性质的帮助下。
2012-10-16 physics.class-ph quant-ph
Three-Path Quantum Cheshire Cat Observed in Neutron Interferometry
本研究在中子三路径干涉仪中首次利用能量作为第三种性质，实现了量子柴郡猫现象，揭示了性质分离与预后选态矢量及弱相互作用的几何关系密切相关。
2023-03-31 quant-ph
Quantum enhanced metrology in the presence of arbitrary loss
从探测光子的角度介绍了纠缠增强干涉的概念。当假设连续探测到的光子处于不相关的乘积状态时，就达到了标准量子极限。然而，当我们访问在干涉仪之前存在的探测到的光子之间的相关性时，很明显，可以独立于损耗实现超越量子极限的纠缠增强测量。我们描述了可能的实现后测量纠缠检测使用一个小阵列的自旋光子纠缠门。然后，我们描述了仅使用线性光学资源的原理实验的证明。
2013-06-04 quant-ph
Neutral atom entangling gate in the ultrastrong coupling regime
本文提出在超强耦合区利用共享玻色模式确定性纠缠量子比特或其系综的门方案，可制备最大纠缠态、压缩态和薛定谔猫态，并分析了自由演化导致的有效混合及实验可行性。
2025-01-10 quant-ph
Entanglement generation and multiparticle interferometry with neutral atoms
我们研究了涉及少量相互作用粒子的状态的制备和操纵。通过控制势阱的分裂和熔合，我们展示了如何相互转换莫特绝缘体和捕获的类玻色-爱因斯坦凝聚态。我们还讨论了“薛定谔猫”状态的产生分裂的微陷阱，并考虑到实际产生的井之间的不对称性。这些方案可以用来进行中性原子的多粒子干涉测量，只有当所有参与的粒子都被测量时才能观察到干涉效应。
2003-04-09 quant-ph
Entangling two Dicke states in a periodic modulated quantum system
提出在周期调制量子系统中通过有效哈密顿量动力学实现两个Dicke态的可控纠缠，并利用高斯软调制和频率调制提高保真度，生成纠缠磁子态及NOON态。
2023-12-25 quant-ph
Generation of Schrödinger cat states through photon-assisted Landau-Zener-Stückelberg interferometry
薛定谔猫态有许多应用，从量子信息处理到高精度测量。在本文中，我们提出了一个概念上的新方法来创建这样的猫态，基于光子辅助朗道-齐纳-施托克伯格干涉在一个混合系统组成的量子比特耦合到光子腔。我们证明，通过初始化量子比特在其基态之一，执行三个连续的扫描的量子比特的能量分裂的1-光子共振，并最终投影到相同的基态，光子场的宇称可以纯化到非常高的程度;当初始光子状态是一个相干态，最终的状态将非常接近薛定谔猫态。我们提出了数值模拟，证实我们的协议可以与高保真度（$\sim 0.99$）的相干态的合理大小（$|α|^2 \sim 10$）。此外，我们建议，我们的协议也可以用来转移量子信息之间的量子比特和正交猫态的叠加在腔中。
2020-10-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Control of the $ZZ$ coupling between Kerr-cat qubits via transmon couplers
提出利用两个失谐相反的 transmon 耦合器抵消 Kerr-cat 量子比特残余 $ZZ$ 串扰的可调耦合方案，并实现高保真两量子比特 $R_{zz}$ 门。
2024-01-22 quant-ph
Fast entangling quantum gates with almost-resonant modulated driving
本文提出并分析了基于近共振调制驱动（ARMD）的纠缠量子门，揭示了其与失谐调制驱动在共振条件与物理机制上的差异，为构建高速高保真量子逻辑门提供了新方案。
2024-02-09 quant-ph
Error-detectable bosonic entangling gates with a noisy ancilla
玻色子量子纠错已被证明是扩展量子存储器相干性的成功方法，但要执行深量子线路，需要在编码量子位之间使用高保真度门。为此，我们提出了一个家庭的错误可检测的两个量子比特门的各种玻色子编码。从一个新的几何框架的基础上的“布洛赫球”的玻色子算子，我们构造了$ZZ_L(θ)$和$\text{eSWAP}(θ)$门的二项式，四腿猫，双轨和其他几个玻色子码。门哈密尔顿算子易于工程设计，仅需要两个玻色子量子位之间的可编程分束器和分散耦合到一个量子位的辅助装置。该哈密顿量可以在带有辅助传输子和微波腔的电路QED硬件中实现。所提出的理论框架是为电路QED开发的，但可以推广到任何可以有效地生成该哈密顿量的平台。至关重要的是，人们还可以在门期间检测辅助量子位和玻色子量子位中的一阶错误。我们表明，这允许一个达到错误检测门的精度在$10^{-4}$水平与今天的硬件，仅限于二阶硬件错误。
2022-12-21 quant-ph
Manybody Interferometry of Quantum Fluids
针对强关联物质表征挑战，提出“多体Ramsey干涉测量”方法，结合绝热态制备与Ramsey光谱学，利用辅助量子比特控制多体本征态叠加并提取相位信息，为量子计算机高效探测量子物质开辟新途径。
2023-09-11 cond-mat.quant-gas quant-ph
Quantum Metrology: Detection of weak forces using Schrodinger Cat resources
我们研究了简谐振子的非经典态（相干态的叠加）在灵敏力检测中的应用。我们发现，像压缩态的相干态的叠加允许在海森堡极限位移测量的检测。与具有相同平均光子数的单模叠加态相比，纠缠多个相干态的叠加提供了显著的优势。
2003-12-08 quant-ph
Realistic non-Gaussian operations scheme in parity detection based Mach-Zehnder quantum interferometry
本文理论分析了基于宇称检测的MZI在光子扣除、添加和催化等现实非高斯操作下的相位灵敏度，推导了统一Wigner函数，发现考虑成功概率后光子添加最具优势。
2022-04-16 quant-ph
Spin-dependent forces on trapped ions for phase-stable quantum gates and motional Schrodinger-cat states
用于捕获离子量子逻辑门的FIGH方案使用双色激光场通过“自旋相关力”将内部量子比特态与外部运动耦合。“我们在这种耦合中引入了一个新的自由度，降低了它对相位退相干的敏感性。我们证明了一个单一的捕获$^{111}$镉$^+$离子的双色自旋相关的力量，并显示所产生的“薛定谔猫”运动状态的相位相干性取决于光谱的光场的安排。这直接适用于多个离子上的纠缠门的操作。
2004-11-09 quant-ph
Quantum metrology with mixed states: When recovering lost information is better than never losing it
量子增强计量学可以通过使探针与辅助系统纠缠、使探针穿过干涉仪并且随后在探针和辅助系统两者上进行测量来实现。在概念上，这对应于执行具有（混合）探测状态的纯化的计量。我们通过量子费舍尔信息演示了如何设计混合态，其纯化是一个很好的量子资源。特别是，我们给出了混合状态的例子与纯化，允许（近）海森堡限制计量，并提供例子纠缠哈密顿可以产生这些状态。最后，我们提出了实现这些灵敏度所需的最佳测量和参数估计过程（即饱和量子Cramér-Rao界）。由于具有可比性的纯态通常很难产生，因此使用这种纠缠和测量辅助系统的方法可能会更容易。一个可能是这种情况的例子是原子干涉术，其中与光学系统的纠缠可能比产生非经典原子态所需的原子相互作用更容易工程化。
2015-09-21 cond-mat.quant-gas quant-ph
Testing quantum physics in space using high-mass matter-wave interferometry
量子叠加是量子理论的核心，但当它应用于像薛定谔的猫这样的宏观物体时，它挑战了我们对现实和时空的概念。到目前为止，量子理论的预测已经通过物质波干涉测量法得到了证实，其质量达到了$10^4\,$原子质量单位（amu）。新技术的迅速发展有望很快使量子理论的测试，大大提高测试质量，通过使用量子光学力学和高质量物质波干涉测量的新技术。这些实验可能会对量子理论的基础产生新的见解，对替代理论模型提出严格的限制，甚至发现量子物理学的偏差。然而，由于需要长时间飞行、超低振动和极高真空，在地球上进行此类实验可能很快就会面临主要限制。在这里，我们提出了一个简短的概述，最近的事态发展，对拟议的空间任务MAQRO，它有望克服这些限制，并执行物质波干涉测量的参数制度的数量级超出国家的最先进的实施。
2015-08-31 quant-ph
Matter-wave interferometry using a levitated magnetic nanoparticle
叠加原理是量子力学的奇异预言之一。尽管如此，它已被实验验证使用电子，光子，原子和分子。在这篇文章中，使用$20~$纳米悬浮铁磁FePt纳米粒子，一个奇特的全光自旋极化技术和物质波干涉，我们表明，可以创建一个介观空间薛定谔猫。此外，我们认为，离域波包之间的最大空间分离可以是$25~μm$，是显着大于对象本身。
2020-03-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Observation of a classical cheshire cat in an optical interferometer
最近的一个中子干涉测量实验声称证明了一种被称为“量子柴郡猫”\cite{Denkmayr2014}的矛盾现象。我们用一个等效的光学干涉仪再现和推广了这些结果。结果表明，光子穿过干涉仪的一个臂，而其偏振穿过另一个臂。然而，我们表明，这些实验结果属于量子和经典波动理论相吻合的领域;没有什么独特的量子关于这个柴郡猫的错觉。
2015-03-03 quant-ph
Non-stabilizerness and entanglement from cat-state injection
本文研究了在量子电路模型中注入猫态以同时引入非稳定性和纠缠的方法，证明其无法加速经典模拟，但能节省注入量子比特数量并在 Clifford 电路中诱导置乱动力学。
2023-09-01 quant-ph
From dual-unitary to quantum Bernoulli circuits: Role of the entangling power in constructing a quantum ergodic hierarchy
确定性经典动力系统有一个遍历的层次，从遍历通过混合，伯努利系统是“随机的硬币投掷”。对偶幺正电路是近年来被引入的具有遍历性质的多体不可积量子混沌系统的可解模型。我们扩展到包括一个假定的量子遍历层次的顶点是伯努利，在这个意义上说，单粒子和两粒子的可观测量的相关性消失在时空分离点。我们推导出一个条件的基础上的纠缠功率$e_p(U)$的基本两粒子酉积木，$U$，电路，保证混合，当最大化时，对应于伯努利电路。此外，我们显示，无论是分析和数值，如何本地平均超过随机实现的单粒子幺正，$u_i$和$v_i$，使积木是$U^\prime = (u_1 \otimes u_2 ) U (v_1 \otimes v_2 )$导致识别的平均混合速率主要由纠缠功率$e_p(U)$确定。最后，我们提供了几个，分析和数值，方法来构建双酉算子覆盖整个可能的范围内的纠缠功率。我们构造了一个耦合量子猫映射，它对所有的局部维数都是对偶幺正的，对奇数个局部维数是2-幺正的或完全的张量，并且可以用来构造Bernoulli电路。
2021-07-12 cond-mat.stat-mech hep-th nlin.CD
Quantum control methods for robust entanglement of trapped ions
实用量子计算的一个主要障碍是实现可扩展和鲁棒的高保真纠缠门。为此，量子控制已成为一种重要的工具，因为它可以使纠缠相互作用对噪声源具有弹性。然而，考虑到与鲁棒纠缠有关的工作的广度，可能很难为特定需求确定适当的量子控制技术。为此，我们试图通过提供非详尽的总结和批判性分析来巩固文献。量子控制方法分为两类：方案扩展到（i）自旋或（ii）运动退相干的鲁棒性。我们选择专注于使用微波和静态磁场梯度的$σ_x\otimesσ_x$ Molmer-Sorensen相互作用的扩展。然而，这里讨论的一些技术可能与其他捕获离子架构或物理量子位实现相关。最后，我们通过结合本文提出的几种量子控制方法，实验实现了对自旋和运动退相干同时具有鲁棒性的概念验证相互作用。
2022-06-19 quant-ph
Creation and manipulation of Schrödinger cat states based on semiclassical predictions
本文提出利用量子测量诱导逻辑门和半经典方法生成薛定谔猫态，证明输出态可表示为受最小扰动的类猫态，且与精确解的保真度超过0.99。
2025-07-15 quant-ph
Noncontextual versus contextual interferometry
Newcastle University（纽卡斯尔大学）；University of Bristol（布里斯托大学）；Linköping University（林雪平大学）
本文通过量子模拟逻辑扩展展示了单粒子干涉现象可通过经典方式重现，并指出Hofmann三路径干涉仪因违反Kochen-Specker不等式而具有量子本质。
2026-01-19 physics.hist-ph physics.optics quant-ph
Iterative $C_Z$-gate-based protocol for squeezed Schrödinger cat state engineering
ITMO University（ITMO大学）；SMARTS-Quanttelecom LLC（SMARTS-Quanttelecom有限责任公司）；Saint-Petersburg State Institute of Technology（圣彼得堡国立技术学院）；Research and Education Center of Photonics and Optical IT, ITMO University（ITMO大学光子学与光学信息技术研究与教育中心）
提出一种测量辅助门，通过非高斯小振幅压缩猫态辅助和量子非破坏纠缠操作及外差测量，生成高保真度、尺寸可控的压缩薛定谔猫态，并引入迭代外差条件 $C_Z$ 协议实现猫态放大。
2026-06-01 quant-ph
Non-Entangling Channels for Multiple Collisions of Quantum Wave Packets
我们考虑一维量子波包的多重碰撞。被研究的系统由一个不可穿透的壁和两个质量非常不同的硬核粒子组成。较轻的粒子在较重的粒子和壁之间反弹。这两种粒子最初都用窄的高斯波包表示。本文根据一种新的方法给出了这一问题的完全解析解。该方法的思想是将两粒子波函数分解成一个连续的叠加项（通道），使得每个通道内的多次碰撞不会导致两个粒子之间的后续纠缠。对于每个通道，两粒子波函数的时间演化完全由相应的经典点状粒子的运动决定，因此整个量子问题被简化为经典计算。基于上述方法的计算揭示了以下意想不到的结果：由于碰撞，两个粒子之间的纠缠首先随着时间的推移而增加，但随后它开始减少，当轻粒子变得太慢而无法赶上重粒子时完全消失。
2011-04-28 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Variational quantum state preparation for quantum-enhanced metrology in noisy systems
本研究利用QFI-Opt软件包模拟低深度变分量子电路，在退相干噪声环境下优化量子态制备以最大化量子Fisher信息，发现最优量子态可分为猫态、压缩态和直积态三种状态，为下一代量子传感器设计提供了重要指导。
2024-07-24 quant-ph
Universal Quantum Gate Set for Multi-Mode Schrödinger Cat States Stabilized by Non-Local Dissipation Engineering
University of Oslo（奥斯陆大学）；Norwegian National Security Authority（挪威国家安全局）
研究利用非局域耗散工程稳定多模薛定谔猫态实现通用量子计算，通过克尔非线性振荡器链及低维描述实现单比特控制，耦合稳定阵列实现纠缠操作，经数值模拟验证，确立其为通用玻色子量子计算潜在架构。
2026-10-28 quant-ph
Optical Schrödinger cat states generation using cubic phase resource state and beamsplitter
本文提出一种基于非对称分束器和三次相位资源态的光学方案，通过零差测量产生具有可控压缩度的薛定谔猫态，并进行了半经典分析与效率比较。
2025-04-25 quant-ph
Visibility-Engineered Multiparameter Sensing in Dispersive Quantum Interferometry: Identifiability, Noise Robustness, and Hardware Emulation
Instituto de Física, Universidade Federal de Goiás（戈亚斯联邦大学物理研究所）；Faculty of Civil Engineering and Mechanics, Kunming University of Science and Technology（昆明理工大学土木工程学院）；Instituto de Física de São Carlos, Universidade de São Paulo（圣保罗大学圣卡洛斯物理研究所）
该研究提出了一种色散量子热计量协议，通过非线性干涉仪同时估计逆温度和相互作用强度，分析了NOON、压缩真空和猫态在多参数量子传感中的鲁棒性与灵敏度权衡。
2026-08-17 quant-ph
Discrete-event simulation unmasks the quantum Cheshire Cat
结果表明，离散事件模拟准确地再现了单中子干涉测量实验的数据[T。Denkmayr { \sl等人}，国家通信5，4492（2014）]，并提供了量子柴郡猫效应的逻辑上一致的、无悖论的、因果解释，而没有援引中子及其磁矩分离的概念。用弱测量理论描述实验中子数据对于解开量子柴郡猫效应是无用的。
2017-07-13 physics.comp-ph quant-ph
Symmetry-protected many-body Ramsey spectroscopy: precision scaling and robustness
本文提出对称性保护的破坏性多体拉姆齐干涉测量，利用自旋猫态和匹配对称性，使测量精度接近海森堡极限，并系统分析其对噪声和实验不完美性的鲁棒性。
2025-09-10 quant-ph
Bringing Schrodinger's Cat to Life with Non-Equilibrium Respiration
在这项研究中，我们提出了一种基于非平衡效应的方法，通过使用马赫-曾德尔干涉型实验来产生宏观上可区分的量子态的叠加，称为薛定谔猫态。在相互作用图象中考虑了两个不同温度的热浴存在下，输入数态与克尔介质的相互作用，且不作马尔可夫假设。我们已经表明，在非平衡条件下的猫态的动力学的研究打开了一条道路，即使在高温极限的量子特性对环境的破坏性作用的鲁棒性。它被证实的相互影响的环境，远离平衡，开放系统，使它有可能恢复量子拍更长的时间间隔。此外，我们还探讨了环境的特征，如温度和欧姆，超欧姆或亚欧姆功能的光谱密度，可能会影响猫的活态或死态之间的振荡模式。
2020-03-23 quant-ph
Entangling dynamics from effective rotor/spin-wave separation in U(1)-symmetric quantum spin models
本研究揭示U(1)对称自旋模型中零动量与有限动量自由度分离机制，使幂律相互作用系统复现OAT模型动力学，定量解释自旋压缩与猫态生成，并推广至更广模型类别。
2023-02-18 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el quant-ph
Coherent Atom Transport via Enhanced Shortcuts to Adiabaticity: Double-Well Optical Lattice
相干原子输运的理论研究目前主要局限于具有简谐囚禁势的一维模型系统。在这里，我们研究这个重要的现象-一个先决条件的各种量子技术应用的基础上冷中性原子-在更复杂的物理环境。更具体地说，我们研究了快速原子输运的运动{\em双阱光学晶格}，其三维（非谐）的潜力是不可分离的$x-y$平面。首先，我们提出了特定的配置声光调制器，引起在这个平面中的任意方向上的移动晶格效应。然后，我们确定移动晶格的轨迹，使单原子运输使用两类量子控制方法：绝热性（STA）的捷径，这里利用的形式的逆向工程的基础上的二次动量动力学不变量的刘易斯-Riesenfeld型，和他们最近提出的修改称为增强STA（eSTA）。随后，我们通过数值求解相关的时间依赖性薛定谔方程来量化由此产生的单原子动力学，并通过评估各自的量子效率来比较STA和eSTA的传输效率。我们表明，-除了浅晶格的制度-eSTA方法始终优于其STA对应。该研究对基于碰撞纠缠双量子比特门的中性原子量子计算和通过引导原子干涉术的恒定均匀力的量子传感具有直接意义。
2022-07-09 quant-ph
Observing the "quantum Cheshire cat" effect with noninvasive weak measurement
自然界的一个常见概念，通常来自经典系统的经验，是物质的属性与物质共存。然而，在量子体系中，量子粒子本身及其物理性质可能处于空间分离状态，称为量子柴郡猫效应。虽然迄今为止已经有几个关于量子柴郡猫效应的观测报告，但所有这些实验都是基于一阶干涉测量和破坏性投影测量，因此由于测量引起的干扰而允许简单的解释，并且也受到基于经典波的琐碎解释。在这项工作中，我们报告了一个真正的实验观察的量子柴郡猫效应与非侵入性弱量子测量，最初提出的。弱测量探针的使用使我们能够在量子干涉仪中确定单光子的位置和非实体偏振态的位置。我们进一步阐明了量子柴郡猫效应的佯谬，即由测量结果或弱值直接得到的光子和偏振态跃迁振幅的量子干涉。
2020-04-16 quant-ph
Measurement-assisted non-Gaussian gate for Schrödinger cat states preparation: Fock resource state versus cubic phase state
本文比较了基于福克资源态与三次相位态的测量辅助非高斯门制备薛定谔猫态的效率，通过半经典映射解释输出，并揭示两者在保真度和成功概率上相当的参数范围。
2023-12-31 quant-ph
Hybrid cat-transmon architecture for scalable, hardware-efficient quantum error correction
本研究提出以cat量子比特为数据比特、transmon为辅助比特的混合量子计算架构，通过设计纠缠门支持薄矩形表面码纠错，数值验证其可大幅降低量子比特资源开销，为硬件高效的可扩展量子纠错提供理论方案。
2024-10-30 quant-ph
Concerning Quadratic Interaction in the Quantum Cheshire Cat Experiment
在2014年7月《自然通讯》的一篇论文中，Denkmayr等人声称已经使用中子干涉术实例化了所谓的量子柴郡猫实验。对这一主张至关重要的是弱值，它必须意味着量子柴郡猫解释，即，在他们的实验中，“中子和它的自旋在空间上是分离的”。虽然他们测量了量子柴郡猫解释的正确弱值，但没有得到相应的含义，因为正如我们所展示的，这些弱值是用二次和线性磁场Bz相互作用测量的。我们明确地表明，这些弱值意味着量子柴郡猫，如果Bz相互作用是线性的，然后我们展示了二次Bz相互作用如何破坏量子柴郡猫的影响，这些弱值。由于线性和二次Bz相互作用在这个实验中对中子强度的贡献相等，偏离弱值的影响是不可避免的。由于在这个实验中成功地使用弱值来计算弱Bz的中子强度，因此很明显，如果不考虑相应的相互作用强度，就不能从弱值进行本体论推断。
2015-11-04 quant-ph
Large array of Schrödinger cat states facilitated by an optical waveguide
利用光子结构的量子工程为量子光学和原子物理学提供了原子-光子相互作用的新能力，这最终可能导致集成量子器件。尽管在各种结构的快速发展，相干激发的原子的运动状态在光子波导中使用导模尚未得到证明。在这里，我们使用空芯光子晶体光纤的波导模式来操纵单原子在光纤内的谐波势的机械Fock态。我们创建了一个大的薛定谔猫态阵列，量子物理学的一个典型特征和量子信息处理和计量学的一个关键要素，约15000个原子沿光纤通过纠缠的电子状态与每个原子的相干谐振子状态。我们的研究结果为量子信息的研究和广泛的光子波导系统的模拟提供了一个有用的步骤。
2020-10-20 physics.atom-ph quant-ph
Sub Shot-Noise interferometric phase sensitivity with Beryllium ions Schroedinger Cat States
利用NOON量子态的干涉测量可以提供具有灵敏度缩放的无偏相位估计，如给定真实相移$θ$位于间隔$-π\leq θ\leq π$中的先验知识的$Δθ\sim 1/N_T$。该协议需要在$p$独立测量值之间（不均匀）分布总共$N_T = 2^{p}-1$粒子，并克服了之前提出的方法中存在的基本困难。我们证明了获得相位灵敏度击败经典的散粒噪声极限使用公布的概率实验检索到的薛定谔猫量子态包含高达N=6铍离子的创建的可能性。
2007-05-25 cond-mat.other quant-ph
Progress towards quantum-enhanced interferometry with harmonically trapped quantum matter-wave bright solitons
本文研究了具有附加谐波囚禁的准一维波导中超冷玻色子原子的吸引相互作用动力学。首先，我们准备系统在其基态，然后移动零的谐波陷阱和开关附近的陷阱中心的额外的窄散射势。在与势垒碰撞两次后，我们建议测量与初始条件相反的原子数。量子增强干涉测量与量子亮孤子使我们能够预测检测的散射电位的偏移与单粒子实验相比，精度大大提高。在未来的实验实现中，这可能导致测量由重力势中的小水平梯度引起的弱力-分辨率为几微米，主要由孤子的大小决定。我们的数值模拟的基础上严格证明有效的潜在的方法[物理评论快报。102，010403（2009）和Phys. Rev. Lett. 103，210402（2009）]。我们选择我们的参数，使证明的先决条件（孤子不能分裂，能量的原因）总是满足，从而探索一个参数制度无法通过Gross-Pitaevskii方程的平均场描述由于薛定谔猫态发生在多粒子量子动力学。
2016-11-01 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Flying-cat parity checks for quantum error correction
提出基于量子非破坏纠缠操作的“飞行猫”多量子比特宇称校验方法，分析了光子损耗引起的物理比特错误与测量错误的反相关权衡，并展示了其在子系统表面码容错计算、四面体纠缠态制备及量子密钥分发中的实际应用。
2024-06-04 quant-ph
Asymptotic optimality of twist-untwist protocols for Heisenberg scaling in atomic interferometry
用于量子精密测量的扭转-解扭协议由以下的一系列应用组成：1。单一非线性动力学（例如，自旋压缩或克尔非线性），2.参数化动态$U(ϕ)$（例如，集体旋转或相空间位移），3.步骤1的时间反转应用。已知此类协议可以产生允许海森堡缩放的状态，用于实验上可访问的$ϕ$估计量，即使非线性的应用时间比产生薛定谔猫态所需的时间短得多。在这项工作中，我们证明了扭转-解扭协议提供了最低的估计误差之间的量子精密测量协议，利用两个调用弱非线性演化和读出只涉及测量的自旋算子$\vec{n}\cdot \vec{J}$，渐近粒子数。我们考虑以下物理设置：由单轴扭转$J_{z}^{2}$产生的全对全相互作用（例如，相互作用的玻色气体），可区分的或玻色原子的恒定有限范围自旋-自旋相互作用（例如，俘获离子或里德伯原子或晶格玻色子）。在这些设置中，我们进一步表明，最佳的扭曲-untwist协议渐近实现各自的量子克拉美罗界的$85\%$和$92\%$。我们发现，如果twist-untwist协议可以无噪声地迭代为$L$层量子交替算符，则twist-untwist协议的误差可以减少$L$的因子而不增加自旋测量的噪声。
2022-04-13 cond-mat.quant-gas quant-ph
Entanglement, decoherence, and the measurement problem
纠缠薛定谔猫态在测量叠加的两态量子系统时立即获得，通常被认为是自相矛盾的，因为它似乎预测了两个宏观上不同的结果，例如活的和死的猫。然而，非局域干涉测量实验测试了所有相位的动量纠缠光子对，证明猫态不符合这种描述，也不矛盾。实验和理论都表明，它代表了其子系统之间两个非局部相干（即相位相关）统计相关性的叠加。这并不矛盾。标准量子理论严格地预测了这种状态的实验观察结果。两个子系统都不是叠加的，相反，子系统状态之间的相关性是叠加的。这解决了确定结果的问题。纠缠的非定域性质确保只有一个结果发生，而另一个结果不会同时发生，解决了爱因斯坦在1927年提出的问题。然后，发生的单一结果触发了一个不可逆的过程，导致对结果的宏观记录。这解决了量子测量问题。坍缩是由于纠缠而发生的，不需要特殊的坍缩公设。坍缩是标准量子物理学和宏观配准的不可逆性质的结果。
2022-06-08 quant-ph
Is the dynamical quantum Cheshire cat detectable?
本文探讨了如何检测Aharonov等人提出的动力学量子柴郡猫，提出通过添加正交态微小概率振幅偏置初始态以提供相位参考，从而在互无偏基中测量微小概率差异，并建议了光学偏振实验验证。
2024-07-18 physics.hist-ph quant-ph
