Implementations of Nonadiabatic Geometric Quantum Computation using NMR
几何相位由于其几何特性而具有一定的容错性，近年来在量子计算理论研究中得到了广泛的关注。到目前为止，只有一个绝热几何门的实验报告与核磁共振通过贝瑞相位。但它也有两个缺点：第一，Berry相的绝热条件使得这种门的速度很慢。第二，消除动态相位的额外操作。我们知道，几何相位既可以存在绝热（Berry相位），也可以存在非绝热（Aharonov-Anandan相位）。本文报道了利用核磁共振技术通过条件AA相实现非绝热几何门的首次实验结果。在我们的实验中，门可以做得更快，更容易，并消除了上述两个缺点。
2002-07-03 quant-ph
NMR C-NOT gate through Aharanov-Anandan's phase shift
最近，提出了利用NMR通过Berry相位（绝热循环几何相位）移位进行量子计算（Jones等人，Nature，403，869（2000））。这种几何量子门由于Berry相位的几何性质，有望对某些类型的错误具有容错性。本文给出了一种在动态无相位演化环上利用Aharonov-Anandan相移（非绝热循环相移）实现NMR C-NOT门的方案。在我们的方案中，门是非相干运行的，因此它受退相干的影响较小。并且，在该方案中，我们在获得几何相移时选择了零动态相位时间演化环，不需要采取任何额外的操作来消除动态相位。
2001-05-10 quant-ph
Optimizing NMR quantum information processing via generalized transitionless quantum driving
高性能的量子信息处理需要有效地控制不期望的散肩效应，这存在于现实的量子动力学中。为了解决这个问题，一个强大的策略是采用无跃迁量子驱动（TQD），其中添加额外的场来加速量子系统的演化，与自然退相干时间尺度相比，在短时间内达到所需的状态。在本文中，我们提供了一个实验研究的性能的广义方法TQD实现快捷方式的绝热核磁共振（NMR）。作为第一个讨论，我们考虑了含时旋转磁场中的单核自旋$\frac{1}{2}$系统。虽然绝热动力学违反了共振的情况下，TQD哈密顿被证明是强大的对共振，使我们能够模仿绝热行为，即使在一个快速的演变下的原始（绝热）哈密顿的共振配置。此外，我们表明，广义TQD理论需要更少的能源，与强度的磁场小于标准TQD所需的。作为第二个讨论，我们分析了单量子位绝热门的捷径的实验实现。通过采用广义TQD，我们可以提供可行的与时间无关的驱动哈密顿量，这些哈密顿量根据用于实现量子动力学的脉冲数进行优化。分析了绝热和广义TQD演化对典型消相干过程的鲁棒性。
2020-03-13 quant-ph
Comment on "Nonadiabatic Conditional Geometric Phase Shift with NMR"
我们澄清了基于绝热方案的并行扩展的非绝热方案不能实现量子计算的预期目标。
2002-08-18 quant-ph
Reply to Cen LiXiang, Li XinQi, and Yan YiJing: No adiabatic conditional geometrical phase shift
早在岑李严《论》出现之前，岑等人在《论》中提出的主要问题就已经解决了。评论提供的信息是有选择性和误导性的。
2002-09-09 quant-ph
Majorana representation, qutrit Hilbert space and NMR implementation of qutrit gates
我们研究了一个qutrit的Majorana几何表示，其中单位球面上的一对点表示它的量子态。给出了四重态的一种标准形式，其中每个态都可以通过$SO(3)$作用从单参数态族中得到。在马约拉纳球上对自旋为1的磁化强度的概念作了几何解释，该磁化强度在$SO(3)$下是不变的.此外，我们描述了几个量子门在马约拉纳图片和实验上实现这些门上的自旋1系统（NMR qutrit）在液晶环境中取向的行动。我们研究了在各种有用的量子操作下，代表quutrit状态的点对的动力学，并将它们与不同的NMR操作联系起来。最后，利用Gell Mann矩阵图像，我们实验实现了一个完全量子态层析成像方案。
2018-02-06 quant-ph
Geometric quantum gates in liquid-state NMR based on a cancellation of dynamical phases
将非绝热几何相位应用于量子计算的建议称为双环方法[S.- L. Zhu和Z. D. Wang，Phys.Rev.A { \bf 67}，022319（2003）]在液态NMR量子计算机中得到证明。使用自旋回波技术，原来的方法进行修改，使量子门实现在一个标准的高精度NMR系统的化学分析。我们证明了动力学相位被成功地消除，实现了一个单量子比特的量子门，虽然保真度不是很高。
2009-11-11 quant-ph
A Quantum Adiabatic Algorithm for Factorization and Its Experimental Implementation
我们提出了一个绝热量子算法能够因式分解的数字，使用更少的量子比特比肖尔的算法。我们在一个NMR量子信息处理器中实现了该算法，并在实验上对数字21进行了因式分解。数值模拟表明，运行时间仅与量子位数成二次方增长。
2008-08-14 quant-ph
Non-adiabatic geometrical quantum gates in semiconductor quantum dots
本文研究了用半导体量子点实现非绝热几何量子门。讨论了利用激子自由度的不同量子信息编码/操纵方案。利用Aharanov-Anandan几何相位可以避免依赖绝热Berry相位的绝热方案的局限性，在原理上可以实现快速几何量子门
2003-01-17 cond-mat quant-ph
Experimental investigation of a quantum Otto heat engine with shortcuts to adiabaticity implemented using counter-adiabatic driving
本文在NMR量子处理器上实验实现了基于反绝热驱动绝热捷径的量子奥托热机，通过纳入捷径成本的两种效率度量，证明其性能显著优于非绝热热机。
2024-12-28 cond-mat.stat-mech quant-ph
Geometrical Amplitude factors in the the adiabatic evolution
本文在具有虚本征值的厄米哈密顿量中引入并重新推导了几何振幅概念，证明绝热循环演化会产生纯几何起源的附加振幅因子，并以广义谐振子为例加以验证。
2025-05-05 quant-ph
Geometrical scheduling of adiabatic control without information of energy spectra
提出一种无需能谱信息的量子绝热最短时间路径协议，利用反绝热驱动设计参数调度，在横向场伊辛链和轴向次近邻伊辛模型上验证了其有效性。
2025-01-21 quant-ph
Decoherence of quantum states and its suppression in ensemble large-scale solid state NMR quantum computers
讨论了基于核自旋I = 1/2的P施主原子阵列的系综大规模固态NMR量子计算机中的退相干问题。本文认为，低温（< 0.1 K）退相干的主要机制是量子位共振频率随机调制的绝热过程，该过程由核自旋与基本原子、杂质顺磁原子以及杂质反磁原子的电子自旋相互作用的长期部分决定。它是由估计的允许浓度的磁性杂质和自旋温度，从而获得所需的消相干抑制。讨论了系综量子寄存器基态中随机相位误差的抑制。
2002-11-17 quant-ph
Design and application of robust rf pulses for toroid cavity NMR spectroscopy
我们提出了强大的射频（rf）脉冲，容忍的因素，在B1场的不均匀性，显着提高了潜在的环形腔谐振器的NMR光谱应用。基于最优控制理论，采用梯度上升脉冲工程（GRAPE）算法对点到点（PP）和酉旋转（UR）脉冲进行了激励、反演和重聚焦优化。此外，应用于绝热BIR-4 UR脉冲方案的优化参数化（OP）算法实现了超短（50微秒）脉冲，与标准实现相比具有可接受的性能。OP还发现了一类新的非绝热脉冲形状，在BIR-4框架内具有改进的性能。然而，没有一个OP-BIR 4脉冲与更普遍优化的UR脉冲竞争。新脉冲的优点在模拟和实验中得到了证明。特别是，这里提出的DQF COSY结果代表了使用环形探针的2D NMR光谱的第一个实施。
2010-11-29 physics.chem-ph quant-ph
Some prospects for ensemble solid-state NMR quantum computers
作为固态NMR量子计算机的系综方案，考虑了Kane的多量子位硅方案的扩展，该方案基于31个P施主原子沿条形门纵向排列。提出了这种系综量子计算机可能的平面拓扑结构。对输出NMR信号进行了估计，结果表明，对于N>=10^5个系综元素，每个系综元素涉及L~10^3个量子比特，标准NMR方法是可用的。作为低温退相干的主要机制，（<0.1K）时，考虑了核自旋超精细相互作用的久期部分与基本原子的电子磁矩以及偶极-偶极相互作用与相邻杂质原子的核磁矩决定的量子比特共振频率随机调制的绝热过程，它是由估计的允许浓度的磁性杂质和自旋温度，从而获得所需的消相干抑制。给出了两量子比特纠缠态的半经典退相干模型。作为固态系综量子计算机的另一种变体，本文还讨论了具有反铁磁有序电子自旋的细胞自动机的无门结构。
2003-06-01 quant-ph
Geometrical Rabi transitions between decoupled quantum states
一个周期性的扰动，如激光场不能诱导过渡矩阵元素为零的两个解耦状态之间的过渡。然而，我们表明，如果另外一些系统参数的变化是不稳定的，这样的过渡成为可能通过绝热变化引起的激发到其他状态。我们证明了两个解耦态之间的全振幅转移可以实现，更重要的是，系统的演化只取决于它在参数空间中的路径。然后，我们的技术提供了一个有价值的手段，研究非平凡的几何动力学通过辅助状态与大的能量分裂。
2008-09-17 quant-ph
Superadiabatic Control of Quantum Operations
绝热脉冲被广泛用于实现量子操作的鲁棒控制。我们介绍了一种新的绝热控制方法，使用超绝热质量或$Q$ -因素作为性能指标，设计强大的，高保真度的脉冲。这种方法允许量子控制方案的系统设计，以最大化给定可用控制资源的特定时间间隔内的酉操作的绝热性。绝热性，保真度和鲁棒性的脉冲之间的相互作用进行检查的情况下，单量子比特反转，超绝热脉冲被证明具有改进的鲁棒性控制错误。一个数值搜索策略的发展，以找到更广泛的类绝热操作，包括多量子位绝热幺正。我们通过设计控制波形来说明这种搜索策略的实用性，该控制波形自动地实现了模型NMR系统的双量子比特纠缠门。
2016-04-20 quant-ph
Nonadiabatic Transitions for a Decaying Two-Level-System: Geometrical and Dynamical Contributions
本文研究了由非厄米哈密顿量描述的衰减二能级系统的朗道-齐纳问题。使用超绝热基允许计算慢扫描极限下的非绝热跃迁概率P，而无需明确指定哈密顿量。发现P由一个“动力”因子和一个"几何“因子组成。前者仅由复绝热本征值E_（t）决定，而后者仅需知道各绝热本征态分量之比α_（+-）（t）。这两个因子可分为一个只依赖于复水平交叉点的普适因子和一个涉及E_（+-）（t）的全时依赖性的非普适因子。这一一般结果适用于Akulin-Schleich模型，其中初始上能级用阻尼常数$γ$阻尼。对于解析幂律扫描，我们发现当γ小于临界值gamma_c时，P的Stueckelberg振荡存在，当γ> gamma_c时，P的Stueckelberg振荡消失。这种行为的物理解释将通过使用阻尼谐振子。
2006-07-31 quant-ph
Non-adiabatic effect on the quantum heat flux control
在Hilbert-Schmidt空间中，利用全计数统计方法，给出了考虑非绝热效应的周期性环境调制下量子转移的一般公式。将该公式应用于在马尔可夫近似下与两个玻色子环境相互作用的非谐结模型，我们发现量子转移分为绝热（动力学和几何相）和非绝热贡献。这种扩展显示了量子转移的依赖性的非谐结的初始条件下调制之前，以及特征的环境参数，如相互作用强度和光谱密度的截止频率。我们表明，非绝热的贡献代表了回忆过去的调制，包括从初始条件的非谐结的过渡到稳定状态的调制的最开始确定的效果。这使我们能够调整调制的频率范围，从而我们可以通过设置非谐结的初始条件来获得对应于几何相位的量子通量。
2014-05-08 quant-ph
Geometry of the adiabatic theorem
基于Anandan和Aharonov等人提出的量子力学的几何结构，我们提出了一个简单的量子绝热定理的教学推导。我们选择只使用理解这种情况下的绝热定理所需的最小几何结构。
2012-06-08 quant-ph
Geometry of adiabatic Hamiltonians for two-level quantum systems
本文用平面曲线微分几何的方法给出了绝热区量子力学二能级系统相干动力学问题的表达式。我们表明，有一个自然的平面曲线对应的哈密顿系统的几何量有一个简单的物理解释。特别地，曲线的曲率具有非绝热耦合的作用。
2015-01-14 quant-ph
Evaluating holonomic quantum computation: beyond adiabatic limitation
基于对绝热极限以外系统的动力学分辨，对完整量子计算的光学方案的建议进行了评价。利用推转表象和规范变换方法精确求解了含时薛定谔方程。除了提供严格的确认holonomies的几何预测，持有理想的绝热情况下，动力学分辨率使人们能够精心评估的幅度的非绝热偏差，使量子计算引起的错误可以明确估计。
2002-08-18 quant-ph
Semiconductor-based Geometrical Quantum Gates
我们提出了一个完整的实施方案，即，基于半导体纳米结构的几何量子信息处理。我们的量子硬件由耦合的半导体宏原子组成，由超快脉冲激光脉冲序列寻址/控制。更具体地，逻辑量子比特被编码在具有不同自旋极化的激子状态中，并通过激光振幅的绝热时间控制来操纵。双量子位门是通过利用相邻量子点中激子之间的偶极-偶极耦合以几何方式实现的。
2003-02-13 quant-ph
Geometrically robust linear optics from non-Abelian geometric phases
我们构造了一个由玻色子系统生成的量子完整性的统一算符框架。对于一个系统的哈密顿量是双线性的创建和湮灭运营商，我们发现一个holonomy组只由一组选定的正交模式服从一个更强的版本的绝热定理。这种光子数独立的描述提供了更深的洞察力，以及计算的优势相比，标准的形式主义的几何相位。特别是，量子完整性和线性光网络之间可以得出很强的类比。这种关系提供了一个明确的配方，任何线性光量子计算可以在绝热或非绝热几何相位方面的几何鲁棒性。
2022-04-07 physics.optics quant-ph
Nonlinear Quantum Evolution Equations to Model Irreversible Adiabatic Relaxation with Maximal Entropy Production and Other Nonunitary Processes
本文首先讨论了作者在不可逆性和热力学的完全量子理论的框架下，针对单个孤立或绝热粒子、量子比特或量子双态提出的最大熵产生/最陡熵上升非线性演化方程的几何结构和主要数学特征，最近又被其他作者重新发现。非线性方程生成一个动力学群，而不仅仅是一个半群，提供了任何非平衡密度算子向平衡的不可逆保守松弛的确定性描述。它满足一个非常严格的稳定性要求，相当于热力学第二定律的Hatsopoulos-Keenan声明。然后，我们研究的形式的演化方程，我们提出来描述多体孤立或绝热系统。这取决于新的非线性投影，定义了我们解释为整个系统的能量和熵的“局部感知”的局部算子。在恒定的局部感知能量下，每个组分粒子沿着局部感知熵的最陡增加方向贡献独立的局部趋势。它保存了本地感知的能量和整体能量，并满足强可分性和非信令条件，即使本地的演变并不独立于现有的相关性。最后，我们展示了如何的几何结构可以很容易地导致其他相关的模型，如非酉等熵演化所需的系统的绝热可用性的充分提取。
2009-07-11 quant-ph
Non-Abelian geometrical control of a qubit in an NV center in diamond
我们提出了一种在金刚石中带负电荷的氮空位中心实现光学量子比特旋转的方法。量子比特在相对较低的温度极限下被编码在基态简并态中。旋转过程的基本思想是绝热通道中的非阿贝尔几何相位，它是由两个简并暗态之间的非绝热跃迁产生的。的可行性是基于成功的模型NV中心作为一个激发的双重四能级原子。
2012-07-09 quant-ph
Non-Abelian Geometrical Phase for General Three-Dimensional Quantum Systems
研究了三维希尔伯特空间中任意量子系统的绝热$U(2)$几何相位。在不实际求解瞬时哈密顿量的全本征值问题的情况下，得到了非阿贝尔几何相出现的充分必要条件。明确构造了具有$\xC P^2$结构的系统的参数空间。本文的结果适用于自旋$j=1$系统的任意多极相互作用哈密顿量$H=Q^{i_1,\cdots i_n}J_{i_1}\cdots J_{i_n}$及其线性组合。特别是它表明，核四极哈密顿量$H=Q^{ij}J_iJ_j$实际上导致非阿贝尔几何相位$j=1$。这个系统，玻色子，是时间反演不变的。因此，它不能支持阿贝尔绝热几何相位。
1996-08-20 hep-th quant-ph
Comment on Nongeometric Conditional Phase Shift via Adiabatic Evolution of Dark Eigenstate
在最近的一封信[Phy。Rev. Lett. 95，080502（2005）]，声称基于既不是动力学的也不是几何的波函数的新型量子力学相位，发现了用于量子计算的新型相位门。这个阶段的起源是一个黑暗的状态的绝热演化。我想指出，这些说法是有问题的。所谓的新相位门是基于一个相位，这并不是什么新鲜事，但已经知道了几十年。它是没有物理意义的东西，也是不可观察的。也有人指出，[quant-ph/0509150 v1][Phy. Rev. Lett. 95，080502（2005）]是不正确的，并且相位是已知的几何相位。在这里，我们提出了一个完全不同的论点。
2007-07-24 quant-ph
Relativistic Adiabatic Approximation and Geometric Phase
本文对与电磁、引力和任意标量势最小耦合的Klein-Gordon场，发展了量子绝热近似的相对论模拟。计算了相应的绝热动力学相和几何相。本文介绍的方法避免了在Klein-Gordon方程的解空间上使用内积。在相对论朗道能级问题和旋转宇宙弦的分析中，证明了它的实用优势。
1998-07-01 hep-th quant-ph
Robustness against parametric noise of non ideal holonomic gates
用于量子计算的完整门通常被认为对某些类型的参数噪声具有鲁棒性，这种鲁棒性的动机是在绝热极限中实现的变换的几何特征。另一方面，当接近绝热极限时，退相干的影响预计将变得越来越相关。从Florio等人[Phys.Rev.A73，022327（2006）]描述的系统出发，在这里我们讨论非理想完整门在有限操作时间的行为，即，在达到绝热极限之前。我们考虑了几种参数噪声模型，并研究了有限时间门的鲁棒性。所得到的结果表明，有限时间门提出了一些效果的干扰所引入的噪声模仿标准的完整门的几何抵消效果的抵消。然而，仔细分析的结果得出的结论是，这些影响是有关的动力学，而不是几何特征。
2007-05-09 quant-ph
Broadband excitation by method of double sweep
本文介绍了用双扫描法设计高分辨核磁共振宽带激发脉冲的方法。我们首先展示了一个脉冲序列的设计，产生宽带激发的布洛赫球赤道与相位线性分散的频率。我们展示了如何通过两个绝热反演（扫描）之间的嵌套自由演化来重新聚焦这种线性色散。然后，我们将展示如何将这种结构推广到激励任意大带宽，而不增加峰值射频幅度，并通过纳入更多的绝热扫描。最后，我们展示了如何基本的设计，然后可以被修改，以提供一个宽带$x$旋转在任意大的带宽和有限的射频幅度。显示了$99.5\%$ D $_2$ 0样品中残余HDO信号的实验激发曲线作为共振偏移的函数。激发的应用显示为丙氨酸标记样品中的$^{13}$ C激发。
2016-11-27 quant-ph
Global Control Methods for GHZ State Generation on 1-D Ising Chain
我们讨论了如何准备一个伊辛链在GHZ状态下使用一个单一的全球控制字段。该模型不要求自旋是可单独寻址的，并且适用于量子系统，例如光晶格中的冷原子、一些液态或固态NMR实验以及许多纳米尺度的量子结构。我们证明了GHZ态总是可以从某些容易制备的初始态通过绝热通道渐近到达，并且在一定条件下可以保证有限时间可达性。为了提供一个参考有用的未来的实验实现三种不同的控制策略来实现的目标，绝热通道，李雅普诺夫控制和最优控制进行了比较，并讨论了它们的优缺点，特别是在现实的缺陷，如不完善的初始状态准备，系统的不均匀性和失相的存在。
2010-07-27 quant-ph
Adiabatic quantum decoherence in many non-interacting subsystems induced by the coupling with a common boson bath
在开放量子系统理论框架下，研究了玻色子场耦合多体自旋系统的量子绝热退相干。我们推广了传统的自旋玻色子模型，通过考虑一个系统-环境相互作用的哈密顿量，它代表了一个分区的非相互作用的子系统，并突出了集体的相关性，出现专门由于与一个共同的环境的耦合。值得注意的是，这个简单的、精确可解的模型包含了多体开放量子系统的相关方面，并具有当尺寸扩展到宏观水平时出现的微妙的量子效应。我们推导出一个解析表达式的密度矩阵的时间依赖性，而不假设粗粒化。所得到的退相干函数是本征选择性的，并且是一个复指数，其指数具有引入类似于自旋玻色子模型中的衰变的实部。相反，虚部取决于整个分区的量子数和几何形状，并且不反映系统温度。出于在固态NMR的退相干，我们应用的理论结果的偶极耦合自旋对在一个共同的声子浴接触的分区，使用典型的参数的水合盐。该建议允许估计的退相干时间尺度的系统物理常数。作为一个显著的新颖性，退相干函数相位依赖于整个样本的本征值分布。它起着主导作用，掩盖了与浴热状态相关的机制。最后，我们应用该方法描述了“魔术回波”核磁共振反转实验中的退相干现象。我们发现，系统-环境的相关性解释了起源的不可逆性，和退相干率值和它的依赖于偶极频率，是非常相似的实验。
2021-10-19 cond-mat.stat-mech quant-ph
Role of Non-stoquastic Catalysts in Quantum Adiabatic Optimization
非随机催化剂哈密顿算子在量子绝热优化中提供一致的量子加速的可行性仍然是一个悬而未决的问题。无限程铁磁$p$ -自旋模型是一个罕见的例子，表现出指数优势的非随机催化剂在其随机对应。我们重新审视这个模型，并注意到如何在基态波函数的增量变化给出了一个指示，如何非随机催化剂提供了一个优势。然后，我们构建了两个新的例子，表现出优势的非随机催化剂的随机催化剂。第一个是另一个无限范围模型，只有2-本地，但也表现出指数优势，第二个是一个几何本地伊辛的例子，表现出越来越大的优势，我们研究的最大系统大小。
2019-04-26 quant-ph
Application of Geometric Phase in Quantum Computations
几何相位在大量的光学和核实验中得到了证实，它是在所谓的完整量子计算机模型（HQCM）中实现量子计算的有效工具。该模型被看作是一个具有绝热演化规律和有限个能级的外驱动量子系统。相应的演化算符代表HQCM的量子门。在能级与时间无关的条件下，即在系统的转动绝热演化条件下，给出了单量子比特和多量子比特量子门的显式表达式.本文还讨论了Caldeira-Legett型模型（单量子比特门）和自旋3/2四极NMR模型（双量子比特门）的非绝热类几何相位在量子计算中的应用。这两个模型的通用量子门推导。在这两种情况下的通用量子门的建设的可能性。
2007-07-04 quant-ph
Counterdiabatic driving for long-lived singlet state preparation
针对绝热制备长寿命单重态速度慢的问题，本文采用反绝热驱动实施更快的非绝热操控，并通过 NMR 实验证明其可在更短时间内获得更强的 LLS 序。
2023-06-28 physics.chem-ph quant-ph
From the adiabatic theorem of quantum mechanics to topological states of matter
近年来，拓扑物态研究引起了人们极大的兴趣，本文主要介绍拓扑物态的理论基础。本文从几何角度提出的量子力学的绝热定理出发，引入TSM概念，根据其全局几何特征，区分了在非相互作用系统和平均场超导体中分别具有代表性的带隙多体基态。这些分类功能的拓扑不变量定义的绝热曲率这些散装绝缘系统。本文在K-理论的框架下综述了TSM在所有对称类中的一般分类。此外，我们概述了如何相互作用和无序可以包括到TSM的理论框架，通过重新制定相关的拓扑不变量的单粒子格林函数和通过引入扭曲的边界条件，分别。最后，我们整合领域的TSM到一个更广泛的背景下，区分TSM的拓扑秩序的概念，已被引入研究分数量子霍尔系统。
2013-02-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Measuring the Adiabatic Non-Hermitian Berry Phase in Feedback-Coupled Oscillators
几何Berry相位是理解循环绝热演化下量子态行为的关键。当推广到具有增益和损耗的非厄米系统时，Berry相位可以变得复杂，并且不仅应该修改状态的相位，而且还应该修改状态的振幅。在这里，我们进行了第一次实验测量的绝热非厄米Berry相位，探索一个最小的两个网站$\mathcal{PT}$对称哈密顿量的启发Hatano-Nelson模型。我们通过将其动态映射到一对基于实时测量的反馈耦合的经典振荡器的动态来实现这种非厄米模型。正如我们通过实验验证的那样，绝热非厄米Berry相位是一种纯粹的几何效应，即使所有本征能量都是实数，它也会导致参数空间内的非周期路径的振幅显著放大和阻尼。我们进一步观察到一个非厄米模拟的Aharonov-玻姆螺线管效应，观察放大和衰减时，环绕一个区域的破$\mathcal{PT}$对称性，作为一个源的虚通量。该实验证明了非厄米特系统所特有的几何效应的重要性，并为进一步研究合成超材料中的非厄米特和拓扑物理铺平了道路。
2022-05-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.other physics.class-ph
A geometrical description of non-Hermitian dynamics: speed limits in finite rank density operators
本文利用非厄米动力学保持密度算符秩的特性，开发了一个几何框架来描述其时间演化，通过识别正交的相干与非相干方向优化非厄米驱动的成功率，并推导出非厄米哈密顿量速度极限的紧致界限及其显式表达式。
2025-04-25 quant-ph
Brachistochrone Non-Adiabatic Holonomic Quantum Control
在量子控制中，几何运算可以提供额外的一层鲁棒性来对抗控制误差。然而，传统的非绝热完整量子计算（NHQC）是有限的事实，所有的操作需要完全相同的演化时间，即使是小角度旋转。此外，NHQC限制的驱动部分的哈密尔顿严格覆盖一个固定的脉冲区域，使其敏感的控制误差。在这里，我们提出了一种非传统的方法NHQC，称为臂时NHQC，绕过这些限制。具体而言，使用B-NHQC，非阿贝尔几何门可以通过遵循最速曲线进行时间优化，从而最大限度地减少环境退相干的影响。此外，我们证明了B-NHQC与合成脉冲兼容，这可以进一步增强对脉冲误差的鲁棒性。对于基准测试，我们提供了一个彻底的分析，在实验条件下的B-NHQC的性能，我们发现，门误差可以减少多达64%相比，NHQC。
2021-02-27 quant-ph
A Non-Oracle Quantum Search Algorithm and Its Experimental Implementation
Grover的算法取得了巨大的成功。但是由于Grover的Oracle，量子搜索算法仍然不是完整的算法。我们关注这个问题，并在绝热模型中提出了一种新的量子搜索算法。我们分析了量子搜索算法中的一般困难，并展示了如何在本算法中解决这些困难。该算法可以处理单解和多解的搜索而无需修改。我们还在NMR量子计算机上实现了该算法。这是第一个进行真正的量子数据库搜索而不是标记态搜索的实验。
2008-09-03 quant-ph
Suppressing nonadiabatic transitions during adiabatic generation of highly entangled states in bosonic Josephson junctions
研究了玻色子约瑟夫森结中绝热产生类猫态（不同大小猫态的叠加）和自旋压缩态过程中非绝热跃迁的抑制。为了使绝热误差最小化，我们使用量子绝热速降线，这使我们能够在给定的条件下跟踪参数空间中的几何有效路径，而不需要额外的条款。对于类猫态的产生，由于宇称守恒，避免了与临界点处的能隙闭合相关的量子几何张量的发散。所得到的参数表是平滑的和单调递减的曲线。使用这些时间表提供了减少的时间来产生类猫态和自旋压缩态。
2019-09-30 cond-mat.quant-gas quant-ph
Some Aspects of Classical and Quantum Phases
我们在绝热玻恩-奥本海默背景下研究经典和量子相位。这些包括一个经典的天文案件，一般的双重描述的阶段，一个新的“Parabel”连接到散射Berry阶段和它的决议和各种阐述的拓扑/几何/非阿贝尔阶段。
2009-07-09 quant-ph
Exact solutions and magnetic monopoles in adiabatic three level systems
研究了受激拉曼绝热通道中三能级系统中与薛定谔方程相关的几何相位。我们明确地解决了一个对偶模型，其中的脉冲施加在违反直觉和直觉的顺序。我们发现，当脉冲面积有限时，会产生一对带相反电荷的磁单极子，导致末态粒子数的振荡。相移的应用包括例如量子计算中的相位门、量子密码学中的相位操纵和量子干涉中的相位相互作用。
2020-04-14 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Quantum geometry and adiabaticity in molecules and in condensed matter
本文研究了绝热演化中一般可观测量的量子几何修正项，并利用量子几何为分子和凝聚态物质中的极化率、红外张量、旋转 g 因子及磁化率等可观测量给出了比 Kubo 公式更紧凑的推导与表达。
2025-05-07 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Observation of the ground-state-geometric phase in a Heisenberg XY model
几何相位在各种量子现象中起着核心作用，特别是在凝聚态物理中。最近，它表明，这一基本概念表现出连接到量子相变的系统经历了一个定性的变化，在基态时，在其哈密顿量的控制参数是不同的。在这里，我们报告的第一个实验研究使用几何相位作为拓扑测试的基态的量子跃迁的海森堡XY自旋模型。使用NMR干涉术，我们测量几何相位不同的绝热电路，不通过点的简并。
2010-11-12 quant-ph
High fidelity universal set of quantum gates using non-adiabatic rapid passage
数值模拟结果表明，一类非绝热快速通道扫描首先在1991年实验实现，应该能够实现一套通用的量子门G_{u}，高保真度操作。构成G_{u}的门是Hadamard门和NOT门，以及相位门、π/8门和受控相位门的变体。通过证明G_{u}可以构造由Hadamard门、相位门、π/8门和受控非门组成的普适集合，证明了G_{u}的普适性。提供扫描参数值，模拟指示扫描参数值将在G_{u}中产生不同的门，并且对于扫描参数值，门错误概率P_{e}满足：（i）对于单量子位门，P_{e} < 10^{-4};以及（ii）对于修改的受控相位门，P_{e} <1.27 × 10^{-3}。此类扫描是非复合的，并产生可控的量子干涉效应，使G_{u}中的门能够在保持高保真度的同时进行非相干操作。这些干涉效应已经使用NMR观察到，并且先前已经示出了这些快速通道扫描如何可以应用于使用电场的原子系统。在这里，我们展示了如何将这些扫描可以应用到超导电荷和磁通量子比特系统。模拟表明，这些快速通道扫描产生的通用门G_{u}集显示出作为量子计算容错方案的可能元素的希望。
2008-11-25 cond-mat.supr-con quant-ph
Securing coherence rephasing with a pair of adiabatic rapid passages
相干重定相是使用基于回声的策略的量子存储协议中的重要步骤。本文分析了在非均匀加宽系综中，两个绝热快速通道（ARP）是如何使原子相干态重相的。我们认为这两种情况下的光学和自旋相干性，由光学或射频（RF）的ARPs，分别重新定相。我们展示了如何在一个双回波计划的两个ARP组成的重相序列是等同于身份运营商（任何状态都可以恢复），只要满足一定的条件。我们的数学处理的ARP导致一个非常简单的几何解释内的布洛赫球，允许视觉理解的复相过程。我们还确定了确保重新定相的条件，发现光学或RF ARP场的相位在序列保持叠加态相位的能力中起着关键作用。这解决了光学ARP和射频ARP之间的差异，因为在前一种情况下不容易保证场相位控制。我们还提供了一个定量的比较$π$脉冲和ARP重组效率，后者的优越性。我们实验验证我们的分析结论，通过射频ARP重定相序列上进行的稀土离子掺杂的晶体Tm $^{3+}$：YAG，感兴趣的量子存储器。
2013-02-20 quant-ph
Quantum geometrical effects in non-Hermitian systems
Advanced Institute for Materials Research (WPI-AIMR), Tohoku University（东北大学先进材料研究所）；Max Planck Institute for the Science of Light（马克斯·普朗克光科学研究所）；Department of Physics, Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg（埃尔朗根-纽伦堡大学物理系）
研究非厄运系统中量子几何效应与物理可测量现象的关系，通过绝热势和Wannier态局域化解释系统行为，并实验测量非厄运量子度量。
2026-03-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
The quantum adiabatic algorithm suppresses the proliferation of errors
本研究分析了量子绝热算法中单个错误事件的增殖，利用张量网络方法数值证明绝热过程的内禀性质能有效限制几何局域哈密顿量演化中的错误放大，表明即使存在单个错误事件低能态仍可达，与典型量子电路中的错误传播结果不同。
2024-04-23 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el physics.atom-ph
Large geometric phases and non-elementary monopoles
简并在光谱中的一个磁输运量子系统是重要的，以确定几何相位因子，并可以解释为磁单极子。我们调查的机制，约束作用于系统，有关的局部对称性，可以创建任意大的电荷。这些电荷与简并度的不同几何形状有关。给出了计算电荷的显式方法和几个实例。
2004-04-30 quant-ph
Topological phases in adiabatic and nonadiabatic driven systems
本文研究了交流光场驱动的非平衡量子系统的几何和拓扑性质。我们考虑两个隧道耦合自旋量子比特驱动的空间均匀或非均匀的交流场。我们的分析是一个扩展的经典模型介绍了Berry与他除了空间自由度。我们计算了Berry和Aharonov-Anandan的几何相位，并讨论了不同场参数对几何性质的影响。我们还讨论了与不同的驱动制度的拓扑性质，并表明，通过调整不同的参数，可以诱导拓扑相变，即使在非绝热制度。
2013-03-19 cond-mat.mes-hall math-ph math.MP
Quantum Holonomies for Quantum Computing
完整量子计算是一种全几何的量子信息处理方法。在HQC策略中，信息被编码在哈密顿参数族的退化特征空间中。幺正量子门的计算网络是通过在控制流形中沿回路动态地驱动哈密顿参数来实现的。通过适当地设计这样的环，基础丛几何结构的非平凡曲率产生酉变换，即，实现所需酉变换的完整性。通用QC所需的条件是由控制流形上的非阿贝尔规范势（连接）的曲率来表示的。鉴于它们的几何性质，完整门对几种扰动和缺陷是鲁棒的。这一事实，以及绝热的方式，其中执行门，使在原则上HQC的一个有吸引力的方式向通用容错QC。
2001-03-19 hep-th quant-ph
Quantum simulation of a system with competing two- and three-body interactions
量子相变发生在零温度下，当一个哈密顿量的基态经历一个控制参数的函数的定性变化。我们考虑一个特别有趣的系统与竞争的一个，两个和三体相互作用。根据这些相互作用的相对强度，系统的基态可以是一个产物态，也可以表现出真正的三重纠缠。我们在核磁共振量子模拟器中模拟了这样一个系统，并观察了不同的基态。通过改变一个耦合常数的强度，我们将系统从一个基态推到一个性质不同的基态。我们表明，这些基态可以区分和观察到的自旋或合适的纠缠证人的期望值之间的相关性，它们之间的转换。
2010-03-05 quant-ph
