Superradiance as a Source of Collective Decoherence in Quantum Computers
我们认为，超辐射（集体发射）由于量子比特态的辐射耦合的结果在非本地噪声，从而引入了一个错误源，不能使用当前的容错量子计算模型进行校正。
2014-07-01 quant-ph
Decoherence and dephasing in spin-based solid state quantum computers
我们讨论了各种固态系统中的消相干的操作定义。特别是，我们回顾，在基于自旋的固态量子计算的背景下，引入$T_1$和$T_2$描述退相干在一个两能级系统。我们提供了一个视角，最近的实验涉及操纵自旋相干半导体，并讨论具体的退相干和退相问题，电子自旋为基础的量子点量子计算机架构。
2001-09-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Reducing decoherence in quantum computer memory with all quantum bits coupling to the same environment
量子计算机存储器中的退相干由于不可避免的耦合到外部环境进行检查。我们假设所有量子位（量子位）与相同的环境相互作用，而不是假设不同的量子位有不同的环境。结果表明，量子位是集体退相干的。对于某些类型的纠缠输入态，即使量子比特与环境相互作用，在存储器中也不会发生退相干。基于这种现象，提出了一种减小集体退相干的方案。我们还讨论了这种退相干模型的量子测量的可能影响。
1998-02-02 quant-ph
Simulating the Effect of Decoherence and Inaccuracies on a Quantum Computer
量子计算机是一种新型计算机，可以非常有效地解决诸如因子分解和数据库搜索等问题。量子计算机的实用性受到两种不同类型的误差的影响，退相干和不准确。在本文中，我们显示的量子计算机，同时考虑退相干和不准确的模拟结果。我们模拟电路的因素的数字15，21，35和57以及电路使用数据库搜索来解决电路满意度问题。我们的模拟表明，对于一台噪声保持在π/4096以下且退相干率为10 ^-6的俘获离子量子计算机，其每门的错误率约为10 ^-6。这是一个重要的界限，因为之前的研究已经表明，如果错误率为10^-6量级，量子计算机可以比经典计算机更有效地进行因子分解。
1998-04-16 quant-ph
Decoherence, Control, and Symmetry in Quantum Computers
在这篇论文中，我们描述了避免退相干的有害影响，同时仍然允许计算的量子信息的方法。本论文第一部分讨论的方法的基本思想是利用退相干机制的对称性来找到量子信息的鲁棒编码。介绍了量子计算机中使用无退相干信息的稳定性、控制和方法，特别强调了由于系统与其环境之间的集体耦合而产生的退相干。这种集体消相干无消相干编码的通用量子计算证明。严格的定义控制和使用编码的普遍性在量子计算机的解决。给出了基于离子阱和交换的量子计算机中编码普适性门的显式构造。在论文的第二部分，我们研究了具有纠错性质的物理系统。我们研究系统，可以存储量子信息在他们的基态，这样的消相干过程被禁止通过能量学。提出了基态为量子检错码的超相干系统理论，描述了一个自旋梯，其基态具有检错和纠错性质。最后，我们讨论自然容错量子计算。
2003-05-05 quant-ph
Decoherence of solid-state spin qubits: a computational perspective
本综述从计算视角出发，介绍第一性原理模拟及簇方法在固态自旋量子比特退相干研究中的应用，助力新型量子平台设计与下一代量子技术发展。
2025-03-20 quant-ph
Decoherence in quantum walks and quantum computers
退相干是实现大规模量子计算机的主要障碍。人们已经设计出巧妙的方法来克服退相干，但它们的成功仅被证明适用于过于简化的系统-环境相互作用模型。在面对更现实的模型时，这种方法是否可靠是一个基本的悬而未决的问题。在这篇部分教学文章中，我们使用\emph{quantum walks}语言研究了量子信息处理的两个玩具模型。退相干以3种方式结合-通过耦合到有噪声的“投影测量”系统，以及通过耦合到振荡器和旋转浴。
2007-11-09 quant-ph
Numerical Simulation of Decoherence-control Processes in Quantum Computers
使用量子比特与环境相互作用的演化的数值模拟，我们表明，量子错误检测和校正可以有效地工作，即使在恢复过程中引入错误。
2001-10-17 quant-ph
Effects of Loss and Decoherence on a Simple Quantum Computer
我们研究了损耗（振幅阻尼）和退相干（相位阻尼）对一个简单的量子计算机的性能的影响，它解决了一位Deutsch问题。这台机器的组成部分是分束器和非线性光学克尔盒，但误差主要来自后者。我们开发的模型来描述这些错误对量子光学Fredkin门的影响。结果被用来分析在一个完整的量子计算机可能的纠错策略。我们发现，由于损失的错误可以完全避免适当的设计技术，而退相干可以部分处理使用投影误差校正。
1996-02-27 quant-ph
A Magnetic Resonance Realization of Decoherence-Free Quantum Computation
我们报告的实现，使用核磁共振技术，第一个量子计算机，可靠地执行强退相干的存在下的算法。这台计算机基于一种量子错误避免代码，可以防止一类多量子比特错误。该代码将两个无消相干的逻辑量子比特存储在四个有噪声的物理量子比特中。计算机成功地执行格罗弗的搜索算法中存在任意强工程退相干。没有消相干保护的控制计算机在同样的条件下总是失败。
2003-09-24 quant-ph
Mechanisms of irreversible decoherence in solids
核磁共振（NMR）中的重聚焦序列在原理上可以逆转闭合系统在久期偶极哈密顿量下的相干演化。我们使用这种实验策略来研究不可逆退相干对单晶水合盐中信号幅度衰减的影响，其中核自旋系统包括在水合水质子自旋的集合中，每个对中具有强耦合，并且与其他对的耦合弱得多。我们研究了衰减时间随温度、晶体取向与外加磁场和射频脉冲幅度的实验响应。我们发现，所观察到的衰减的重定域信号可以解释由两个独立的机制：（a）下的非长期条款的逆转哈密顿量的演变，和（b）的内在机制具有不可逆的退相干的属性与量子环境的耦合诱导。为了表征（a），我们将实验数据与人工封闭自旋系统的重定域NMR信号的数值计算进行比较。为了描述（b），我们使用了一个与声子池耦合的自旋对的不可逆绝热退相干模型，该模型允许评估退相干时间的上限。该模型既考虑了所观察到的退相干时间对自旋环境哈密顿量的本征值的依赖性，又考虑了对样品温度的独立性。这个结果，然后，支持绝热退相干引起的偶极-声子耦合的解释所观察到的不可逆衰减的回复NMR信号在固体中。
2017-04-20 quant-ph
Models of Quantum Computers and Decoherence Problem
描述了多维量子图灵机和量子线路等量子计算机的数学模型，讨论了它与晶格自旋模型的关系。如果想要建造量子计算机，必须解决的主要开放问题之一是由于与环境耦合而引起的退相干。我们提出了一个可能的解决方案，这个问题通过使用控制系统的参数。这个建议是基于随机极限近似下自旋玻色子哈密顿量的分析。
1999-02-15 quant-ph
Vibrational Decoherence in Ion-Trap Quantum Computers
退相干研究的一个有吸引力的建议，实际实现的量子计算机的基础上捕获的离子。重点讨论了离子振动引起的退相干，并与离子激发态的自发发射引起的退相干进行了比较。利用振动激发和离子内电子激发在时间尺度上的巨大差异，使计算变得易于处理。由于后者快了几个数量级，因此使用绝热近似将它们积分出来，并找到离子的电子态演化为不存在振动耦合时的包含概率P（t），以及离子演化为任何状态的概率。退相干时间是在零温度和任何数量的离子N在计算机中找到的。比较与自发发射退相干，并讨论了陷阱电压和其他参数应如何缩放与N的影响。
1998-03-25 quant-ph
Decoherence Rates in Large Scale Quantum Computers and Macroscopic Systems
从量子比特数N变大时的保真度角度研究了量子计算机中的马尔可夫态退相干效应。得到了用马尔可夫弛豫元和系统涨落算符乘积的期望值表示的退相干时标的一般表达式，该表达式也可用于研究玻色凝聚和超导体等宏观系统的退相干.一个标准的电路模型的量子计算机，涉及三态λ系统离子量子比特被认为是，量子比特通过捕获势定位在周围分离的位置。量子比特的质心振动充当了一个水库。相干的一个和两个量子比特门控过程由寻址特定量子比特的时间相关的局部化经典电磁场控制，两个量子比特门控过程由腔模辅助装置促进，其允许量子比特之间的状态交换。通过适当地选择参数，我们发现退相干时间基本上与N无关。
2005-07-25 quant-ph
Quantum Computers and Decoherence: Exorcising the Demon from the Machine
退相干是量子计算机实现的主要障碍。直到最近，人们还认为量子纠错码是解决退相干问题的唯一完整方案。在这里，我们提出了一种替代方案，它是基于一个消相干的子空间编码和应用程序的强大和快速的脉冲的组合：“编码的再耦合和再耦合”（ERD）。这种替代方案的优点是编码开销较低（每个逻辑量子比特只有两个物理量子比特就足够了），并且直接应用于许多有希望的量子计算机实验实现方案。
2003-02-27 quant-ph
Microscopic theory of energy dissipation and decoherence in solid-state systems: A reformulation of the conventional Markov limit
我们提出并讨论了开放量子系统中能量耗散和退相干现象的一般密度矩阵描述，能够克服传统马尔可夫近似的固有局限性。特别是，所提出的替代绝热方案在任何时候都不会威胁到正性。我们的方法的关键思想在于时间对称化和粗粒化的散射项的刘维尔-冯诺依曼方程，在应用减少程序的环境自由度。由此产生的动力学是真正的林德布拉德一样，并恢复费米的黄金法则功能的半经典极限。暴露于非相干声子激发峰值周围的中心模式的半导体量子点的原型情况下的应用进行了讨论，突出了我们的形式主义的成功相对于传统的马尔可夫极限的关键问题。
2011-10-17 quant-ph
A quantitative model for the effective decoherence of a quantum computer with imperfect unitary operations
研究了量子计算机由于有噪声的幺正门（不完美的外部控制）而导致性能定量下降的问题。结果表明，通过使用量子算法访问的状态集可以用均匀（Haar）系综替换的猜想，可以得出关于保真度演化的相当普遍的结论。这些一般性的结果进行了测试数值对量子计算机模拟两个特定的周期性驱动的量子系统。
2004-02-07 quant-ph
Scaling of Decoherence Effects in Quantum Computers
在一个简单的量子计算机模型中，研究了退相干率随量子比特数的变化规律。两个状态的q比特通过捕获势被定位在分离良好的位置周围，但是发生质量运动的q比特中心的振动运动。相干的一个和两个q比特门控过程由外部经典场控制，并由高Q腔模式促进。退相干由于q位和腔模式耦合到一个浴的自发发射模式，腔衰减模式和振动模式的治疗。的保真度的短时间行为的非马尔可夫治疗，使时间尺度的退相干被确定，连同它们对q位数的依赖的情况下，其中的q位/腔模式系统是在一个纯粹的状态和浴是在热状态。
2003-01-17 quant-ph
Combined encoding and decoupling solution to problems of decoherence and design in solid-state quantum computing
对于可扩展的量子计算设备的提议不仅由于与其环境的相互作用而遭受退相干，而且还遭受严重的工程约束。在这里，我们介绍了这些主要问题的实际解决方案，特别是解决固态提案。首先通过将一个逻辑量子比特编码成两个量子比特来减少去相干，然后通过一组有效的去耦合脉冲序列来完全消除去相干。相同的编码消除了对单量子位操作的需要，这构成了困难的设计约束。我们进一步展示了如何占主导地位的退相干过程可以确定经验，以优化去耦脉冲。
2002-06-18 cond-mat quant-ph
Decoherence of a solid-state qubit by different noise correlation spectra
固态量子比特与其环境自由度之间的相互作用产生了非幺正效应，如退相干和耗散。不受控的退相干是量子信息处理必须克服的主要障碍之一。利用主方程研究了固态量子比特中相干态的动态衰减。我们分析了热欧姆环境和低频1/f噪声引起的影响。研究了纵向和横向噪声对超导量子比特动力学的影响。我们的研究结果可以用来设计未来的实验设置时，操纵超导量子比特。
2014-11-21 cond-mat.other quant-ph
Decoherence in Solid State Qubits
固态量子比特与环境自由度的相互作用强烈地影响量子比特的动力学，并导致退相干。在固态量子比特的量子信息处理中，退相干严重限制了器件的性能。因此，有必要充分了解导致退相干的机制。在这篇综述中，我们讨论了退相干如何影响两个最成功的实现固态量子比特，即自旋量子比特和超导量子比特。在前者中，量子比特被编码在电子的自旋1/2中，并且它通过将电子自旋限制在半导体量子点中来实现。超导器件在低温下表现出量子行为，量子比特被编码在超导电路的两个最低能级中。量子点中的电子自旋具有两个主要的退相干通道，由于自旋-轨道相互作用的存在，（马尔可夫）声子辅助的弛豫通道，以及由通过超精细相互作用与电子自旋相互作用的量子点中的核的自旋构成的（非马尔可夫）自旋浴。在超导量子比特中，退相干是由于控制参数（例如偏置电流、施加的通量和偏置电压）的波动以及耗散电路元件中的损耗而发生的。
2008-09-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum Computers, Factoring, and Decoherence
在量子计算机中，输入的任何叠加都统一地演化为相应的输出叠加。最近已经证明，这种计算机可以显着加快寻找大数因子的任务-一个具有重大实际意义的问题，因为它的密码应用。最快的经典算法所需的近似指数（$\sim \exp L^{1/3}$，对于具有$L$数字的数字）时间，量子算法给出了$L$（$\sim L^2$）中时间多项式的因子。这种巨大的加速在原则上是可能的，因为量子计算可以同时遵循与不同经典输入相对应的所有路径，作为备选方案之间相干量子干涉的结果获得解决方案。因此，量子计算机是复杂的干涉装置，并且其量子态在操作过程中保持相干是必不可少的。在这份报告中，我们研究了退相干对量子因子分解算法的影响，并根据每个操作步骤所遭受的退相干，建立了一个"量子因子分解“$L$的上限。
1995-03-08 quant-ph
Polynomial Simulations of Decohered Quantum Computers
我们正式定义解相干量子计算机（使用密度矩阵），并提出了一个模拟他们的概率经典图灵机。我们研究了两种情况下的模拟的减速：（1）顺序量子计算机，或量子图灵机（QTM），和（2）并行量子计算机，或量子线路。本文表明，退相干量子计算机的计算能力强烈依赖于计算中的并行量。对于任何非零的退相干率，QTM的模拟的预期减速在量子计算的时间和空间上是多项式的。这意味着受到任何数量的噪声的QTM是毫无价值的。对于退相干量子线路，情况更加微妙，取决于退相干率η。我们发现，我们的模拟是有效的电路的退相干率高于一些常数，但指数的退相干率低于其他一些常数的一般电路。通过计算机实验，我们证明了在较短的退相干率范围内从指数代价到多项式代价的转变，并展示了各种量子线路中的相变。
1996-11-17 quant-ph
Decoherence in a N-qubit solid-state quantum computer
研究了由N个量子比特组成的量子寄存器与环境耦合时的退相干过程。我们考虑一个共同的声子浴和几个电子浴组成的环境。这种环境与基于电荷的固态量子计算机的实现有关。我们明确地计算寄存器的简化密度矩阵的所有非对角项的时间演化。我们发现，在现实的配置，“超退相干”和“退相干自由子空间”不存在的N-量子比特系统。这意味着所有非对角项都像exp（-q（t）N）一样衰减，其中q（t）与单个量子位的衰减函数具有相同的阶数。
2005-06-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quasi non-Markovian approach to the study of decoherence of a controlled-not quantum gate in a chain of few nuclear spins quantum computer
在弱耦合近似下，建立了一个准非马尔可夫主方程，研究了由三个核自旋组成的具有第二近邻Ising相互作用的线性链系统构成的量子计算机模型中受控非（CNOT）量子门运行时的退相干现象.我们比较与马尔可夫对应的温度不同，从零（热化）和在零温度下的低和高耗散率的行为。在低耗散有一个非常小的差异之间的马尔可夫和准非马尔可夫在任何温度下，这是不可能被测量，并在高耗散有一个差异，这是可能在任何温度下测量。
2012-06-07 quant-ph
Protecting a solid-state spin from decoherence using dressed spin states
修饰自旋态，一种与连续辐射场耦合的自旋，可以从根本上改变自旋对磁涨落的响应。利用修饰自旋态，我们能够保护金刚石中的电子自旋不受退相干的影响。在1 MHz附近的耦合速率下，用共振微波装扮自旋导致自旋跃迁的线宽减少50倍，受限于渡越时间加宽。利用光学相干布居俘获过程研究了自旋退相干和修饰态的能级结构。与动态退耦合（其中浴的影响在特定时间被平均化）相比，修饰状态提供了持续的退相干保护。
2014-09-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Measure of decoherence in quantum error correction for solid-state quantum computing
我们考虑了半导体量子寄存器与噪声环境的相互作用导致的各种类型的量子比特错误。我们分析了电子-声子相互作用过程中的相位衰减和振幅衰减。量子纠错码（QECC）是全尺寸量子信息处理器中必不可少的一种编码方式，本文在半导体纳米结构中研究了量子纠错码的性能。我们选择半导体耦合双量子点系统中单电子的量子空间态作为量子比特的硬件基础。将Shor和Dijuenzo改进的5-和9-量子比特量子纠错（QEC）算法应用于量子寄存器，不提取错误伴随式。5-在声学声子环境下，对硅电荷双点量子比特进行了纠错处理。利用卡矩阵、Choi-Jamiolkowski态和退相干测度等技术对量子比特容错性进行了量化。我们的结果表明，上述量子纠错技术的引入在小声子噪声水平提供了输出错误率的二次改善。论证了半导体量子信息处理器中5量子比特量子纠错算法的有效性。
2012-10-24 quant-ph
Decoherence-Free Rotational Degrees of Freedom for Quantum Applications
我们采用球形$t$ -设计的固体，其旋转自由度的系统建设，可以强大的退相干由于外部波动场，同时保持其灵敏度感兴趣的信号。具体地，来自附近源的信号相位累积速率与由来自更远源的波动场引起的退相干速率的比率可以通过使用越来越复杂的形状而增加到任何期望的水平。这允许产生旋转自由度的长寿命宏观量子叠加以及两个或更多个这样的固体之间的纠缠的稳健产生，其应用于稳健的量子传感和精密计量以及量子寄存器。
2020-01-03 quant-ph
A Mean-Field Lindblad Master Equation Framework for Interaction-Driven Decoherence in Solid-State Qubit Ensembles
Department of Chemistry, University of Colorado Boulder（科罗拉多大学博尔德分校化学系）；Ann and H.J. Smead Aerospace Engineering Sciences, University of Colorado Boulder（科罗拉多大学博尔德分校安恩和H.J.斯米德航空航天工程科学）
提出多量子比特平均场Lindblad主方程框架，通过解析和数值方法研究相互作用、浓度、空间分布及噪声对固态量子比特弛豫和退相干时间的影响，并应用于Er³⁺掺杂CeO₂系统识别主导机制。
2026-06-24 quant-ph
Spin-phonon decoherence in solid-state paramagnetic defects from first principles
金刚石和六方氮化硼中的顺磁缺陷具有独特的自旋和光学特性，使它们成为原型固态量子比特。尽管这些自旋量子比特的相干性受到自旋-声子弛豫的严重限制，但对这一过程的全面理解尚未实现。在这里，我们应用从头算自旋动力学模拟这个问题，并定量再现实验的自旋弛豫时间和自旋相干时间的温度依赖性。我们表明，低频的零场分裂的双声子调制负责自旋弛豫和退相干，并指出在2维材料的振动的性质作为其较短的相干时间的罪魁祸首。这些结果为固态顺磁缺陷中自旋-声子退相干提供了一种新的解释，为正确解释实验结果提供了一种新的策略，并为加速设计新的自旋量子比特铺平了道路。
2023-02-09 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Vibrational Decoherence in Ion Trap Quantum Computers
分析了Cirac和Zoller提出的离子阱量子计算机中由于离子振动引起的退相干。利用光学离子内跃迁频率与振动模式频率之间的巨大差异，采用绝热近似法求出了任意温度T下的退相干时间。讨论了这种退相干时间与离子数的比例关系，并与自发发射的退相干时间进行了比较。
1997-10-22 physics.atom-ph quant-ph
Realization of Universal Ion Trap Quantum Computation with Decoherence Free Qubits
量子计算机与环境的任何残余耦合都会导致计算错误。将量子信息编码在所谓的无消相干子空间中提供了避免这些错误的手段。尽管在采用这种技术以数量级扩展存储器存储时间方面取得了巨大进展，但在这样的子空间内的计算一直很少。在这里，我们展示了实现一个通用的量子门的一组作用于消相干的离子量子比特。我们将这些门结合起来，在无退相干的可扩展量子计算机中实现了第一个受控非门。
2009-09-21 quant-ph
Concatenating dynamical decoupling with decoherence-free subspaces for quantum computation
提出了一种实现量子计算机的方案，该方案受退相干和不可调的量子比特-量子比特相互作用的控制。通过将bang-bang（BB）脉冲的动力学解耦与无退相干子空间（DFS）编码相结合，保护量子计算机免受环境诱导的退相干的影响，从而避免量子信息耗散到环境中。对于量子系统中固有的量子位-量子位相互作用的不可调谐性，BB控制加DFS编码可以消除其对量子位中量子信息的破坏作用。我们展示了如何使用这个量子系统来实现通用量子计算。
2004-05-11 quant-ph
Decoherence and gate performance of coupled solid state qubits
固态量子比特是实现{ \em scalable}量子计算机的有希望的候选者。然而，由于固态系统的许多额外自由度，它们通常受到退相干的强烈限制。我们研究了一个系统的两个固态量子位耦合通过$σ_z^{(i)} \otimes σ_z^{(j)}$类型的耦合。这种设置对于{ \em pseudospin}固态量子比特（例如电荷或通量系统）是典型的。我们评估退相干特性和门品质因数的存在下，一个共同的和两个不相关的浴耦合到$σ_z$，分别。我们发现，在低温下，不相关的浴降低门质量更严重。特别是，我们表明，在公共浴槽的情况下，可以在非常低的温度下达到CPHASE门的最佳门性能，因为我们的耦合类型与去相干耦合互换，这使得这种类型的耦合与之前研究的方案相比具有吸引力使用$σ_y^{(i)} \otimes σ_y^{(j)}$耦合。虽然不太明显，但这一优势也适用于CNOT门。
2002-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Broadband noise decoherence in solid-state complex architectures
宽带噪声严重限制了固态量子信息处理器的实现。考虑到常见的光谱形式，我们提出了一个分类的噪声源的基础上产生的影响，而不是在他们的微观起源。我们说明了一个多阶段的方法，宽带噪声，系统地只包括有关环境的信息，出了巨大的参数化所需的微观描述。我们将这种技术应用于固态双量子位门在一个固定的耦合实现方案。
2010-01-26 cond-mat.stat-mech cond-mat.supr-con quant-ph
Experimental quantum state tomography of a solid state qubit
利用全量子态层析技术对掺杂在Y2 SiO 5晶体中的Pr 3+离子的两个超精细能级实现的基于系综的量子比特的状态进行了表征。我们通过实验验证了使用Roos-Moelmer暗态方案可以抑制由于系综不均匀性引起的单量子比特旋转误差。实现了> 90%以上的保真度，可能受到激发态退相干的限制。尽管在Roos-Moelmer方案中没有明确考虑，但由于超精细跃迁的不均匀加宽而导致的退相干似乎也在很大程度上受到抑制。
2007-08-06 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
Considering Decoherence Errors in the Simulation of Quantum Circuits Using Decision Diagrams
通过使用量子力学效应，量子计算机有望在解决传统计算机难以解决的问题方面实现显着的加速。然而，尽管最近取得了进展，但它们在可扩展性和可用性方面仍然有限，这使得量子软件和硬件的开发严重依赖于在传统硬件上运行的量子模拟器。然而，大多数模拟器模仿完美的量子计算机，因此，忽略了量子力学效应的脆弱性，这经常导致真实量子设备中的退相干误差。在模拟过程中考虑这些误差是复杂的，但为了为特定设备定制量子算法是必要的。到目前为止，大多数国家的最先进的模拟器考虑退相干误差依赖于（指数）大阵列表示。作为替代方案，基于决策图的模拟器已被证明非常有前途的量子线路的模拟一般，但还没有支持退相干误差。在这项工作中，我们正在缩小这一差距。我们研究了如何考虑退相干误差影响基于决策图的方法的仿真性能，并提出了先进的解决方案，以减轻负面影响。实验证实，这产生了几个数量级的改进相比，一个天真的考虑错误。
2020-12-10 quant-ph
Reducing phonon-induced decoherence in solid-state single-photon sources with cavity quantum electrodynamics
固态发射器是开发集成单光子源的优秀候选者。然而，声子通过零声子线的纯退相和声子辅助发射降低光子不可逆性。在这里，我们从理论和实验上研究了半导体量子点在微腔中发射的光子的不可逆性作为温度的函数。我们发现，一个大的耦合到一个高品质因数腔可以同时减少两个声子引起的退相干源的影响。它首先限制了纯退相对零声子线的影响，其不可逆性高于$97\%$直到$18$ K。此外，它有效地将声子边带重定向到零声子线，并带来了来自$87\%$的全发射光谱的不可分辨性（分别为）。$24\%$），无空腔效应，大于$99\%$（分别$76\%$）在$0$ K（分别$20$ K）。我们提供了最佳的腔设计，进一步减少声子诱导的退相干的指导方针。
2017-05-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
Simulation of Thermal Relaxation in Spin Chemistry Systems on a Quantum Computer Using Inherent Qubit Decoherence
当前和近期的量子计算机（即NISQ设备）在其计算能力方面受到限制，部分原因是量子位退相干。在这里，我们试图利用量子位退相干作为模拟真实世界量子系统行为的资源，这些系统总是受到退相干的影响，而没有额外的计算开销。作为实现这一目标的第一步，我们在量子计算机上模拟自由基离子对（RP）中量子拍频的热弛豫，作为该方法的概念证明。我们提出了三种实现热弛豫的方法，一种是明确地应用弛豫Kraus算子，一种是在经典的后处理步骤中将两个独立电路的结果结合起来，另一种是依赖于利用量子比特本身固有的退相干。我们使用我们的方法来模拟两个真实世界的系统，并找到我们的结果，实验数据和理论预测之间的良好协议。
2020-11-06 physics.chem-ph quant-ph
Quantum theory for electron spin decoherence induced by nuclear spin dynamics in semiconductor quantum computer architectures: Spectral diffusion of localized electron spins in the nuclear solid-state environment
我们考虑了半导体量子计算机体系结构中单个局域电子自旋由于耦合到晶格核自旋浴而产生的退相干。在低温和外加磁场的情况下，主要的退相干机制是电子自旋共振频率的谱扩散，这是由于偶极相互作用引起的自旋对触发器产生的随机磁场引起的.由于这种随机磁场，电子自旋退相复杂地依赖于核自旋池的量子动力学，使得耦合退相干问题难以解决。我们提供了一个正式的精确解决方案，这个非马尔可夫量子退相干问题，数值计算准确的自旋退相干在短时间内，这是特别相关的固态自旋量子计算机架构。发展了一种量子集团展开方法，并对该方法进行了验证。该方法具有足够的通用性，可能应用于其他类型的自旋退相干问题。我们提出的数值计算结果是在定量协议与电子自旋回波测量磷掺杂硅。我们还提出了自旋回波衰减结果的量子点在GaAs中的磷掺杂的硅系统的定性不同。我们的理论结果提供了在可扩展的半导体量子计算机架构中，在低温和中至高磁场下，半导体中局域电子的自旋相干性（至少，如哈恩自旋回波测量所表征的那样）的最终极限。
2006-07-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Detrimental Decoherence
我们提出并讨论了量子计算机信息泄漏（退相干）的性质的两种解释。如果（或当）这些假设成立，则会对容错量子计算所需的量子纠错造成损害。第一个猜想断言，一对基本纠缠的量子比特的信息泄漏本身基本上是正相关的。第二个猜想断言，在具有高度纠缠量子比特的噪声量子计算机中，将存在强烈的错误同步效应。我们提出了更一般的任意噪声量子系统的结构。
2008-06-15 quant-ph
Dynamical Decoupling of Spin-Clusters using Solid State NMR
在这项工作中，我们实验研究了各种动力学去耦序列抑制大自旋团簇上的单量子相干性和多量子相干性量子相干性的退相干的效率。该系统涉及粉末样品的微晶，该粉末样品含有大量的分子质子通过长程偶极-偶极相互作用相互作用。多个量子相干性是通过使用实现双量子平均哈密顿量的标准脉冲序列在自旋晶格中逐步创建相关性来制备的。自旋系统然后进行各种动力学解耦序列，然后通过使用时间反转序列转换成可观察的单量子相干性。实验结果表明，最近推出的RUDD序列在抑制退相干的优越性能。
2011-10-07 quant-ph
Coulomb blockade in microscopic material defects as a source of decoherence and noise in solid-state quantum circuits
National Physical Laboratory（英国国家物理实验室）；Royal Holloway University of London（伦敦大学皇家霍洛威学院）
研究固态量子器件中退相干问题，通过扫描门显微镜发现源于金属颗粒库仑阻塞和微波驱动电荷隧穿的新退相干机制，其与TLS缺陷不同且常被传统技术误判，消除金属颗粒可抑制此机制提升器件性能。
2026-07-20 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Study of Decoherence in Quantum Computers: A Circuit-Design Perspective
量子态的退相干是实现可扩展和可靠量子计算的主要障碍。较低的退相干（即，更高的保真度）可以减轻纠错开销并减少对能量密集型降噪技术的需要（例如，低温冷却在本文中，我们使用基于物理的模拟方法对单量子比特和多量子比特量子门进行了噪声诱导的退相干分析。分析表明：（1）退相干依赖于输入态和门类型。较大数量的$|1\rangle$状态恶化的退相干;（ii）振幅阻尼比相位阻尼更有害;（iii）较短的深度实现的量子函数可以实现较低的退相干。仿真结果表明，使用较低的深度拓扑结构实现时，量子加法器的保真度提高了20%。电路设计人员可以利用本文中开发的见解来选择正确的门和逻辑实现，以优化系统级保真度。
2019-04-08 cs.ET quant-ph
Decoherence in a scalable adiabatic quantum computer
我们考虑在大规模绝热量子计算装置中遇到的朗道-齐纳交叉的退相干的影响。我们分析了成功概率的依赖关系，即系统在新的基态结束的概率，对噪声幅度和相关时间。我们确定最佳的扫描速率，需要最大限度地提高成功概率。然后，我们讨论了尺度的退相干效应随着系统尺寸的增加。我们发现，这些影响对于大型系统可能很重要，即使它们对于每个小构建块都很小。
2006-11-22 cond-mat.other quant-ph
Decoherence of the Superconducting Persistent Current Qubit
基于固态的量子位的退相干可以通过耦合到固体中的微观自由度来引起。我们提出了一个简单的理论，并用它来估计退相干最近提出的超导持续电流设计。所有考虑的退相干源被发现是相当弱的，导致这个量子位的高品质因数。
2000-04-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Decoherence and Efficiency of Quantum Error Correction
讨论了与散肩环境接触的量子计算机（n量子位寄存器）的量子纠错的某些物理方面。在相当合理的假设下的形式的计算机环境的相互作用，一般的校正程序的效率进行评估作为一个函数的自发衰减的持续时间和程序所涵盖的错误的秩。证明了只要退相干作用用有界算子表示，通过改进修正方法，误差概率可以任意小。
1997-04-07 quant-ph
The effect of random coupling coefficients on decoherence
本文的目的是分析相互作用哈密顿量中耦合系数的随机性对退相干的影响。通过对自旋浴模型的计算机模拟研究，我们发现这种随机性大大提高了退相干的“效率”，其物理意义值得考虑。
2009-07-16 quant-ph
Quantum Computers and Dissipation
我们分析了量子计算中的耗散及其对量子算法效率的破坏性影响。利用退相干的一般模型，我们研究了任意长度的量子寄存器与任意相干长度的环境耦合的时间演化。我们讨论了退相干和计算复杂性之间的关系，并表明量子因式分解算法必须修改，以被视为有效和现实的。
1997-01-31 quant-ph
Decoherence by Correlated Noise and Quantum Error Correction
我们研究了量子计算机在时间和空间固有相关的环境中的退相干。我们首先推导出非幺正的时间演化的计算机和环境中存在的稳定器纠错码，提供了一个通用的方法来量化量子计算机的退相干。然后将一般理论应用于自旋玻色子模型。我们的研究结果表明，远程相关性的影响可以系统地减少在纠错码的小的变化。
2006-07-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Single-shot readout of a solid-state spin in a decoherence-free subspace
量子点分子的高效单光子发射能力使其成为量子信息处理的有前途的平台。此外，量子点分子具有“无退相干”的子空间，使得自旋量子比特具有长相干时间。为了有效地读出该子空间内的自旋状态，需要光学循环源自量子点分子内的三重态流形的隔离跃迁。我们提出并从理论上研究了一个两阶段的自旋读出协议在这个消相干的自由子空间，允许单次读出性能。该过程包括微波$π$脉冲和光学循环的孤立的过渡，这诱导荧光，使我们能够识别初始自旋状态。该协议提供了增强的读出保真度相比，以前的计划，依赖于强烈衰减到多个基态或需要长时间的初始化，通过缓慢的，光学禁戒跃迁的跃迁的激发。通过模拟的协议的性能，我们表明，超过97%的最佳自旋读出保真度和单次读出性能是可以实现的光子收集效率仅为0.12%。在无消相干子空间内的这种现实光子收集条件下的这种高读出性能扩展了量子点分子作为量子网络的构建块的潜力。
2021-03-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum computing with four-particle decoherence-free states in ion trap
提出了量子计算门应用于无退相干态的囚禁离子。由于具有不同量子叠加本征能的分量的时间演化引起的相位变化被完全冻结，基于该模型的量子计算将是完美的。讨论了该方案在未来离子阱量子计算机中的可能应用。
2001-11-07 quant-ph
Non-dissipative decoherence bounds on quantum computation
我们研究了基于冷阱离子的量子计算机在非耗散退相干情况下的性能。后者是占使用的演变时间作为一个随机变量，然后平均一个适当定义的概率分布。严重的界限上的计算性能。
2000-12-13 quant-ph
