Optimal digital dynamical decoupling for general decoherence via Walsh modulation
我们提供了一个通用的框架，用于构建基于沃尔什调制的数字动态解耦序列-适用于任意量子比特退相干的情况。通过建立基于Walsh函数和级联投影的解耦设计之间的等价关系，我们确定了一个{ \em最优Walsh序列}族，该序列在所需的总脉冲数方面，对于固定的消除阶数，比基于级联设计的已知数字序列效率更高。对于一个给定的取消顺序的最佳序列是高度非唯一的-他们的性能取决于敏感的控制path. We提供了一个分析上界可实现的去耦误差，并显示如何序列内的最佳沃尔什家庭可以大大优于级联去耦，同时尊重现实的时间约束。我们通过数值计算一个玩具模型的平均保真度来验证这些结论，该模型捕捉了量子点中超精细诱导退相干的本质特征。
2017-02-17 quant-ph
A continuous-time diffusion limit theorem for dynamical decoupling and intrinsic decoherence
我们讨论了随机动力学解耦的几个数学方面，这是量子信息理论中的一个关键工具。特别是，我们把它的背景下，离散随机过程，极限定理和CPT半群矩阵代数。我们得到精确的解析表达式的期望值和方差的密度矩阵和保真度随着时间的推移在连续时间的限制取决于系统Lindbladian，然后导致粗略的短时间估计只取决于某些耦合强度。我们证明了动态解耦不工作的情况下，内在的（即，非环境诱导的）退相干，并且与上述估计一起，这产生了部分识别固有退相干的新方法。
2015-04-13 quant-ph
Dynamical-decoupling-protected nonadiabatic holonomic quantum computation
实现高保真度量子门的主要障碍是由于对量子系统的不精确操纵而产生的控制误差和由于量子系统与环境相互作用而引起的退相干。非绝热完整量子计算允许全几何量子门的高速实现，使得量子计算对控制误差具有鲁棒性。无论是集体退相干还是独立退相干，动态退耦合都为保护量子门免受环境诱导退相干的影响提供了一种有效的方法。本文提出了一个具有动力学解耦保护的非绝热完整量子计算方案。由于非绝热完整量子计算和动力学解耦的结合，我们的协议不仅具有对控制误差的内在鲁棒性，而且还保护量子门免受环境诱导的退相干。
2021-01-14 quant-ph
Decoherence and dynamical decoupling control of nitrogen-vacancy center electron spins in nuclear spin baths
理论研究了高纯金刚石中氮空位中心电子自旋的退相干和动力学解耦控制，其中与$^{13}$ C核自旋的超精细相互作用是主要的退相干机制.退相干被表述为电子自旋与核自旋之间的纠缠，这是由电子自旋状态的核自旋浴演化引起的。核自旋浴演化是由单自旋进动和成对触发器等基本过程驱动的。退相干中不同基元过程的重要性取决于外磁场的强度。
2011-08-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Review of Decoherence Free Subspaces, Noiseless Subsystems, and Dynamical Decoupling
量子信息需要保护免受退相干和噪声的不利影响。本文介绍了无消相干子空间、无噪声子系统和动力学解耦理论。它解决了量子信息保存以及保护计算。
2013-10-24 cond-mat.other physics.chem-ph quant-ph
Suppression of polarization decoherence for traveling light pulses via bang-bang dynamical decoupling
在光脉冲通过色散介质的传输中，频率自由度对脉冲的偏振态起着有效的消相干作用。在这里，我们讨论了应用开环动态解耦技术来抑制单向通信信道中的这种极化退相干。我们详细描述了最近应用于飞行量子位的“bang-bang”保护技术的原理的实验证明[Damodarakurup等人，物理修订版信函103，040502]。Bang-bang操作是通过适当定向的波片实现的，并且动态解耦被示出为潜在地有用，以对比作用于在色散介质中传播的偏振量子比特的通用退相干，例如，光纤
2011-01-20 physics.optics quant-ph
Continuous dynamical decoupling and decoherence-free subspaces for qubits with tunable interaction
保护量子态不受环境的退相干影响对于量子计算器件和量子模拟器的发展具有重要意义。在这里，我们介绍了一个连续的动态解耦协议，使我们能够保护两个量子比特之间的纠缠门操作的环境噪声。我们提出了一个简单的模型，该模型涉及两个量子位，它们彼此相互作用，其强度取决于它们的相互距离，并在它们之间产生纠缠，以及与环境的接触。环境的性质，也就是说，它是否充当量子位的个人或公共浴池，也由量子位的有效距离控制。结果表明，引入的连续动态解耦方案在保护纠缠操作方面效果良好。此外，在某些情况下，量子比特的动力学自然地将它们引导到无退相干的子空间中，该子空间可以用于补充连续动力学解耦。
2019-04-09 quant-ph
Single-photon orbital angular momentum qudit states in fiber - Limits to Dephasing correction via dynamical decoupling
本文导出了多模光纤中光子轨道角动量态的退相干模型，并指出退相干速率与$l^2$成指数关系，其中$l$是方位角模阶数。数值计算还表明，当$l$较大时，轨道角动量光子态完全退相。然而，对于较低的$l$值，可以通过使用动态解耦来最小化退相干，以允许量子点、高带宽量子通信和类似应用。\end{abstract}
2015-10-02 quant-ph
Decoherences-protected implementation of quantum gates
我们提出了一种基于可实现相互作用的通用量子门的实现方案，并且可以通过动态解耦的方法在不编码的情况下保护量子门不受退相干的影响.通过适当地设计系统演化，期望的系统相互作用与形成动态解耦脉冲的元件交换。因此，如果脉冲之间的时间间隔足够小，则可以通过重复施加脉冲来消除去相干效应，而不会明显影响由期望的系统相互作用控制的系统演化。此外，由于形成脉冲的元素之间的换向和期望的系统相互作用，我们的方案是抵抗不同类型的退相干，因此不限于特定的退相干。我们的计划也工作得很好的情况下，所需的系统相互作用不能理想地实现由于不完善的控制系统参数，通过动态解耦脉冲的作用。
2022-09-07 quant-ph
Direct Measurement of the System-Environment Coupling as a Tool For Understanding Decoherence and Dynamical Decoupling
退相干是任何实际实现量子信息处理的主要障碍。减少退相干的主要策略之一是动态解耦-使用外部场来平均环境的影响。只要已知与环境的耦合谱，就可以计算任意控制场下的退相干率。我们提出了一种直接测量浴耦合光谱的光学囚禁超冷原子系综，通过应用光谱窄带控制场。测量的光谱在低频率下遵循洛伦兹形状，但由于阱中原子的振荡运动，在较高频率下表现出非单调特征。这些特征与我们的分析模型和碰撞池的数值蒙特卡罗模拟相一致。从推断的浴耦合谱，我们预测的性能著名的动态解耦序列：CPMG，UDD和CDD。然后，我们将这些序列应用于实验，并将结果与预测进行比较，在弱耦合极限下发现了很好的一致性。因此，我们的工作建立实验的重叠积分形式主义的有效性，是一个重要的一步，实现一个最佳的动态解耦序列为一个给定的测量浴光谱。
2011-03-06 cond-mat.stat-mech quant-ph
Optimized Dynamical Decoupling for Power Law Noise Spectra
在纯退相自旋玻色子模型中，利用动力学退耦方法分析了幂律谱浴中退相干的抑制。理想的$π$脉冲序列根据浴的功率进行优化。我们扩展了退相干函数，并从相关项中分离出抵消发散。所提出的序列被选择为最小化退相干函数的序列。通过构造，它提供了最佳性能。我们用分析的方法推导出必须满足的条件。所得方程的数值求解。溶液非常接近Carr-Purcell-Meiboom-Gill（CPMG）序列，用于软截止浴，而当截止变得更硬时，它们接近Uhrig动态解耦（UDD）序列。
2009-09-18 quant-ph
No-go theorem and optimization of dynamical decoupling against noise with soft cutoff
利用噪声相关的短时展开和数值优化方法，研究了动态解耦抑制软截止高斯噪声引起的退相干的性能。对于高频软截止噪声，在粒子数守恒条件下，不存在动态解耦方案来消除短时间内任意阶的退相干，无论控制的定时或脉冲整形如何。我们制定的方程优化脉冲序列，最大限度地减少退相干的最高可能的顺序的短时间的噪声相关性与奇功率项在短时间的扩展。特别地，我们证明了Carr-Purcell-Meiboom-Gill序列对于时间展开中具有线性序项的噪声相关在短时限下是最优的。
2013-01-31 quant-ph
Encoded Recoupling and Decoupling: An Alternative to Quantum Error Correcting Codes, Applied to Trapped Ion Quantum Computation
最近发展的一种消除量子计算机中的退相干和设计约束的理论，"编码重耦合和重耦合“，被证明与一种有希望的实现可扩展离子阱量子计算的体系结构的建议完全兼容[D. Kielpinski等人，Nature 417，709（2002）]。逻辑量子比特被编码成离子对。逻辑门的实现使用索伦森-莫尔默（SM）计划适用于对离子的时间。编码提供了对集体失相的连续保护。也使用SM方案直接实现到编码量子位的解耦脉冲能够进一步减少量子位退相干的各种其他来源，例如由于差分退相和由于退相干振动模式。在去耦方案中使用相对慢的SM脉冲淬灭退相干的后一个源的可行性如下从所观察到的振动浴的1/f光谱。
2002-11-15 quant-ph
Scalable quantum error mitigation for dynamical decoupling via Hadamard phase cycling
Westlake University（西湖大学）；Westlake Institute for Advanced Study（西湖高等研究院）；Anhui Province Key Laboratory of Scientific（安徽省科学重点实验室）；New York University Abu Dhabi（阿布扎比纽约大学）；University of Science（科技大学）
本文提出了一种可扩展的非马尔可夫量子误差缓解方法，通过Hadamard相位循环技术准确表征退相干时间并提高量子态保真度，揭示了超长退相干时间可能源于伪影而非真实噪声抑制。
2026-11-04 quant-ph
Dynamical Decoupling and Homogenization of continuous variable systems
对于有限维的量子系统，如量子比特，一个行之有效的策略，以保护这种系统的退相干是动态解耦。然而，许多有前途的量子器件，如振荡器，是无限维的，如果动态解耦可以应用的问题仍然是开放的。在这里，我们首先表明，并不是每个无限维系统可以通过动态解耦从退相干保护。然后，我们发展了动态解耦的连续变量系统，这是由二次哈密顿描述。我们确定了一个条件和一组操作，使我们能够将一组相互作用的谐振子映射到一组以平均频率旋转的非相互作用的谐振子上，我们称之为均匀化的过程。此外，我们表明，每一个二次系统的环境相互作用可以抑制两个简单的操作只作用于系统。使用一个随机的动力学解耦或均匀化方案，我们开发的界限，表征我们有多快的工作，以实现所需的解耦动力学。这使我们能够确定如何以及均匀化可以实现和退相干可以抑制在连续变量系统。
2017-03-08 quant-ph
Advances in decoherence control
我解决动态解耦技术所需的控制资源和可行性方面的现状。基于最近的进展，在提高理论设计和评估特定的噪声模型的控制性能，我认为，在现实的约束下，实现解耦的道路上仍然可能取得重大进展。
2004-04-06 quant-ph
Protecting and Enhancing Spin Squeezing via Continuous Dynamical Decoupling
实现高保真度的量子操作是一个双任务量子控制问题，其中消相干被抑制，并且期望的幺正演化被执行。动态退耦（DD）的方法来抑制退相干已经取得了丰硕的成果，但合成DD领域与某些量子控制领域可能是实验上的要求。在自旋压缩的背景下，在这里，我们探讨了一个不可预见的可能性，连续DD场可能同时具有双重目的。特别是，它表明，一个相当简单的配置DD场可以抑制集体退相干和产生1/N缩放的压缩性能（N是自旋的数量），从而使自旋压缩更强大的噪音和更接近所谓的海森堡极限。理论预测应该在当前自旋压缩实验的范围内。
2012-03-21 quant-ph
Decoupling of Spin Decoherence Paths near Zero Magnetic Field
我们展示了一种方法来量化和操纵核自旋退相干机制，活跃在零到超低磁场。其中包括：（i）由于残余背景场，自旋量子化轴的非绝热切换;（ii）由于$^1$ H和杂原子自旋物种之间的通过键耦合的标量路径，例如部分用作$^1$ H的同位素替代物的$^2$ H。在自由演化条件下，由于$^2$ H引起的标量弛豫可以显著地限制核自旋极化寿命，从而限制零场附近的磁共振过程的范围。它示出了强大的列车的脉冲直流磁场，适用于$π$翻转角到一个或多个自旋物种可能会切换有效的对称性的核自旋哈密顿量，施加解耦或耦合的动态制度的需求。该方法将拓宽超极化生物医学造影剂化合物的光谱和在零场附近使用的超极化程序。
2021-12-16 physics.chem-ph quant-ph
Optimized Dynamical Decoupling in Ξ-Type n-Level Quantum Systems
本文首先基于动力学解耦机制，设计了一种Bang-Bang（BB）操作群来降低n能级系统中的相位退相干。然后，我们推导了两种动力学解耦方案：周期动力学解耦（PDD）和Uhrig动力学解耦（UDD）。我们选取密度矩阵的非对角元作为参考指标，研究了在这两种动力学解耦方案下，n-型n能级原子的量子相干性的行为.最后，我们选取了一个六能级原子作为被控系统，利用所提出的退耦方案抑制了相位退相干。给出了仿真实验和比较结果。
2014-04-28 quant-ph
Syncopated Dynamical Decoupling for Suppressing Crosstalk in Quantum Circuits
提出切分动力学校准序列，通过离散搜索同时抑制单量子比特退相干与不期望的两量子比特 ZZ 耦合，并在超导器件和算法电路中验证性能提升。
2025-10-04 quant-ph
Dynamical suppression of 1/f noise processes in qubit systems
我们调查的能力，动态解耦技术，以减少从现实环境中产生1/f噪声的退相干。噪声分布中低频模式的优势允许去相干场景，其中相对较慢的控制速率足以实现大幅改善。然而，实际的品质因数对动态特性的细节非常敏感，解耦性能可能会因非高斯噪声和/或高频工作点而恶化。我们的结果是有希望的强大的固态量子比特和超越。
2003-12-18 cond-mat quant-ph
Decoherence reduction via continuous dynamical decoupling: Analytical study of the role of the noise spectrum
本文解析研究连续动态退相干在铷-87超精细塞曼多重态钟跃迁中抑制非静态噪声的效果，结合随机分析与微扰理论，揭示噪声谱密度对退相干抑制性能的关键作用，并外推至级联方案。
2023-11-14 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
Demonstration of fidelity improvement using dynamical decoupling with superconducting qubits
量子计算机必须能够在存在退相干的情况下运行。减少退相干的最简单的策略是动态退耦（DD），其不需要编码开销，并且通过将量子门转换成退耦脉冲来工作。在这里，使用IBM和Rigetti平台，我们证明了DD方法适合在当今相对嘈杂和小规模的基于云的量子计算机中实现。使用DD，我们实现了相当大的保真度增益相对于未受保护的，自由进化的个人超导transmon量子比特。在较小的程度上，DD也能够保护纠缠的两量子比特态。我们发现，失相和自发发射的错误是占主导地位的，在这些系统中，不同的DD序列能够减轻这两种影响。与以前的工作表明使用量子纠错码在相同的平台上，我们没有使用后选择，因此报告无条件的保真度改善自然退相干。
2018-08-09 quant-ph
Dynamical decoupling for a qubit in telegraph-like noises
基于Kubo和Anderson的随机理论，我们给出了在动态解耦控制下量子比特在类电报噪声中的退相干函数的精确结果。我们证明了在电报噪声下，退相干最多可以抑制到时间的三阶，并且周期Carr-Purcell-Merboom-Gill序列是在短时间内保护量子比特相干性的最有效方案.
2010-09-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Subdecoherent Information Encoding in a Quantum-Dot Array
研究了半导体纳米结构中量子信息方案的潜在实现。为此，回顾了避免错误的量子编码的形式理论，并讨论了模型系统的无噪声态的存在性。基于这个理论框架，我们分析了在实际半导体结构中设计无噪声量子码的可能性。在所考虑的具体实现中，信息被编码在量子点的线性阵列的电荷激发的最低能量扇区中。我们发现，除了已知的声子瓶颈外，降低单量子比特的退相干，适当的多量子比特初始制备以及寄存器设计可以使退相干时间提高几个数量级.这种行为源于物理参数相关区域中声子环境的有效一维特征。
1998-11-19 cond-mat quant-ph
Decoherence-Insensitive Quantum Communication by Optimal C^*-Encoding
本文的中心问题是以这样的方式传输量子态，即在发生一定程度的退相干后，可以通过适当的解码操作恢复大部分信息。为此，我们通过$C^*$ -代数嵌入将给定的初始量子态映射到高维希尔伯特空间上的信使态，从而引入冗余。我们的传输噪声模型是一个相位阻尼通道，它允许一个无噪声或消相干的子空间或子系统。更确切地说，传输信道是从一组最低秩是/否测量的凸组合中获得的，这些测量使信使状态的分量保持不变。我们编码的目的是在无噪声分量不足以包含所有要传输的量子信息时，在传输的噪声敏感分量上最佳地分配量子信息。我们推导出简单的几何条件的最佳编码和构造的例子。
2006-05-29 quant-ph
Dynamical decoupling noise spectroscopy
退相干是量子信息处理中必须克服的重要障碍之一。它取决于量子比特与环境的耦合强度，也取决于环境产生的噪声的光谱组成。如果谱密度是已知的，则可以更有效地对抗退相干效应。将反转脉冲序列应用于量子比特系统，我们生成了探测环境谱密度的有效滤波函数。比较不同的脉冲序列，我们恢复完整的谱密度函数，并区分不同的贡献，总的退相干。
2011-09-17 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph quant-ph
Quadratic Dynamical Decoupling with Non-Uniform Error Suppression
我们数值分析了近最佳二次动态解耦（QDD）单量子比特退相干误差抑制方法的性能[J. West等人，物理修订版信函104，130501（2010）]。QDD序列是通过嵌套两个最佳Uhrig动态解耦序列的两个正交轴，包括N1和N2脉冲，分别形成。改变这些数字，我们研究的退相干抑制性能的QDD直接隔离的错误与每个系统的基础运营商存在于系统浴相互作用哈密顿量。每个误差都与戴森级数的最低阶成比例，因此立即产生退相干抑制的阶数。我们发现QDD的误差抑制特性依赖于N1和N2的奇偶性，并且当N1=N2时，对于一般的单量子比特相互作用，QDD的性能接近最优。
2011-05-22 cond-mat.other physics.chem-ph quant-ph
Efficient Chromatic-Number-Based Multi-Qubit Decoherence and Crosstalk Suppression
针对量子计算中的退相干与串扰问题，提出基于色数和阿达玛矩阵的动态解耦方法CHaDD，实现脉冲调度深度随色数线性扩展，显著优于现有方案，并在IBM QPUs上验证其优势。
2025-01-27 quant-ph
Fault-Tolerant Quantum Dynamical Decoupling
自从发现自旋回波效应以来，动态退耦脉冲序列一直被用来延长量子系统的相干时间。在这里，我们介绍了递归级联动态去耦脉冲，旨在克服退相干和操作误差的方法。这对于量子计算机等量子系统的相干控制很重要。对于有界强度，非马尔可夫环境，如自旋浴中出现的电子和核自旋为基础的固态量子计算机的建议，我们表明，它是严格有利的，使用级联，而不是标准的周期性动态去耦脉冲序列。也就是说，级联方案是容错和超多项式更有效的，在相同的成本。我们推导出一个条件下的脉冲噪声水平低于级联保证减少退相干。
2005-09-08 quant-ph
Recursive Encoding and Decoding of Noiseless Subsystem and Decoherence Free Subspace
当环境对量子系统的扰动波长远大于系统尺寸时，所有局域在一个小区域内的量子比特都受到相同的误差算符的作用。无噪声子系统和消相干自由子空间被称为纠正这样的集体错误。我们构造简单的量子线路，实现这些集体纠错码，为少量的物理量子位$n$。单个逻辑量子比特用$n=3$和$n=4$编码，而两个逻辑量子比特用$n=5$编码。无噪声子空间和消相干自由子空间中的子空间之间的递归关系在我们的实现中起着至关重要的作用。递归关系还表明，在$m$中，编码$m$逻辑量子比特所需的门的数量线性增加。
2011-06-26 quant-ph
Dynamical Decoupling Using Slow Pulses: Efficient Suppression of 1/f Noise
研究了单量子比特与具有$1/f$谱密度的线性谐振子池相互作用过程中动态解耦脉冲的应用，并与欧姆情形进行了比较。比最快浴时间尺度慢的去耦脉冲被示出为在$1/f$的情况下大幅降低退相干速率。与以前的研究得出的结论相反，这表明动态去耦脉冲并不总是超快的。我们的研究结果解释了最近的实验中，失相由于$1/f$电荷噪声影响的电荷量子比特在一个小的超导电极被成功地抑制使用自旋回波型门电压脉冲。
2003-05-23 cond-mat quant-ph
High Fidelity Adiabatic Quantum Computation via Dynamical Decoupling
介绍了开放系统绝热量子计算的高阶动力学解耦策略。我们的数值结果表明，一个明智的选择高阶动力学解耦方法，结合编码，使计算进行旁边的解耦，可以显着提高绝热量子计算的保真度，尽管退相干。
2012-05-11 quant-ph
Quantum Internal Model Principle: Decoherence Control
本文研究了量子系统的退相干控制问题，利用可扩展的辅助量子控制和几何控制理论中的一些技巧，成功地实现了开放量子系统与环境的完全解耦.我们将退相干控制问题重新表述为一个干扰抑制方案，这也使我们得到了量子控制系统的内模原理的想法，这在文献中是第一次。结果表明，从一个开放量子系统的量子扰动解耦，是可能的，只有在考虑到环境相互作用的模型的量子控制器的帮助下。这是证明了一个简单的2量子比特系统，其中消相干的影响被完全消除。该理论提供了施加在控制器上的条件，以确保完美的解耦。因此，退相干控制的问题自然产生了量子内模原理，该原理将干扰抑制控制与环境相互作用的模型联系起来。经典的内模原理和干扰解耦分别从不同的角度出发，即输出的完全跟踪和输出与外部干扰的完全解耦。然而，对于量子系统，这两个问题走到一起，合并，以产生一个有效的平台，退相干控制。在这篇文章中，我们介绍了一个开创性的联系之间的干扰解耦和相应的模拟量子系统的内模原理。
2010-12-10 math-ph math.MP quant-ph
Preserving photon qubits in an unknown quantum state with Knill Dynamical Decoupling - Towards an all optical quantum memory
由于单模光纤的双折射引起的信号损耗和退相干，限制了基于偏振的量子通信的实现。我们调查的Knill动态解耦计划，实施使用半波片，以尽量减少退相干，并表明，保真度大于$99\%$可以实现在没有旋转误差和保真度大于$96\%$可以实现在存在旋转误差。这种方案可以保持任意量子态的高保真度，在构建全光量子延迟线、量子存储器和量子中继器等方面具有潜在的应用价值。
2014-12-19 quant-ph
Analyzing Strategies for Dynamical Decoupling Insertion on IBM Quantum Computer
近场量子器件存在误差，退相干误差是不可忽略的误差源之一。动态解耦（DD）是一种众所周知的保护空闲量子比特免受退相干错误影响的技术。然而，插入DD序列的最佳方法仍然不清楚。在本文中，我们确定了导致空闲量子位的不同条件，并在这些特定条件下评估DD插入的策略。具体来说，我们根据空闲量子位与其他量子位的耦合程度将其分为串扰空闲量子位和空闲空闲量子位，并报告了这两种空闲量子位的DD插入策略。我们还进行了拉姆齐实验，以了解战略选择背后的原因。最后，我们为小型电路的DD插入和大规模电路设计的见解提供了设计指南。
2022-04-29 quant-ph
Robust photonic entanglement distribution via state-independent encoding onto decoherence-free subspace
有效和忠实地执行量子信息任务，例如，量子计算、量子通信和量子精密测量需要鲁棒的和与状态无关的消相干抑制措施来保护量子信息载体。在这里，我们提出了一个强大的分布方案，其中纠缠光子对的一个光子成功地编码到一个无消相干子空间（DFS）的状态无关的计划和解码的实验演示。我们实现了纠缠态在光纤通信信道上的高保真分布，并证明了该方案对参考系的脆弱性具有鲁棒性。由于该方案的状态独立性，它也适用于待分配光子与许多其他光子纠缠的多体情况。这种通用方案为在量子通信和计算网络之间稳健地分发量子信息提供了可能性。
2008-06-18 quant-ph
Near-optimal dynamical decoupling of a qubit
我们提出了一个近似最优的量子动力学解耦方案，该方案使用O（n^2）个脉冲消除了量子比特到n阶的一般退相干，与所有以前的解耦方法相比，脉冲数呈指数下降。耦合到自旋浴的量子位的数值模拟证明了新的脉冲序列的优越性能。
2009-09-01 quant-ph
Quantum Computation using Decoherence-Free States of the Physical Operator Algebra
物理代数的状态，即由参与编码和处理量子比特的算子生成的代数，而不是整个系统代数的状态。如果物理代数与相互作用哈密顿量可交换，并且系统哈密顿量是与物理代数可交换或属于物理代数的任意项之和，则其状态是消相干自由的。所考虑的例子之一表明，对于与环境的均匀集体耦合，编码无退相干逻辑量子比特的最小物理量子比特数目从4个减少到3个。
2000-08-07 cond-mat hep-th quant-ph
Optimized pulses for the perturbative decoupling of spin and decoherence bath
在核磁共振的框架下，我们考虑了通过持续时间为$τ_\mathrm{p}$的复合或连续脉冲耦合到浴的自旋的相干控制的一般问题。我们明确地表明，它是可能的设计脉冲，以实现从浴到$τ_\mathrm{p}$的第三阶的自旋去耦。在脉冲和浴时间校正项的作用下，系统的演化被分离为自旋的演化。我们推导出一般的时间依赖的旋转轴和自旋和环境之间的一般耦合的校正项。通过适当的脉冲设计，可以使由此产生的校正消失。对于$π$和$π/2$脉冲，我们明确地证明，即使浴是完全量子力学的，也存在消除一阶和二阶校正的脉冲，即，它显示了内部动态。这样的脉冲对于量子信息处理也将是有用的。
2009-08-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Universal Dynamical Decoupling: Two-Qubit States and Beyond
Uhrig的动态去耦脉冲序列已经成为一种通用的和非常有前途的方法去相干抑制。到目前为止，理论和实验研究都只研究了单量子比特的退相干。这项工作将Uhrig的普适动力学解耦从单量子比特系统扩展到双量子比特系统，甚至扩展到一般的多能级量子系统。特别是，我们表明，通过设计适当的控制哈密顿量的两个量子比特或多能级系统，乌里克的脉冲序列也可以保持广义量子相干性措施的顺序为$1+O(T^{N+1})$，只有$N$脉冲。我们的结果为有效锁定两量子比特纠缠态提供了一个非常有用的方案。Uhrig的脉冲序列在保持多能级量子系统的量子相干性方面的未来重要应用也是可以预期的。
2009-11-11 quant-ph
Unification of Dynamical Decoupling and the Quantum Zeno Effect
我们统一的量子芝诺效应（QZE）和“邦邦”（BB）去耦方法抑制退相干在开放量子系统：在这两种情况下，强耦合到外部系统或设备诱导的动态超选择规则，分区开放系统的希尔伯特空间到量子芝诺子空间。我们的统一利用冯诺依曼的遍历定理，并避免任何对称性的假设通常在讨论BB。因此，我们能够推广BB到任意快速和强脉冲序列，不需要对称性，并显示存在两种替代脉冲BB：连续去耦和脉冲测量。我们的统一处理，使我们能够得到限制的BB方法的功效：我们明确表明，逆QZE意味着BB可以在某些情况下加速，而不是抑制，退相干。
2004-01-21 quant-ph
Quantum Measurement Encoding for Quantum Metrology
本研究针对耗散量子传感中退相干影响参数精度的问题，提出量子测量编码方案，确定保精度条件并推导非厄米传感中精度损失的通用公式，为量子计量信息传递提供新途径。
2024-07-04 quant-ph
Evolution of tripartite entangled states in a decohering environment and their experimental protection using dynamical decoupling
我们开始了不同类别的三重纠缠态，即最大纠缠GHZ和W状态和${\rm W \bar{W}}$状态的实验保护的任务，使用动态解耦。这些状态是在一个三量子比特的NMR量子信息处理器上创建的，并允许在自然噪声的NMR环境中演化。在状态演化过程中的每个时刻，使用负性作为纠缠度量来监测三体纠缠。结果发现，W状态是最强大的，而GHZ型的国家是最脆弱的自然退相干存在于NMR系统。${\rm W \bar{W}}$态是GHZ类的，但以类似于W态的方式存储纠缠，令人惊讶的是，它比GHZ态更鲁棒。通过将主要噪声通道视为独立作用于每个量子比特的不相关相位阻尼通道以及广义振幅阻尼通道，可以最好地对实验数据进行建模。利用动态解耦，我们能够实现GHZ态纠缠的有效保护。W状态的状态保真度有微小的改善（其已经对自然系统退相干具有鲁棒性），而${\rm W \bar{W}}$状态在保真度和对退相干的保护方面显示出显著的改善。
2018-02-06 quant-ph
Suppression of collisional decoherence
我们采用连续动力学解耦方案来抑制冷原子弹性碰撞引起的退相干。使用连续的回波脉冲，我们实现了30倍的增加在相干时间的Rb 87原子被困在一个偶极陷阱。超过100毫秒的相干时间被证明与光学深度为120的合奏。
2009-05-28 quant-ph
Redundant information encoding in QED during decoherence
量子电动力学中的退相干过程，由于忽略辐射[L。Landau，Z.物理45，430（1927）]或带电物质[N。玻尔和L. Rosenfeld，K.丹麦维登斯克。塞尔斯克，数学- Fys.医疗十二，8（1933年）]已研究从黎明的理论。然而，在这两者之间发生了什么，当一部分辐射可以被观察到时，就像在许多现实生活中的情况一样，还没有被分析。我们提出了这样一个分析的非相对论性，点状电荷和热辐射。在偶极近似中，我们解决了动力学问题，并表明存在一种机制，尽管存在噪声，但所观察到的场带走了关于电荷动量的几乎完美和巨大冗余的信息。我们分析了部分电荷场状态，并表明它接近一个所谓的频谱广播结构。
2017-12-14 quant-ph
Robust applicability of continuous dynamical decoupling to decoherence reduction in longitudinal and transverse-noise settings: The role of anisotropy
Universidad de La Laguna（拉古纳大学）
本文解析评估连续动态解耦（CDD）在存在多种噪声源的一般量子比特设置中抑制退相干的效率，考虑横向噪声和各向异性噪声输入，并分析控制场参数对有效噪声谱的影响，通过适当选择控制参数实现CDD的鲁棒性。
2026-06-06 quant-ph stat.AP
Decoherence and information encoding in quantum reference frames
参考系在物理学中具有特殊的重要性。它们通常被认为是理想化的实体。然而，在大多数情况下，例如在实验室中，物理过程是在由物理系统构成的参考系内描述的。随着新技术的发展，证明复杂物体的量子特性成为可能，一个有趣的概念问题出现了：人们可以使用量子系统的状态来定义参考系吗？最近，这样的框架已经在[F. Giacomini，E. Castro-Ruiz，以及Brukner，Nat Commun 10，494（2019）]。其结果之一是量子关联依赖于观察者参考系的物理状态。这项工作的目的是研究这种现象的动力学方面，并表明，同样是真实的相关性建立在一个复合系统的演变过程中。因此，退相干过程也是相对的：对于某些观测者，子系统的约化演化是么正的，而对于另一些观测者则不是。我还讨论了这一结果的现代发展的退相干理论的影响：量子达尔文主义和频谱广播结构。
2020-06-25 quant-ph
Decoherence-protected quantum gates for a hybrid solid-state spin register
保护耦合量子系统的动力学不受环境的影响是固态量子信息处理的关键挑战。一个空闲的量子比特可以通过动态解耦有效地与外界绝缘，正如最近对单个固态量子比特所证明的那样。然而，在多量子比特门期间保护量子比特相干性提出了一个重要的问题：一般来说，解耦破坏了量子比特间的动态特性，因此与门操作冲突。这个问题在混合系统中尤为突出，其中不同类型的量子比特以截然不同的速率演化和退相干。在这里，我们提出了集成的动态解耦到量子门的一个范例的混合系统，电子核自旋寄存器。我们的设计利用耦合自旋系统中的内共振来解决门操作和解耦之间的冲突。我们实验证明，这些门在室温下工作的两个量子位寄存器的钻石。量子断层扫描显示，门操作中涉及的量子位与空闲量子位一样受到精确保护。我们通过执行Grover的量子搜索算法进一步说明了我们的设计的力量，即使执行时间超过电子自旋退相时间两个数量级，也能实现90%以上的准确性。我们的研究结果直接使不同类型的有前途的固态量子位之间的退相干保护接口门。最终，具有集成去耦的量子门可以使得能够达到利用固态器件的容错量子信息处理的精度阈值。
2012-02-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
Long-time electron spin storage via dynamical suppression of hyperfine-induced decoherence in a quantum dot
在量子点中，通过使电子经历合适的动态退耦序列，可以显著增加由核自旋环境引起的电子自旋退耦的相干时间。我们分析了高层次的解耦协议的性能，通过使用分析和精确的数值方法相结合，并特别注意大脉冲间延迟和长时间的动态，这是超出了标准的平均哈密顿理论描述的制度。我们证明，动态解耦可以保持有效的远远超出其正式域的适用性，并发现，利用级联设计的协议提供了最佳的性能，该系统在相关的参数范围内。在初始电子状态是已知的情况下，能够完全冻结退相干在很长一段时间的协议的构建和特征。还评估了系统和对照非理想性的影响，包括浴内偶极相互作用、磁场偏置和浴极化以及系统脉冲缺陷的影响。虽然小的偏置场和小的浴极化降低了去耦保真度，但增强的性能和时间调制来自于强的施加场和高极化。总体而言，我们发现，如果控制参数的相对误差不超过5%，解耦协议仍然可以延长相干时间高达两个数量级。
2008-01-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.other quant-ph
Decoherence control: Universal protection of two-qubit states and two-qubit gates using continuous driving fields
利用局部静态场和振荡场构造了一种场配置，以实现对两量子比特态的通用（但低阶）保护。也就是说，如果与环境的截止频率相比，驱动场频率足够大，则可以保护两个量子比特状态免受任意系统-环境耦合。同样重要的是，我们证明了可以构建驱动场来保护两量子比特纠缠门不受退相干的影响，而不需要假设任何特定形式的系统-环境耦合。利用非马尔可夫主方程，我们进一步证明了我们的连续动态退耦场在保护纠缠方面的有效性，以及受保护的双量子比特门在产生纠缠方面的优异性能.这一结果对目前利用通用动态退耦脉冲序列进行纠缠保护的研究具有一定的补充作用。
2011-10-30 quant-ph
Decoherence Control in Open Quantum System via Classical Feedback
在这项工作中，我们提出了一种新的策略，使用系统理论的技术，完全消除退相干，并提供了条件下，它可以这样做。一种新的结构采用辅助系统，诱饵，这是有助于从环境中解耦的系统。与文献中的其他方法相比，我们的方法去相干控制涉及量子控制系统的双线性输入仿射模型，该模型适用于经典控制理论的各种技术，但对量子机制进行了非平凡的修改。优雅的这种方法产生有趣的结果开环可扩展性和退相干自由子空间（DFS）。此外，退相干的反馈控制可能与经典输入仿射系统的干扰解耦有关，这需要通过避免所有量子力学陷阱来仔细应用这些方法。在计算合适的反馈的过程中，由于其与环境相互作用的张量性质，必须对系统进行重构，这是量子系统所特有的。结果是定性的不同和优于通过主方程得到的。最后，给出了一种反馈参数的合成方法，该方法在技术允许的情况下，可用于实际的2量子比特系统，以实现无退相干的量子计算。
2006-11-29 quant-ph
Quantum decoherence of nitrogen-vacancy spin ensembles in a nitrogen spin bath in diamond under dynamical decoupling
SKKU Advanced Institute of Nanotechnology (SAINT), Sungkyunkwan University（成均馆大学 SKKU 纳米技术高级研究所）；Department of Physics and Department of Energy Systems Research, Ajou University（亚洲大学物理系与能源系统研究部）；Pritzker School of Molecular Engineering, University of Chicago（芝加哥大学普里茨克分子工程学院）；Center for Quantum Information, Korea Institute of Science and Technology（韩国科学技术院量子信息中心）；Division of Nano and Information Technology, KIST School, Korea University of Science and Technology（韩国科学技术院 KIST 学院纳米与信息技术分部）；Department of Chemistry, University of Chicago（芝加哥大学化学系）；Center for Molecular Engineering and Materials Science Division, Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室分子工程与材料科学中心）；Department of Quantum Information Engineering, Sungkyunkwan University（成均馆大学量子信息工程系）
研究通过理论与实验结合，探讨了在氮供体（P1中心）浴中NV退相干动力学，发现T2时间与脉冲数呈二次关系，验证了量子浴模型与CCE方法的有效性。
2025-03-07 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
