Direct digital synthesis of microwave waveforms for quantum computing
微波领域中的现有技术量子计算实验使用通过用由任意波形发生器（AWG）生成的基带信号调制微波音调而生成的控制脉冲。数字模拟转换技术的最新进展使得直接合成任意微波脉冲成为可能，其采样率高达每秒92千兆采样（GS/s）。这些新的高带宽AWG可以大大简化量子计算实验的经典控制链，实现更先进的脉冲整形，减少需要仔细校准的组件数量。在这里，我们使用高速AWG来研究这种简化方案的可行性。我们的AWG的特点和超导量子位进行随机基准测试，实现低于$5\times10^{-4}$的平均单量子位门错误率。
2017-03-02 quant-ph
Pulse-Controlled Topologically Protected Quantum Batteries
College of Physics and Electronic Science, Hubei Normal University（湖北师范大学物理与电子科学学院）；Hubei Engineering Institute（湖北工程学院）；State Key Laboratory of Quantum Optics and Quantum Optics Devices, Institute of Laser Spectroscopy, Shanxi University（山西大学量子光学与量子光学器件国家重点实验室激光光谱研究所）；Collaborative Innovation Center of Extreme Optics, Shanxi University（山西大学极端光学协同创新中心）
该研究提出基于脉冲控制超导量子比特链的拓扑保护远程充电量子电池协议，实现无能量回流且鲁棒的能量传输，为量子电池远程充电及性能优化提供理论与框架支持。
2026-09-04 quant-ph
Generating single photons at GHz modulation-speed using electrically controlled quantum dot microlenses
我们报告的单光子脉冲序列的重复率高达1 GHz的生成。我们通过调制施加在电接触的量子点微透镜上的外部电压来实现这种高速度，该微透镜由连续波激光器光激发。通过使用方波电压调制量子点微透镜的光致发光，触发单光子发射，响应时间短至270 ps，比1.75 ns的辐射寿命快6.5倍。特征发射时间的这种大幅减少是通过对来自放置在p-i-n结的本征区中的量子点的发射的快速电容门控来实现的，所述本征区被偏置在电致发光的开始以下。这里，所施加的电压脉冲的上升沿触发来自光激发的量子点的单光子的发射。强度自相关测量证明了以GHz速度产生的光子脉冲训练的非经典性质。我们的研究结果结合了光激发与快速电子门控，从而显示出以高速率产生不可分辨的单光子的希望，超过了固有辐射寿命所设定的限制。
2015-10-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Simulation of four-body interaction in a nuclear magnetic resonance quantum information processor
四体相互作用在多体系统中起着重要的作用，它可以表现出有趣的相变行为。从历史上看，有效地模拟量子系统的需求导致了量子计算机的想法。在这封信中，我们报告了四量子位核磁共振量子信息处理器中的四体相互作用的实验演示。强调制脉冲用于实现自旋选择激发。结果表明，理论与实验之间有很好的一致性。
2007-04-10 quant-ph
Quantum gates implementations in the separated ion-traps by fast laser pulses
提出了一种在被单独囚禁的离子之间实现通用量子门的方法。代替用于操纵离子-离子耦合的典型绝热操作，这里通过使用快速激光脉冲非绝热地实现离子之间的可切换耦合。因此，离子之间所需的量子门可以通过仅使用一系列激光脉冲来实现。该方案可以方便地推广到具有可伸缩离子阱的量子计算中。
2012-11-27 quant-ph
Implementing quantum logic operations, pseudo-pure states and the Deutsch-Jozsa algorithm using non-commuting selective pulses in NMR
我们实验证明了选择性脉冲在核磁共振进行量子计算的有用性。已经提出了三种基于选择性脉冲激发的不同技术来制备处于赝纯态的自旋系统。我们描述了新的“portmanteau”门的设计使用水平人口的选择性操纵。给出了Deutsch-Jozsa算法在两量子比特和三量子比特量子计算机上的选择脉冲实现。
2000-02-05 quant-ph
Effective temperature pulses in open quantum systems
控制纳米尺度量子系统的温度在开发诸如量子热阀、热机和制冷机等热设备以及探索量子热力学中的基本概念的努力中变得越来越重要。然而，在实践中，产生任意的时间依赖性温度是具有挑战性的，类似于对于电子电压脉冲已经实现的。为了克服这个问题，我们在这里提出了一个全量子力学方案来控制开放量子系统的含时环境温度。为此，我们考虑一组量子谐振子，它们介导量子系统和热库之间的相互作用，并且我们展示了如何通过及时调制振荡器频率来实现有效的时间依赖性温度。通过这样做，我们可以向量子系统施加有效的温度脉冲，并且可以将其冷却到环境温度以下。令人惊讶的是，该方案可以实现只用几个振荡器，我们的建议，从而铺平了道路，控制开放量子系统的温度。
2022-11-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
A solid-state NMR three-qubit homonuclear system for quantum information processing: control and characterization
基于丙二酸分子的用于量子信息处理的三量子位13 C固态核磁共振（NMR）系统被用于展示通过强调制射频脉冲的高保真通用量子控制。这种控制是在强耦合机制下实现的，其中选择性量子位寻址和两量子位相互作用的时间尺度是相当的。
2005-11-22 quant-ph
Implementation of Conditional Phase Shift gate for Quantum Information Processing by NMR, using Transition-selective pulses
在核磁共振（NMR）领域，量子信息处理的实验实现已经很好地建立。条件相移门的实现是一个重要的步骤，它导致了Grover搜索算法和量子傅里叶变换等重要算法的实现。该门已在核磁共振中用耦合演化方法实现。我们在这里演示的条件相移门使用过渡选择脉冲的实施。作为门的一个应用，我们演示了Grover的搜索算法和量子傅里叶变换的模拟和实验使用过渡选择脉冲。
2003-11-16 quant-ph
Frame Change Technique for Phase Transient Cancellation
本文针对固态NMR量子模拟中高功率短脉冲引发的相位瞬变控制误差，提出一种无额外控制开销的“参考系变换技术”进行诊断、校准与校正，有效提升了任意相位π/2脉冲的控制精度。
2023-11-27 quant-ph
Coherent pulse implementations of quantum cryptography protocols resistant to photon number splitting attacks
最近提出了一类新的量子密码协议，该协议在弱相干脉冲实现中对最常见的光子数分裂攻击具有鲁棒性。在这篇文章中，我们给出了一个相当详尽的分析几个窃听攻击这些计划。窃听者（Eve）应该拥有无限的技术力量，而诚实的当事人（Alice和Bob）使用当今的技术，特别是衰减激光作为单光子源的近似。他们利用量子态的非正交性来减少不完美源偶然产生的多光子脉冲中Eve可获得的信息。使用当今技术的这些协议中的一些的实现允许高达$\sim$ 150 km的距离的安全密钥分发。我们还表明，强脉冲的实现，其中包括一个强脉冲作为参考，允许对光子数分裂攻击强大的密钥分配。
2003-02-05 quant-ph
Implementing a neutral-atom controlled-phase gate with a single Rydberg pulse
人们可以通过利用里德堡封锁来实现快速的两量子比特纠缠门。虽然已经提出了各种理论方案，但由于实验的限制，实验人员还没有能够证明高保真度的双原子门。我们提出了一种新的方案，它只使用一个单一的里德堡脉冲照射两个原子，中性原子控制相位门的建设。与现有的方案相比，我们的方法更容易实现，既不需要单独寻址原子，也不需要绝热过程。利用基于实际实验场景估计的参数，可以实现高于0.99的门保真度。
2016-02-24 quant-ph
Errors in quantum optimal control and strategy for the search of easily implementable control pulses
我们引入了一种新的方法来评估我们的目标是优化控制问题的错误。该方法提供了一种策略来定义新的控制脉冲，其不一定是最佳的，但仍然能够产生不大于某个固定的先验阈值的误差，因此提供了可能更适合于实验实现的控制脉冲。该形式主义适用于一个精确可解的模型和Landau-Zener模型，其最优控制问题是可解的数值。所提出的方法是非常重要的应用程序中的高度可控性的量子系统的动力学是必需的。
2011-07-21 quant-ph
Quantum cryptography protocols robust against photon number splitting attacks for weak laser pulses implementations
本文提出了一种新的量子量子密钥分发协议，该协议可以抵抗光子数分裂（PNS）攻击。我们研究这些协议之一，它不同于BB84只在经典的筛选程序。该协议比BB84协议更好地抵抗PNS攻击。
2004-02-09 quant-ph
Exploring the role of asymmetric-pulse modulation in quantum thermal machines and quantum thermometry
我们探讨了当系统与热浴接触时，用非对称脉冲周期性调制量子二能级系统（TLS）的后果。通过采用Floquet-Lindblad形式主义的分析，我们发现，不等的“向上”和“向下”的脉冲持续时间有两个主要的分歧。首先，作为周期性调制的结果而产生的多个边带或光子扇区的能隙通过依赖于调制强度以及上升（或下降）持续时间的分数的项来重新归一化。第二，不同边带的权重不再关于中心带或零光子扇区对称分布。我们说明了这些发现的优势，在量子热机和测温的应用程序的背景下。对于一个热的机器构造的TLS耦合到两个热浴，我们证明了不对称脉冲提供了一个额外的控制度的操作模式的热机器。此外，通过适当地调整子带的权重，我们还表明，一个不对称的脉冲可以提供优越的最优性，在最近提出的协议量子测温，其中动态控制已被证明可以提高测量的精度。
2020-09-22 cond-mat.stat-mech quant-ph
Programmable time-multiplexed squeezed light source
基于时间复用（TM）的连续变量（CV）方案是大规模量子信息处理（QIP）的主要方法之一。作为这种方法的基本构建块，需要量子光源来顺序地产生时分复用的压缩光脉冲;然而，传统的CV TM实验使用固定光源，其只能输出具有相同压缩水平和相位的压缩脉冲。我们在这里展示了一个可编程的时间复用压缩光源，可以产生连续的压缩脉冲与各种压缩水平和相位在小于100 ns的时间间隔。生成模式可以由软件任意选择而不改变其硬件配置。这通过使用波导光学参量放大器并调制其连续泵浦光来实现。我们的光源将执行各种大规模CV QIP任务。
2023-03-09 physics.optics quant-ph
Quantum Computing by Two-Dimensional NMR using Spin- and Transition-Selective Pulses
使用二维NMR的量子计算最近已被描述为使用标量耦合演化技术[J. Chem. Phys.，109，10603（1998）]。本文描述了利用选择性脉冲实现二维核磁共振量子计算。使用两个和三个量子位实现了许多逻辑门，其中一个额外的观察者自旋。实现了一些多合一门（或Portmanteau门）。Toffoli门（或AND/NAND门）和OR/NOR门在三个量子位上实现。Deutsch-Jozsa量子算法的一个和两个量子位，使用一个额外的工作量子位，也已经实现了使用选择性脉冲后，创建一个相干叠加态，在二维的方法。
2000-06-27 quant-ph
Pulse Quality Optimisation in Quantum Optimal Control
Imperial College London（帝国理工学院）；Flatiron Institute（平顿研究所）
本文提出GECKO方法，通过利用李代数几何优化脉冲质量，提升控制脉冲的保真度和实验可行性。
2026-04-28 quant-ph
Versatile Multipartite Einstein-Podolsky-Rosen Steering via a Quantum Frequency Comb
多部Einstein-Podolsky-Rosen转向是量子通信网络的重要资源，其中所有节点处的设备的可靠性不能完全信任。在这里，我们提出了一个高度通用和灵活的仓库的多部转向实验生成使用光学频率梳和超快脉冲整形。该方案使用脉冲整形器简单地调制检测系统的光谱分辨率，能够在不改变光子学架构的情况下产生按需的4、8和16模高斯转向。我们发现，可操纵性增加与更高的光谱分辨率。对于16模状态，我们确定多达65534可能存在于这个固有的多模量子资源的双分区转向，并证明了准备状态的可操纵性是强大的模式损失。此外，我们验证了四种类型的一夫一妻制的高斯转向关系，并证明了其中之一的强违反。我们的方法为在现实世界中构建量子网络提供了强有力的基础。
2019-10-30 quant-ph
Single-step implementation of a multiple-target-qubit controlled phase gate without need of classical pulses
我们提出了一种简单的方法来实现一个量子比特同时控制$n$目标量子比特的多量子比特相位门，通过使用三能级量子系统（即，四个）耦合到腔或谐振器。该门可以使用一个操作步骤来实现，而不需要经典脉冲，并且在操作期间没有光子被填充。因此，与以前的建议相比，门操作被大大简化，并且来自腔衰减的退相干被大大减少。此外，操作时间与量子位的数量无关，并且在操作期间不需要调整量子位的能级间距或腔频率。
2014-03-17 quant-ph
Universal set of Dynamically Protected Gates for Bipartite Qubit Networks II: Soft Pulse Implementation of the [[5,1,3]] Quantum Error Correcting Code
我们使用我们先前设计的基于整形去耦脉冲序列的通用量子门集，在具有始终开启的伊辛耦合的单独控制的量子比特网络上，使用单纠错五量子比特码来模拟重复性量子纠错（QEC）。除了充当精确的量子门之外，该序列还提供低频相位噪声的动态解耦（DD）。该模拟涉及在数万个控制脉冲的持续时间内集成六个量子比特的幺正动力学，使用经典的随机相位噪声作为退相干源。组合的DD/QEC协议显着提高了一致性，QEC单独负责一个数量级以上的失真减少。
2015-09-03 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
Pulse-optimised circuit elements for scalable and noise-resilient quantum chemistry
Hitachi Cambridge Laboratory（日立剑桥实验室）；Cavendish Laboratory, Department of Physics, University of Cambridge（剑桥大学物理系卡文迪许实验室）
提出一种基于梯度上升脉冲工程的方法，直接实现变分量子本征求解器（VQE）的硬件定制脉冲，将硅自旋量子比特处理器上的单/双量子比特激发实现时间分别降至289 ns和927 ns，VQE运行时间最多缩短15.3倍。
2026-06-17 quant-ph
Broadband Geodesic Pulses for Three Spin Systems: Time-Optimal Realization of Effective Trilinear Coupling Terms and Indirect SWAP Gates
宽带实现的时间最优测地线脉冲元素的有效创建的有效三线性耦合项的自旋系统由三个弱耦合自旋1/2。基于这些脉冲元素，间接SWAP操作的时间最佳实施的实验证明。基于宽带测地序列的间接SWAP门的持续时间比传统方法减少了42.3%。
2003-05-08 quant-ph
Selective pulse implementation of two-qubit gates for spin-3/2 based fullerene quantum information processing
我们提出了两种在内嵌富勒烯$N@C_{60}$或$P@C_{60}$上实现双量子比特量子门的可行方案。量子位存储在掺杂原子$N$或$P$的电子自旋自由度中。利用两个相邻富勒烯之间的磁偶极耦合，利用选择性微波脉冲和再聚焦技术实现了两量子比特受控非门和两量子比特条件相位门。我们将讨论为使我们的建议具有普遍性而采取的其他必要步骤。我们还将表明，我们的建议是有用的量子门控和量子信息从基于自旋的量子比特状态的读出。
2004-07-05 quant-ph
Free-Electron Shaping Using Quantum Light
控制自由电子的波函数对于提高电子显微镜的空间分辨率、电子与感兴趣的样品模式相互作用的效率以及我们在纳米尺度下探测超快材料动力学的能力是重要的。在这种情况下，阿秒电子压缩最近已被证明通过与近场的相互作用，所述近场由超短激光脉冲在纳米结构处的散射产生，然后由自由电子传播。在这里，我们表明，控制电子脉冲整形，压缩，和统计，可以改善取代相干激光激发与量子光的相互作用。结果表明，在光强一定的情况下，相位压缩可以加速压缩，而振幅压缩可以产生超短双脉冲。所产生的电子脉冲表现出完全类似于光学泰伯效应的周期性复苏。我们进一步揭示了样品中与调制电子相互作用产生的相干性强烈依赖于调制光的统计特性，而样品密度矩阵的对角部分则与用于塑造电子的光的类型无关，都简化为泊松分布。本研究为自由电子脉冲的产生开辟了一个新的方向，并对脉冲的持续时间，形状，和统计，这直接影响他们与样本的相互作用。
2021-01-26 physics.optics quant-ph
Implementation of the XY interaction family with calibration of a single pulse
量子信息处理器的近期应用将依赖于优化的电路实现，以最小化门深度，从而减轻噪声中间尺度量子（NISQ）计算机中门误差的影响。更有表现力的门集合可以显著降低通用电路的门深度。类似地，结构化算法可以从更直接匹配问题对称性的门集合中受益。XY相互作用产生了一系列门，这些门提供了针对量子化学以及组合优化问题的表达能力，同时还为更通用的电路提供了电路深度的减少。在这里，我们实现了一个transmon为基础的超导量子位架构的XY纠缠门的整个家庭。我们使用一个复合脉冲方案，只需要校准一个单一的门脉冲，并保持恒定的门时间的所有成员的家庭。这使我们能够在所有纠缠角度上保持门的高保真度实现。从这个系列中采样的门的平均保真度范围从$95.67 \pm 0.60\%$到$99.01 \pm 0.15\%$，中值保真度为$97.35 \pm 0.17\%$，接近量子位对的相干限制门保真度。此外，我们证明了XY的效用在量子近似优化算法中，使电路深度减少相比，只有CZ的情况下。
2019-12-09 quant-ph
Hierarchical Genetic Algorithm Approach to Determine Pulse Sequences in NMR
我们开发了一类新的遗传算法，计算确定有效的脉冲序列，以实现一个量子门U的三量子位系统。该方法被证明是相当普遍的，并且相同的算法可以用于获得各种目标矩阵的有效序列。当自旋-自旋耦合常数$J_{12}=J_{23}=J$和$J_{13}=0$满足时，我们通过有效地实现等式反转门来证明这一点。我们还提出了新的脉冲序列来实现奇偶校验门和扇出门，这是大约50%的效率比以前的最好的努力。此外，这些序列被示出为需要显著更少的RF功率用于其实施。该算法在传统的遗传算法框架中引入了几个新的功能。我们使用矩阵而不是线性链，这些矩阵的列具有定义良好的层次结构。该算法是一个遗传算法耦合到一个快速局部优化，因此是一个混合遗传算法。它显示出快速收敛，并且在标准个人计算机上在MATLAB平台上运行需要大约20分钟来导出用于任何目标8 × 8矩阵$U$的有效脉冲序列。
2009-12-04 quant-ph
Ultra-fast two-qubit ion gate using sequences of resonant pulses
我们提出了一个新的协议，实现超快的双量子位相位门与捕获离子使用自旋相关的踢引起的共振跃迁。通过仅优化脉冲训练序列中的到达时间的分配，以比捕获振荡周期$T<2π/ω$快的时间实现门。这样的门使我们能够增加可以在离子量子比特的相干时间内完成的门操作的数量，这有利于可扩展量子计算机的发展。
2020-07-01 quant-ph
A quantum phase gate implementation for trapped ions in thermal motion
提出了一种利用单驻波激光脉冲实现热运动囚禁离子量子控制相位门的新方案。该方案不采用旋转波近似，而是利用算子的反旋转项。我们还证明了同样的方案可以用来产生最大纠缠态的$N$囚禁离子由一个单一的激光脉冲。
2002-04-30 quant-ph
The SMART protocol -- Pulse engineering of a global field for robust and universal quantum computation
量子比特阵列的全局控制策略是实现可扩展量子计算的一条有前途的途径。连续波全局场提供量子位与背景噪声的解耦。然而，这种方法受到阵列中单个量子位参数变化的限制。在这里，我们表明，通过调制同时施加到整个阵列的全局场，我们能够编码对量子比特谐振频率和微波振幅波动的统计散射不太敏感的量子比特，这是大规模系统中预期的问题。我们将这种方法命名为SMART（正弦调制，始终旋转和定制）量子位协议。我们表明，存在最佳的调制条件，量子比特在一个全球性的领域，鲁棒地提供改进的相干时间。我们将进一步详细讨论硅量子点中自旋的例子，其中通过控制单个量子位的自旋-轨道耦合和相邻量子点中自旋之间的交换耦合来实现通用的单量子位和双量子位控制。这项工作在全球范围内提供了一个高保真的量子比特操作方案，显着提高了基于自旋的量子计算机架构的可扩展性的前景。
2021-08-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Coherently manipulating two-qubit quantum information using a pair of simultaneous laser pulses
实现受控量子门和在一对量子比特之间产生纠缠通常需要几个顺序操作。基于Lamb-Dicke极限以外的两离子系统的条件量子动力学，本文提出了一种操纵两量子比特量子信息的理论方案，即，通过使用一对同时的激光脉冲，实现通用的两量子比特量子门并产生两量子比特纠缠态。既不需要Lamb-Dicke近似，也不需要辅助原子能级。这种简单的方法的实验可实现性进行了讨论。
2005-12-19 quant-ph
Implementation of a hybrid scheme for coherent plug-and-play quantum key distribution
我们实验证明了一种混合配置的量子密钥分发，结合了简单的分布式相位参考协议的自参考功能和偏振不敏感的所谓的即插即用系统。此外，所有组件都安排在服务器-客户端方案中，以允许实际的密钥分发。在链路的接收端通过脉冲序列和不平衡干涉仪产生空白的相干脉冲对序列，并将其发送到另一端。发射器通过擦除脉冲对中的一个脉冲来写入量子位，如在相干单向协议中那样。在接收器侧使用用于生成初始相位参考脉冲的相同干涉仪来执行检测以及窃听监视。
2018-06-14 quant-ph
A tunable coupling scheme for implementing high-fidelity two-qubit gates
具有量子优势的计算硬件的前景关键取决于量子门运算的质量。非理想双量子比特门是实现可扩展量子信息处理器的主要瓶颈。在这里，我们提出了一个可推广和可扩展的方案，通过调制耦合器频率来控制量子比特-量子比特耦合的双量子比特耦合器开关。双量子比特门操作可以通过在色散区操作耦合器来实现，这对量子比特状态是非侵入性的。我们通过在超导量子线路上模拟一个通用的双量子比特门来研究该方案的性能，发现来自已知寄生效应的误差被强烈抑制。该方案与现有的高相干硬件兼容，从而有望与当前技术的更高的门保真度。
2018-03-26 quant-ph
Robust transitionless quantum driving: Concatenated approach
针对无跃迁量子驱动受绝热条件和系统误差限制的问题，本文提出仅调制脉冲相位差的级联方法，实现对任意时间依赖脉冲的鲁棒量子控制。
2023-07-15 quant-ph
A genetic algorithm for finding pulse sequences for NMR quantum computing
我们提出了一种遗传算法，找到一组脉冲序列，或旋转，为一个给定的量子逻辑门，实现核磁共振。我们证明了该方法的实用性，通过显示可以发现CNOT和Shor算法的中心部分（N=15）的较短序列。像这里介绍的遗传算法这样的人工智能技术在简化工作量子计算机的实现方面具有巨大的潜力。
2004-04-29 quant-ph
The Implementation of Quantum Computing Operations with Phase Modulated Microwave Pulses and High-Spin Ions at Zero Magnetic Fields
提出了在零磁场中利用自旋S=1的双电子顺磁离子的电子自旋进行脉冲操纵的量子计算基本操作的新物理实现。新型的变相位和不同极化的微波脉冲能够诱导离子自旋态之间的不同跃迁，这些跃迁可以用量子计算算符来描述。为了描述这种脉冲的影响，提出了一种新的方法来表示指数算子作为多项式的泡利矩阵。
2019-10-08 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Fast Simulation of Magnetic Field Gradients for Optimization of Pulse Sequences
研究了如何有效地模拟核磁共振（NMR）中的脉冲场梯度（PFG）。一个有效的模拟需要在时间和空间上离散化。我们研究了这两种离散化，并提供了一个指导方针，以选择最佳的离散值，根据实验所需的精度。我们提供了一个理论研究和模拟显示，我们需要在空间中模拟，具有高精度，由几个单一的进化和PFG序列的最小数量的部门。我们表明，PFG的快速模拟允许我们优化PFG，射频脉冲和自由演化组成的序列，实现非幺正演化（量子信道）。为了证明我们的工作是成功的，我们进行了两种实验。首先，我们实现了两个量子信道，并比较结果与他们的理论预测。在第二个实验中，我们使用PFG的快速模拟来优化和实现一个序列来制备伪纯态，其信噪比比迄今为止已知的任何程序都要好。
2020-06-17 quant-ph
Controlled-NOT gate sequences for mixed spin qubit architectures in a noisy environment
针对大规模量子计算的应用，提出了两个不同类型量子比特之间的显式受控非门序列。在这里，这种复合系统的构建块是基于半导体量子点中静电限制的电子自旋的量子比特。对于每一个系统，在两种不同的几何构型中，利用仅由电子对之间的交换相互作用表示的有效哈密顿模型。数值遗传算法，考虑到所涉及的实际物理参数。门操作通过调制不同量子点对之间的隧穿势垒和能量偏移来解决。考虑到门序列脉冲的不理想控制、超精细相互作用和电荷噪声的限制，计算了门不稳定度。
2017-09-25 quant-ph
Implementation of Liouville space search algorithm on strongly dipolar coupled nuclear spins
Liouville空间搜索算法[Schlichweiler，Phys. Rev. Lett. { \bf 85}，4815（2000）.]利用系综的混合初始状态，并且已经在弱耦合自旋中较早地成功实现，其中自旋可以被识别为量子位。最近已经证明，n-强耦合自旋可以被集体视为n-量子比特系统。算法在这样的系统中的应用需要使用跃迁选择性脉冲而不是量子位选择性脉冲的新方法。这项工作开发了Liouville空间搜索算法的修改版本，该算法适用于强耦合和弱耦合自旋。该算法的所有步骤都可以通过使用过渡选择脉冲来实现。在强偶极耦合四量子比特系统上进行了实验实现。
2009-09-23 quant-ph
Nonadiabatic geometric quantum gates with on-demand trajectories
提出一种通过调制脉冲形状构建按需轨迹非绝热几何量子门的通用协议，采用逆向工程简化几何相位计算并优化门性能，超导电路实现表明其显著优于常规方案。
2024-06-27 quant-ph
Gate Synthesis in Dephasing-Limited Nitrogen-Vacancy Ensembles
Institut quantique, Université de Sherbrooke（舍布鲁克大学量子研究所）；Département de physique, Université de Sherbrooke（舍布鲁克大学物理系）；Keysight Technologies Canada（是德科技加拿大）；Département de génie électrique et de génie informatique, Université de Sherbrooke（舍布鲁克大学电气与计算机工程系）
针对系综NV色心退相干限制下的门控制，提出ZXZXZ分解与复合脉冲方法，抑制误差累积超70%，实现鲁棒单比特控制。
2026-09-29 quant-ph
Adiabatic Quantum Computing with Phase Modulated Laser Pulses
利用简单的相位调制激光脉冲，在量子绝热方法下，通过退相干控制实现了多能级系统的量子逻辑门。我们利用选择性的粒子数反转和哈密顿随时间的演化来鲁棒地实现这些目标，而不是标准的酉变换语言。
2005-07-28 quant-ph
Pulse sequences for controlled 2- and 3-qubit gates in a hybrid quantum register
我们提出并证明了一个量子控制方案的混合量子寄存器，可以减少操作时间，因此放松的影响，相比现有的实现。它将共振激发脉冲与量子比特系统的内部哈密顿量下的自由进动周期相结合。我们用这个方案实现了类似于金刚石中氮空位中心的电子和核自旋的受控非操作的量子门。作为一个具体的应用，我们在电子和核自旋量子比特之间转移布居，并使用它来测量具有多个耦合自旋的系统中的核自旋的拉比振荡。
2018-06-21 quant-ph
Development of Neural Network-Based Optimal Control Pulse Generator for Quantum Logic Gates Using the GRAPE Algorithm in NMR Quantum Computer
Sharif University of Technology（谢里夫理工大学）；Centre for Quantum Engineering and photonics Technology, Sharif University of Technology（谢里夫理工大学量子工程与光子技术中心）；Koc University（科奇大学）
本文提出利用神经网络生成核磁共振量子计算机中任意单量子位逻辑门的最优控制脉冲，通过GRAPE算法训练网络，实现高效执行量子门操作，提升量子最优控制能力。
2025-10-31 quant-ph
Clustering into three groups on a quantum processor of five spins S = 1, controlled by pulses of resonant RF fields
我们考虑一个量子处理器的基础上五qutrits表示的自旋S=1，这是由无线电频率（RF）脉冲在相邻级别之间的过渡选择性驱动。以将一组六个点分成三组为例，对量子绝热聚类算法的实现进行了数值模拟。我们得到了矩形射频脉冲的幅度和持续时间，以及控制脉冲序列中自由演化间隔的持续时间，这使得在离散时间近似下设计一个与时间相关的有效哈密顿量成为可能。研究了实现保真度对参数的依赖关系。我们用四极核作为量子系统，但所得结果对控制基于其它系统量子系统的量子处理器是有用的。
2023-03-09 quant-ph
Implementation of Quantum Gates via Optimal Control
从NMR脉冲设计中经常采用的基本控制系统模型开始，我们推导出更现实的控制系统模型，考虑到诸如非共振激励的影响，用于具有由全局施加的电磁场控制的固定量子位间耦合的系统，以及用于由全局场和局部控制电极的组合控制的系统。对于这两种模型，最优控制用于找到实现一组保真度大于99.99%的两个和三个量子位门的控制。虽然在某些情况下，获得的最佳脉冲似乎是令人惊讶的简单和实验现实的，结果也表明，在其他情况下获得的“最佳”脉冲是不可行的实验，和更复杂的参数化的控制领域和数值算法是必要的。
2008-05-19 quant-ph
The fastest pulses that implement dynamically corrected gates
动态校正量子系统与其环境之间不必要的相互作用对于实现广泛的量子信息技术所必需的高保真量子控制至关重要。在最近的工作中，我们发现了所有可能的驱动场的完整解空间，这些驱动场在执行单量子比特操作时抑制横向准静态噪声误差。这个解决方案的空间生活在一个简单的几何框架，使它能够获得全球最佳的脉冲受一组实验约束，通过解决某些几何优化问题。在这项工作中，我们解决了这样一个几何优化问题，找到最快的脉冲，实现单量子位门，同时消除横向准静态噪声到二阶。由于时间优化的脉冲是不平滑的，我们提供了一种方法，基于我们的几何方法来获得实验上可行的平滑脉冲，近似的时间最优的门速度损失最小。我们表明，在现实的脉冲上升时间的约束存在下，我们的平滑脉冲显着优于序列的基础上理想的脉冲形状，突出的好处，直接建立实验波形的约束动态校正门设计。
2018-03-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Implementing optimal control pulse shaping for improved single-qubit gates
我们采用脉冲整形来消除由transmon超导量子比特的弱非谐性引起的单量子比特门误差。通过将整形脉冲施加到旋转的两个正交分量，校正了由较高水平的存在引起的相位误差。使用正交通道上的控制的导数，我们能够去除耦合到微波谐振器的多个量子比特的非谐能级的影响。使用随机基准测试来量化每个门的平均误差，使用4 ns宽脉冲实现最小0.007+/-0.005。
2010-05-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Indistinguishable sub-nanosecond Pulse Generator
不可分辨的激光脉冲是量子密码学中实现量子比特的关键。在汽车框架中实现这样的加密需要紧凑和便宜。然而，量子密码学的现代实现是庞大和昂贵的。为了减小量子密码实现的形状因子，已经投入了大量的努力。我们报道了一种紧凑、低成本、不可分辨的亚纳秒脉冲发生器，它采用法布里-珀罗激光二极管，具有可调的延迟和幅度。该方法是基于电网络的代数拓扑公式推导出来的，其实现是对一个恒流节点的时间依赖性扰动，产生具有恒定预偏置的可调谐亚纳秒激励。在考虑自发发射和弛豫振荡影响的情况下，得到了半导体激光二极管的仿真模型参数。测得最短脉冲具有496 ps的FWHM。
2021-11-27 physics.app-ph quant-ph
Quantum state tomography and quantum logical operations in a three qubits NMR quadrupolar system
在这项工作中，我们提出了一个实现的量子逻辑门和算法在一个三个有效的量子比特系统，表示为（I = 7/2）NMR四极核。为了实现这些协议，我们使用了强调制脉冲（SMP）。每个实现的各个阶段都通过量子态层析成像（QST）进行了验证。这里提出的计算基态，Toffolli逻辑门，和Deutsch-Jozsa和Grover算法的结果。此外，我们还讨论了在四极系统中使用SMP技术实现此类协议的困难和优势。
2011-08-24 cond-mat.other quant-ph
Implementing a Quantum Finite Automaton in IBMQ using Custom Control Pulses
本研究针对量子有限自动机在实际器件中因退相干影响长字符串计算的问题，采用脉冲级编程校准专用快速单量子比特门，在IBM-Q环境下显著降低计算误差、缩短延迟，提升了自动机支持的最大计算长度。
2024-12-09 cs.FL quant-ph
Errors due to Finite Rise/fall Times of Pulses in Superconducting Charge Qubits
我们用数值方法研究了带有超导电荷量子比特的双量子比特门的动力学。为了实现双量子比特门，计算了$E_J$与$E_L$的精确比率以及相应的操作时间。我们研究了脉冲的有限上升/下降时间对双量子比特门实现的影响。研究发现，实现双量子比特门的误差随脉冲的上升/下降时间呈二次方增长。
2002-01-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
Motion-Insensitive Time-Optimal Control of Optical Qubits
本文针对囚禁原子量子计算机中原子运动导致的光学量子比特门保真度下降问题，提出通过时间调制激光相位设计运动不敏感脉冲，分别利用 bang-bang 脉冲抑制光子反冲、平滑相位脉冲突破热运动纠缠界限，并在 ${}^{88}$Sr 光镊阵列中验证了门误差降低一个数量级以上的效果。
2024-10-03 physics.atom-ph quant-ph
