Qubit gates with simultaneous transport in double quantum dots
将双量子点中的单电子在磁场中的自旋作为四能级系统考虑。通过描述自旋-轨道耦合引起的自旋守恒隧道和自旋翻转导致的电子在势极小值之间的运动，我们基于四维（4D）旋转的几何形状反向设计了比绝热更快的状态操纵操作。特别是，我们展示了如何在同时执行所需自旋旋转的量子点之间传输量子比特。
2018-09-24 quant-ph
Open quantum system description of singlet-triplet qubits in quantum dots
我们建立了一个理论模型来描述GaAs量子点中单重态-三重态量子比特的耗散动力学。利用实验获得的共点[M. D. Shulman等人，Science 336，202（2012）]作为指导，我们发现每个逻辑量子比特在模拟$1/f^α$噪声的随机电报噪声（RTN）的作用下波动。我们还研究了作为RTN的振幅，RTN的相关时间，状态的准备时间，和两个量子比特耦合的函数的并发的动力学。此外，我们还发现两个量子比特的耦合以及制备时间对纠缠耗散动力学有很大的影响，这两个物理量都可以用来增强单重态-三重态量子比特之间的纠缠.
2017-01-11 quant-ph
Variational quantum compiling for three-qubit gates design in quantum dots
针对可扩展量子计算中量子逻辑门设计需求，本工作利用变分量子编译算法，基于纯物理相互作用项的时间无关哈密顿量设计出对多种噪声鲁棒的高保真三量子比特门，且方法适用于多类量子系统，助力构建更优量子计算架构。
2024-12-09 quant-ph
Geometric two-qubit gates in silicon-based double quantum dots
本文针对硅双量子点自旋量子比特受电荷噪声影响的问题，提出在局域磁场梯度远大于交换相互作用的区域，通过解析与数值方法实现纠缠和非纠缠几何两比特门，保真度超过99%并优于动力学操作。
2024-09-01 quant-ph
Universal quantum gates for hybrid systems assisted by quantum dots inside double-sided optical microcavities
本文提出了在双面光学微腔中利用量子点辅助，在飞行光子量子比特和静止电子自旋量子比特之间构造通用量子门，即受控非门、三量子比特Toffoli门和Fredkin门的确定性方案.我们的门的控制量子比特被编码在运动的单光子的偏振上，目标量子比特被编码在光学微腔中的量子点中的受限电子自旋上。我们在混合系统上设计的这些通用量子门方案具有一些优点。首先，原则上所有的门都以100%的成功概率完成。其次，我们的方案不需要额外的量子比特。第三，门的控制量子位很容易操纵，目标量子位非常适合存储和处理。第四，为了获得高保真度，门不要求非耦合腔的透射与耦合腔的反射可平衡。第五，三个通用门的器件工作在弱耦合和强耦合两种情况下，在实验上是可行的。
2013-02-08 quant-ph
Quantum computation with coupled-quantum-dots embedded in optical microcavities
基于电荷态的空间分离可以增强量子相干性的思想，我们提出了一种利用两个耦合量子点构造量子比特的量子计算方案。量子信息存储在电子-空穴对态中，电子和空穴位于不同的点上，这使得量子比特态具有很长的寿命。通过腔光子耦合量子点，可以实现任意量子比特对的通用量子门，腔光子有望成为远程信息传输的候选者。通过估计门时间与退相干时间的关系进行了操作分析。
2002-03-29 quant-ph
An unconventional geometric phase gate with two nonresonant quantum dots trapped in a photonic crystal cavity
提出了一种利用光子晶体腔中的两个非共振量子点通过非常规几何相位实现双量子比特控制相位门的方案。在该系统中，量子点同时与大失谐腔模和强驱动经典光场相互作用。在门操作期间，量子点不经历跃迁，而腔模式沿着相空间中的闭合路径移位。以这种方式，系统可以获得以量子点的状态为条件的几何相位。在实现单量子比特操作之后，可以构造双量子比特控制的相位门。
2011-06-23 quant-ph
Predicted Ultrafast Single Qubit Operations in Semiconductor Quantum Dots
最近提出的几种可扩展量子计算的实现依赖于操纵半导体中单个电子的自旋极化的能力。迄今为止，最快速的单自旋操纵技术依赖于通过自旋敏感的光学斯塔克效应产生有效的磁场。这种方法已被用来分裂自旋态的胶体CdSe量子点和操纵合奏的自旋在ZnMnSe量子阱与飞秒光脉冲。本文报道了在含单电子的量子点中，这一过程将产生自旋的相干旋转，计算得到的有效磁场的大小取决于量子点的带隙和应变。我们预测，在InAs/InP点中，对于合理的实验参数，旋转的幅度是足够的，并且固有误差足够低，使它们能够作为基于量子点的量子计算机的元素。
2002-11-25 quant-ph
An optimal single-electron charge qubit for solid-state double quantum dots
利用GPU加速求解含时薛定谔方程，研究了固态双量子点（DQD）系统的最佳单电子电荷量子比特，并分析了其在含时线性失谐下的动力学行为.最佳量子比特的基态被定义为零偏压下DQD的最低能量成键态和反键态的对称和反对称线性组合。与由非耦合DQD的两个局部基态定义的电荷量子比特相反，这种基础的选择导致所得动力学与理想化的两态模型具有最大重叠。我们的最佳量子位基态不局限于单个量子点，因此，初始化量子位需要特定的门脉冲序列，以将系统从DQD的初始基准状态带到逻辑$0$或$1$。我们确定这个序列使用的脉冲，将预期的实验有限的上升时间。我们还展示了如何使用自旋回波型脉冲在布洛赫球上执行任意单量子比特操作，使我们能够用最多两个单脉冲获得任何量子比特状态。通过确定在其中一个点中找到电子的概率来实现最佳量子比特的测量。
2016-03-16 quant-ph
Two-electron quantum dots as scalable qubits
我们发现，两个电子被限制在一个正方形半导体量子点有两个孤立的低位能量本征态，这有可能形成可扩展的计算元素（量子比特）的基础。初始化、单量子位和双量子位通用门以及读出使用静电门和磁场执行。双量子位变换是通过相邻点上的电子之间的库仑相互作用来执行的。选择的初始状态和随后的非对称调谐的隧道能量参数对相邻的点控制这种相互作用的效果。
2002-09-04 cond-mat quant-ph
Maximal tripartite entanglement between singlet-triplet qubits in quantum dots
双量子点中的单重态-三重态是很有希望的量子比特实现，电容耦合可以用来在这些量子比特之间产生纠缠。我们提出了一个三角形结构的单重态-三重态纠缠三量子比特门。我们使用一个真实的微观模型模拟表明，一个最大纠缠Greenberger-Horne-Zeilinger态可以产生的量子比特下的交换演化。此外，我们对门操作的分析可以用来提取实现这一点所需的实际实验脉冲序列。
2013-10-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Scalable quantum computing based on stationary spin qubits in coupled quantum dots inside double-sided optical microcavities
量子逻辑门是量子计算的关键器件。在这里，我们研究了实现一个可扩展的和紧凑的量子计算的基础上固定的电子自旋量子比特的可能性，通过使用巨大的光学圆双折射量子点自旋在双面光学微腔作为腔量子电动力学的结果。我们设计了一种紧凑的量子线路，用于实现电子自旋系统的通用和确定性的量子门，包括两个量子位的CNOT门和三个量子位的Toffoli门。它们紧凑而经济，并且不需要额外的电子自旋量子比特。此外，我们的设备具有良好的可扩展性，并且具有吸引力，因为它们都是基于固态量子系统并且量子比特是静止的。这些方法在现有的实验技术条件下是可行的，并且在侧漏与腔衰减之比较低的情况下，可以实现高保真度和高效率。
2014-12-12 quant-ph
Open quantum system description of singlet-triplet qubits in quantum dots
我们建立了一个理论模型来描述GaAs量子点中单重态-三重态（S-T_0）量子比特的耗散动力学。使用实验获得的并发作为指导，我们表明，每个逻辑量子比特耦合到自己的环境，因为退相干效应可以描述独立的退相通道。给出了正确的描述的环境，我们研究的动态并发作为温度的函数，系统和环境之间的恒定耦合，准备时间，和交换耦合。虽然环境耦合常数的减少修改的纠缠动力学，我们表明，温度出现作为一个关键变量和millikelvin的变化显着修改纠缠态的产生。此外，我们表明，交换耦合与准备时间强烈影响纠缠耗散动力学。
2017-01-25 quant-ph
Universal quantum gates on electron-spin qubits with quantum dots inside single-side optical microcavities
我们提出了一些紧凑的量子线路的确定性量子计算的电子自旋量子比特的辅助量子点内的单面光学微腔，包括CNOT，Toffoli，和Fredkin门。它们是利用腔量子电动力学的结果，在单侧光学微腔中的量子点中，单电子自旋引起的巨大的光学法拉第旋转而构造的。我们的通用量子门有一些优势。首先，原则上所有的门都以100%的成功概率完成。其次，我们的方案不需要额外的电子自旋量子比特，它们是通过单个光子的一些输入-输出过程来实现的。第三，这些门的电路简单而经济。此外，我们的器件在弱耦合和强耦合两种情况下都能工作，并且在实验上是可行的。
2015-03-01 quant-ph
Generation of entangled channels for perfect teleportation channels using multi-electron quantum dots
本文提出了一种产生$N$量子比特纠缠态的方案，该纠缠态可以实现量子态的完美传送。通过打开量子位之间的交换相互作用（$J$），可以周期性地获得期望的状态。多电子量子点可以是用于以高保真度生成这样的$N$量子比特状态的可能实现。在$N \to \infty$的极限下，存在唯一的时间$t=\frac{1}{J}\cos^{-1}(-1/8)$，在这个时间里，哈密顿动力学给出了$N$量子比特态，可以辅助完美的隐形传态.我们还讨论了核自旋环境对一般$N$量子比特纠缠通道隐形传态保真度的影响。
2008-07-06 quant-ph
Effect of electron-nuclear spin interactions on electron-spin qubits localized in self-assembled quantum dots
研究了自组装量子点中电子自旋所代表的量子比特中，电子与核自旋相互作用对量子比特操作的影响。局域电子波函数内的原子紧束缚模型进行评估。由核自旋产生的磁场估计在一个不均匀的环境中的存在下，其特征在于由随机的核自旋配置，由点大小分布，由合金无序，和由界面无序。由于这些不均匀性，核磁场的大小从一个量子比特到另一个量子比特分别变化100 G、100 G、10 G和0.1 G的数量级。磁场的波动会导致交换操作中的错误，这是由于两个量子比特之间的塞曼分裂的不平等。我们表明，错误可以低于量子误差阈值，如果交换能量大于0.1毫电子伏用于操作。
2004-03-17 quant-ph
Highly Tunable Two-Qubit Interactions in Si/SiGe Quantum Dots by Interchanging the Roles of Qubit-Defining Gates
NextQuantum, Department of Physics and Astronomy, and Institute of Applied Physics, Seoul National University（首尔大学）；QuTech and Kavli Institute of Nanoscience, Delft University of Technology（代尔夫特理工大学）
该研究通过交换重叠纳米栅极的角色，提高了Si/SiGe量子点中双量子比特相互作用的可调性，减少了单量子比特相位偏移并简化了多量子比特控制。
2026-07-07 quant-ph
Entanglement and Quantum Gate Operations with Spin-Qubits in Quantum Dots
本文简要介绍了量子点中可区分粒子间的量子纠缠的概念，并回顾了最近提出的利用量子点中的自旋量子比特进行固态量子计算的方案。自旋实现量子比特的电子的不可区分的特性引起了进一步的纠缠状量子关联。我们总结了最近的结果，这种类型的量子关联的不可区分的粒子。
2001-10-08 cond-mat quant-ph
Default-off inter-qubit interactions in NMR quantum computing in rotating solids
介绍了一种偶极重耦合技术，作为实现魔角自旋下固态核磁共振量子门操作的新方法。量子位间相互作用的默认关闭性质提供了一种简单的方式来控制操作，而不需要复杂的量子位去耦脉冲。
2005-12-02 quant-ph
Tunable charge qubit based on barrier-controlled triple quantum dots
我们提出了一个可调电荷量子位的理论提案，托管在三重量子点中。操作仅通过改变三个点之间的两个势垒的高度来执行，而所有三个点的能量是固定的。我们已经发现，当两个势垒的相对高度改变时，执行单量子位门的旋转轴的方向可以改变。另一方面，可以通过同时升高或降低两个屏障来调整相应的旋转速度。因此，我们的建议允许通过全电气控制的电荷量子比特的旋转轴和旋转速度的可调谐性，这可能有助于在这些设备中实现量子算法。
2018-10-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum Dot Cluster State Computing with Encoded Qubits
提出了一类基于量子点的团簇态量子计算体系结构。这些架构包括使用单个和多个点作为逻辑量子比特。特别注意的是培根，布朗和惠利引入的超相干量子位[物理学评论快报。{ \bf 87}，247902（2001）]，我们讨论了各种错误的影响，并提出了错误保护的方法。
2005-06-03 quant-ph
Entangling spin and charge degrees of freedom in semiconductor quantum dots
在这篇理论手稿中，我提出了一个在三角形三重量子点结构中纠缠单电子半导体自旋量子比特和单电子半导体电荷量子比特的方案。三个量子点中的两个用于定义单电子半导体电荷量子比特。此外，自旋量子位嵌入在第三量子点的塞曼子能级中。将单量子位门与纠缠CNOT门组合允许构建SWAP门，并且因此使用半导体自旋量子位作为半导体电荷量子位的长寿命存储器。
2022-03-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
All-electric qubit control in heavy hole quantum dots via non-Abelian geometric phases
我们证明了如何非阿贝尔几何相位可以用来普遍处理自旋量子比特在重空穴量子点在没有磁场。一个依赖于时间的电四极场被用来执行任何所需的单量子比特操作凭借非阿贝尔holonomy。在所提出的操作期间，表示量子比特的时间相关的两能级系统的简并不分裂。由于时间反演对称性被保留，并且已知超精细耦合在基于重空穴的自旋量子比特中很弱，因此我们预计在所提出的设置中会有很长的相干时间。
2012-02-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Universal quantum computing with nanowire double quantum dots
我们提出了一种利用纳米线双量子点的单线态和三线态耦合到一维传输线谐振器来实现通用量子计算的方法。该方法具有抑制自旋量子位的自发发射、提高自旋量子位寿命、强耦合和非破坏性测量等优点，在量子计算和量子控制方面都具有重要的应用价值。我们分析了所有所需操作的性能和稳定性，并强调所有技术都是可行的，目前的实验技术。
2011-01-13 quant-ph
Materials for Silicon Quantum Dots and their Impact on Electron Spin Qubits
量子计算机有可能有效地解决物流、药物和材料设计、金融和网络安全方面的问题。然而，为了纠正量子操作中不可避免的错误，需要数百万个量子比特。在这种情况下，栅极定义的硅量子点中的电子自旋是编码量子位的有力竞争者，利用微电子行业的专业知识制造具有纳米级电极的密集芯片。然而，商业制造的晶体管中使用的复杂材料组合将对脆弱的量子位产生非常不同的影响。我们在这里回顾了对量子比特性能和可变性有直接影响的材料的一些关键特性。
2021-07-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Realizing singlet-triplet qubits in multivalley Si quantum dots
在GaAs量子点中实现和操纵单重态-三重态量子比特已经取得了重大进展。由于在Si中测得的自旋相干时间相当长，最近在Si量子点中产生了相当大的兴趣。由于谷自由度的存在，这些系统的物理学比GaAs量子点的物理学复杂得多，这构成了这项工作的重点。在本文中，我们研究了硅量子点的物理，并专注于量子相干单重态-三重态量子比特实验的可行性，类似于在GaAs中进行的实验。这种额外的自由度大大增加了基态的复杂性，并在量子位初始化、相干操纵和读出过程中产生了非常重要和有趣的物理学。我们讨论了硅基量子点中量子比特的操作定义。我们发现，当存在谷简并时，不能构造单重态-三重态量子比特，而当谷分裂较大（>>k_B*T）时，实验结果与GaAs相似。我们表明，单重态-三重态量子比特的实验类似于那些在GaAs中将提供一种方法来估计在Si中的谷耦合。塞曼场区分任何谷分裂的不同初始化状态，并提供了一种工具来确定这种分裂的大小。
2009-11-05 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Coherent manipulation of interacting electron qubitson solid neon
Harvard University（哈佛大学）；Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室）；University of Chicago（芝加哥大学）；National High Magnetic Field Laboratory（国家高磁场实验室）；Florida State University（佛罗里达州立大学）；University of Notre Dame（圣母大学）
研究通过固态氖表面的自然限制实现了多个相互作用电子量子比特的相干操控，实现了62.5MHz的量子比特耦合强度，并实现了CR和bSWAP双量子比特门，为扩展量子信息处理提供新路径。
2026-03-31 quant-ph
Efficient purification protocols using iSWAP gates in solid-state qubits
我们展示了一个有效的纯化协议，在固态量子比特通过取代通常的双边CNOT门的双边iSWAP门。我们还表明，这种替代可以应用于育种和哈希协议，这是有用的量子态纯化。这些替换减少了脆弱和繁琐的双量子位操作的数量，使固态量子位的量子信息处理更加可行。作为例子，我们还提出了所需的时间进行状态纯化使用超导或半导体量子位的定量分析。
2008-07-30 quant-ph
Dephasing of Exchange-coupled Spins in Quantum Dots for Quantum Computing
半导体量子点中的自旋量子比特为量子信息处理带来了可扩展性和长相干时间的希望。一种重要的半导体量子比特系统是捕获两个电子或空穴的双量子点，其自旋态编码通过交换相互作用耦合的单重态-三重态量子比特或两个单自旋量子比特。本文报道了双量子点中两个交换耦合自旋的自旋退相研究进展。我们首先讨论了基于交换作用的门定义量子点或施主原子中的双量子比特门和量子比特编码方案。然后，我们报道了单重态-三重态量子比特和双量子比特门的自旋退相研究进展。进一步讨论了抑制自旋退相的方法。对自旋退相的理解可以为实现基于自旋的量子计算的高保真量子门提供见解。
2021-09-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Landau-Zener Transitions in Spin Qubit Encoded in Three Quantum Dots
我们研究了三个相干耦合的三电子量子点中交换自旋量子比特的产生和动力学。对于线性和三角形两种几何结构的系统，量子比特态的产生和相干控制由朗道-齐纳跃迁完成。在三角形的情况下，两个量子比特状态是等价的，并且可以很容易地生成系统的特定对称性。如果其中一个点比其他点小，则可以观察到拉比振荡，这可以用于量子比特状态的相干操纵。线性系统更容易制造;然而，量子比特状态不等价，使得量子比特操作更难以控制。
2016-11-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Controlling Spin Qubits in Quantum Dots
我们回顾了自旋电子学在量子计算中的进展，其中量子比特（qubit）是用电子自旋实现的。我们计算了耦合量子点的交换相互作用，并给出了实验，其中交换耦合是通过传输来测量的。然后，单自旋点上的实验进行了描述，其中长自旋弛豫时间，在毫秒的顺序，观察。我们认为自旋轨道相互作用的自旋退相干的来源，从理论上发现，也长的退相干时间预期。此外，我们描述了使用量子点的自旋过滤的概念，并显示成功的实验数据。我们还展示了自旋量子位的读出方案的实现，并定义了如何以高精度测量量子位。然后，我们提出了新的实验，其中自旋退相干时间和拉比振荡的单电子可以通过量子点的电荷输运测量。最后，这些研究成果在传统信息处理和量子信息处理方面都有着广阔的应用前景。
2004-09-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Exploiting exciton-exciton interactions in semiconductor quantum dots for quantum-information processing
我们提出了一种在半导体量子点中进行量子信息处理的全光学实现方案，其中电子空穴激发（激子）作为计算自由度（量子比特）。我们发现，强点限制导致库仑相关性的整体增强和激子态的强重整化，这可以用于执行有条件和无条件的量子比特操作。
2000-05-17 quant-ph
Efficient C-Phase gate for single-spin qubits in quantum dots
双量子比特相互作用是量子信息处理的核心。对于半导体量子点中的单自旋量子比特，交换门一直被认为是自然的双量子比特门。最近在耦合的量子点系统中集成磁场或g因子梯度允许控制相位（C相）门的一步鲁棒实现。我们分析了在现实条件下可以获得的C相门持续时间和精度，包括电荷和核场波动的影响，并发现门错误概率低于10-4，可能允许容错量子计算。
2011-05-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum circuits for single-qubit measurements corresponding to platonic solids
每个柏拉图固体通过将其顶点解释为布洛赫球上的点来定义单量子比特正算子值测度（POVM）。我们构造简单的电路来实现这种测量和其他简单类型的对称POVM在一个量子比特。每个实现包括一个离散傅立叶变换和一些基本的量子运算，然后在计算基础上进行正交测量。
2003-08-19 quant-ph
Entanglement creation in semiconductor quantum dot charge qubit
我们从理论上研究了单点和双点中两电子和三电子散射中量子关联的出现。的单粒子状态之间的纠缠形成的传输共振所发挥的关键作用。散射粒子波函数的反射和透射分量都用于评估入射载流子和点中的束缚粒子之间的量子相关性。我们的研究为半导体量子点结构中库仑散射引起的退相干效应的分析提供了指导。
2010-06-03 quant-ph
Quantum Computation and Bell-state Measurement with Double-Dot Molecules
我们提出了一个双点分子的量子计算架构，其中量子比特被编码在分子的两个电子的自旋态。通过将每个分子内的两个点垂直于量子位标度线排列，相邻量子位之间的相互作用大大简化，并且多量子位系统的标度变得简单。由于可以通过调节两个点之间的电势偏移来方便地在任何两个相邻分子之间打开和关闭伊辛模型有效相互作用，因此可以实现通用双量子位门，而不需要对点之间的隧道耦合进行时间依赖性控制。对于这样排列的量子分子，我们还提出了一种对双点单重态和三重态编码的量子比特的Bell态测量方案。
2007-08-18 quant-ph
Electrically-protected resonant exchange qubits in triple quantum dots
提出了一种利用三重量子点中的三个自旋组成的量子比特进行量子计算的调制微波方法。这种方法包括单量子位和双量子位门，由于对高频电场具有窄带响应的操作点，这些门被保护免受低频电噪声的影响。此外，现有的双量子点进展，包括通过自旋到电荷转换的稳健制备和测量，可以立即应用于新的量子位。最后，高频耦合中隐含的电偶极子项使超导微波谐振器能够实现强耦合，从而产生更强大的双量子比特门。
2013-04-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Production of multipartite entanglement for electron spins in quantum dots
我们提出了如何利用系统中自然存在的单量子比特旋转和两量子比特海森堡交换相互作用在量子点链中产生真正的电子自旋量子比特的多体纠缠。我们表明，所需的操作，以产生纠缠态的GHZ-，集群和W-型的尺度与量子比特的数量呈线性关系的最小数量，并估计所产生的纠缠集群状态的量子数。由于所需的单量子比特和双量子比特操作最近已经实现，我们提出的方案开辟了与电子自旋量子比特的多体纠缠的实验研究的方式。
2007-11-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Fully tunable hyperfine interactions of hole spin qubits in Si and Ge quantum dots
空穴自旋量子比特是可扩展量子计算机的前沿平台，但最先进的设备受到来自与核缺陷的超精细相互作用的噪声的影响。我们发现，这些相互作用具有高度可调的各向异性，这是由设备设计和外部电场控制。这种可调谐性使得超精细噪声被抑制了一个数量级并且与同位素纯化的材料相当的最佳点成为可能。我们确定了令人惊讶的简单设计，其中量子位是高度相干的，并且在很大程度上不受电荷和超精细噪声的影响。我们发现，细长量子点典型的大自旋轨道相互作用不仅加快了量子位操作，而且还显着地重新规范化超精细噪声，定性地改变了驱动量子位的动力学，提高了量子位门的保真度。我们的研究结果可以作为设计高性能量子比特以扩大量子计算机的指导方针。
2021-06-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Optically controlled phase gate for two spin qubits in coupled quantum dots
我们提出了一个可行的方案，在相邻的自组装量子点中的两个传导电子自旋量子比特之间实现光控相位门。点之间的相互作用是介导的隧穿的价空穴状态，这是激活，只有通过施加正确的偏振和频率的激光脉冲。结合空穴隧穿和泡利阻塞效应，我们得到了两个量子点的条件动力学，这是我们门操作的本质。我们的研究结果与最近一代垂直堆叠自组装InAs量子点明确相关，并表明通过避免意外动力学的设计，理论上可以在10 ps范围内实现门，保真度超过90%。因此，我们的提议为量子点中的超快量子逻辑的演示提供了一条可行的途径。
2015-05-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dispersive Coupling Between the Superconducting Transmission Line Resonator and the Double Quantum Dots
实现远距离量子比特间的可控相互作用是可扩展固态量子计算的主要问题之一。我们研究了超导传输线谐振器（TLR）作为双点分子的可调谐色散耦合器。给出了$n$双电子自旋量子比特与TLR的一般相互作用哈密顿量，其中双量子比特在大失谐区被偏置，TLR总是空的，并且是虚激发的.我们对主要退相干源的分析表明，各种主要的量子操作可以用现有技术可靠地实现。
2008-05-30 quant-ph
Spin-based quantum gating with semiconductor quantum dots by bichromatic radiation method
提出了一种在半导体量子点中实现双量子比特量子门的方案。信息被编码在每个量子点的一个过剩传导电子的自旋自由度中。我们建议使用两个激光器，辐射两个相邻的量子点，并调谐到蓝色失谐相对于个别激子的共振频率。两量子比特相位门可以通过中间激子态之间的Pauli阻塞效应和偶极-偶极耦合来实现。
2004-04-13 quant-ph
Controlled phase gate for solid-state charge qubits
我们描述了一种实现固态电荷量子比特的受控相位门的机制。通过用辅助状态增加位置定义的量子位，并改变三点系统中的电荷分布，我们能够有效地切换库仑相互作用，实现纠缠门。我们考虑两种架构，并数值研究其鲁棒性门噪声。
2004-10-08 quant-ph
Spin qubits in double quantum dots - entanglement versus the Kondo effect
我们研究了不同拓扑结构的导线上的双量子点中两个自旋量子比特的对纠缠和每个自旋与附近电极的单独纠缠之间的竞争。纠缠的普遍行为依赖于自旋量子比特之间的相互作用，与它们的环境，温度和磁场的耦合。量子相变的结果是，当量子点并联耦合时，会发生完全纠缠态和非纠缠态之间的突然切换。
2006-10-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Fast Two-Qubit Gates in Semiconductor Quantum Dots using a Photonic Microcavity
量子计算的实现需要快速的单量子位和多量子位量子门操作。在光控量子点量子比特的情况下，满足量子计算中所有要求的远程两个或多个量子比特操作的理论设计还不可用。我们已经开发了一种快速，远程两量子比特门的设计，通过使用量子点腔系统的激发态的光子微腔模式介导，以满足这些需求。这种设计不需要相同的量子位，它与可用的光诱导单量子位操作兼容，并且它为可扩展的架构提供了机会。我们表明，门保真度可以超过90%的实验访问系统。
2013-01-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Spin qubit gates via phonon buses in electron nanowires
Blackett Laboratory, Imperial College London（帝国理工学院布莱克特实验室）；Department of Physics and Astronomy, University College London（伦敦大学学院物理与天文系）；School of Basic Sciences, Indian Institute of Technology, Bhubaneswar（印度理工学院布巴内斯瓦尔基础科学系）；Department of Electronic and Electrical Engineering, University College London（伦敦大学学院电子电气工程系）；London Centre for Nanotechnology, University College London（伦敦大学学院纳米技术研究中心）；Cavendish Laboratory, Department of Physics, University of Cambridge（剑桥大学卡文迪许物理学实验室）；CPHT, CNRS, École Polytechnique, Institut Polytechnique de Paris（巴黎综合理工学院高等应用物理中心，法国国家科学研究中心）
研究利用电子纳米线实现量子点间自旋-自旋耦合，实验参数下耦合强度超过30MHz，为可扩展量子计算架构提供新方法。
2026-03-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Valley pair qubits in double quantum dots of gapped graphene
石墨烯的兴起为量子位实现打开了新的大门，如最近在带隙石墨烯的双量子点中的谷对量子位的提议中所讨论的（Wu等人，arXiv：1104.0443 [cond-mat.mes-hall]）。这里的工作提出了全面的理论基础的建议。它讨论了在这种结构中电子与外部磁场和电场的相互作用。具体来说，它研究了一个强大的，独特的机制，即，一阶相对论效应的类似物。这种机制是状态混合自由，并允许，与电可调交换耦合，一个快速，全电操纵量子位通过电子门，在时间尺度为ns。这项工作还研究了典型情况下的容错问题，在10 oK时产生长量子位相干时间（~O（ms））。
2011-07-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Fully tunable longitudinal spin-photon interactions in Si and Ge quantum dots
硅和锗量子点中的自旋量子位是量子计算的有前途的平台，但是在微米距离上纠缠自旋量子位仍然是一个关键的挑战。目前的原型架构最大限度地提高了量子比特和微波谐振器之间的横向相互作用，其中自旋状态被近共振光子翻转。然而，这些相互作用会导致量子位的反作用，产生不可避免的残余量子位-量子位耦合，并显着影响栅极保真度。引人注目的是，当自旋光子相互作用是纵向的，光子耦合到量子位的相位时，剩余耦合消失了。我们表明，大的纵向相互作用自然出现在国家的最先进的空穴自旋量子比特。这些相互作用是完全可调的，并且可以通过外部振荡电场进行参数调制。我们提出了现实的协议来测量这些相互作用，并实现快速和高保真的两量子比特纠缠门。这些协议也能在高温下工作，为实现大规模量子处理器铺平了道路。
2022-03-31 cond-mat.mes-hall quant-ph
Charge qubit entanglement in double quantum dots
研究了含两个相互作用电子的垂直隧道耦合双量子点中电荷量子比特的纠缠。精确对角化被用来计算表征纠缠的负性。我们发现，纠缠可以有效地产生和控制的侧门电压，并描述了它可以被检测到。对于足够大的隧道耦合，负性在维格纳分子制度内的中间相互作用强度处显示出明显的最大值。
2006-12-04 cond-mat.other quant-ph
Quantum Dots / Spin Qubits
半导体量子点中的自旋量子比特代表了构建量子计算机的一个重要的固态量子比特家族。当电子或空穴被限制在半导体的静态势阱中时，它们就形成了，这给了它们一个量子化的能谱。最简单的自旋量子比特是位于量子点中的单电子自旋，但已经开发了许多其他品种，有些在多个量子点中包含多个自旋，每种都有不同的优点和缺点。虽然这些自旋在许多方面都是简单的量子系统，但由于它们的半导体环境，它们也会经历复杂的影响。它们可以根据它们的配置由磁场和电场两者控制，并且因此由磁场和电场噪声去相位，其中不同类型的自旋量子比特具有不同的控制机制和噪声可分辨性。虽然最初的实验主要是在砷化镓（GaAs）基材料中进行的，但硅量子比特已经有了很大的发展，并且对金属氧化物半导体（Si-MOS）、硅/硅锗（Si/SiGe）异质结构和硅中施主的量子比特的研究也在进行中。越来越多的自旋量子比特种类已经获得了足够低的错误率，以与单量子比特门的量子纠错兼容，并且已经在几个中执行了双量子比特门，成功率或准确率为90- 95%。
2022-04-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Spin-Valley Qubit Dynamics In Exchange Coupled Silicon Quantum Dots
谷态的存在是在硅量子点中实现量子信息技术的一个重大障碍，因为泄漏到交替的谷态中会将误差引入计算。我们用微扰分析方法研究了具有谷自由度的交换耦合量子点的动力学。我们发现，如果谷分裂是大的，电子没有被适当地初始化到谷本征态，那么系统的时间演化将导致自旋谷纠缠。如果谷分裂很小，电子没有初始化到相同的谷态，也会发生自旋谷纠缠。此外，我们还发现，对于小的谷分裂，自旋谷纠缠不影响两个量子比特系统的测量概率;然而，具有更多量子比特的系统将受到影响。这意味着在双量子比特系统中测量的双量子比特门的量子数可能会错过谷自由度的影响。我们的工作表明，即使在系统温度很低的情况下，谷的存在也可能对多量子比特的量子性产生不利影响。
2021-06-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Squeezed hole spin qubits in Ge quantum dots with ultrafast gates at low power
平面锗异质结构中的空穴自旋量子比特是可扩展量子计算机的前沿平台之一。在这些系统中，自旋轨道相互作用允许有效的全电量子位控制。我们提出了一个最小的设计修改的平面设备，增强这些相互作用的数量级，并使低功耗超快量子比特操作在GHz范围内。我们的方法是基于一个不对称的潜力，强烈挤压量子点在一个方向上。这种约束诱导的自旋轨道相互作用不依赖于器件的微观细节，如生长方向或应变，并且可以在最先进的量子位中按需打开和关闭。
2021-03-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Suppression of leakage for a charge quadrupole qubit in triangular geometry
我们提出了一个简单而有效的策略，以抑制泄漏的电荷四极量子比特系统中的点在一个三角形，而不是原来设想的线性几何形状。我们发现三角形三重量子点中两个最外量子点之间的隧道耦合被放大，从而通过分离泄漏态和量子比特态来减少泄漏。我们已经发现，泄漏可以抑制多达五个数量级时，点形成等边三角形，进一步提高控制精度可能，如果复合脉冲施加。
2019-01-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Towards Quantum Repeaters with Solid-State Qubits: Spin-Photon Entanglement Generation using Self-Assembled Quantum Dots
在本章中，我们将回顾使用旋在光学活性InAs量子点作为构建量子中继器的关键物理构建块，特别关注最近的结果表明量子存储器（电子自旋量子比特）和飞行量子比特（偏振或频率编码光子量子比特）之间的纠缠。这是展示远程量子存储器（用量子点实现）之间纠缠的第一步，这反过来又是构建功能性量子中继器路线图的里程碑。我们还通过概述量子中继器，其潜在用途以及实施它们所面临的挑战，将这项实验工作置于背景中。
2015-01-14 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
