Rydberg-atom-based scheme of nonadiabatic geometric quantum computation
非绝热几何量子计算提供了一种实现快速、鲁棒的量子门的方法。它已经在各种物理系统中实现，如囚禁离子、核磁共振和超导电路。另一个适合于实现非绝热几何量子计算的系统可以是里德伯原子，因为它们的内部状态具有非常长的相干时间，并且里德伯介导的相互作用有助于实现两个量子比特门。本文提出了一种基于里德伯原子的非绝热几何量子计算方案，它结合了非绝热几何门的鲁棒性和里德伯原子的优点.
2017-11-14 quant-ph
Coherence-protected nonadiabatic geometric quantum computation
由于采用了几何相位，非绝热几何门对控制误差具有鲁棒性。另一方面，退相干仍然影响非绝热几何门，这是降低其结晶度的关键因素。本文证明了在实现非绝热几何门的系统哈密顿量的基础上，可以构造一个新的系统哈密顿量，它既保持了非绝热几何门的几何特征，又保护了系统的相干性。结果表明，利用新的系统哈密顿量实现了相干保护的非绝热几何门，该门对控制误差和退相干都具有鲁棒性。我们进一步实现我们的计划与氮空位中心，并表明，一套通用的相干保护非绝热几何门可以实现。我们的方案不需要辅助系统或逻辑量子比特与物理量子比特的编码，这节省了实现的资源。由于对控制误差和退相干的鲁棒性，我们的方案提供了一个有前途的方法来实现高保真量子门。
2022-05-05 quant-ph
Evolution of Gaussian Wave Packet and Nonadiabatic Geometrical Phase for the time-dependent Singular Oscillator
在高斯波包框架下，得到了含时奇异振子的几何相位。用简单的几何方法证明了几何相位与广义谐振子的经典非绝热Hannay角有关。
2002-04-22 quant-ph
Nonadiabatic geometric quantum computation in decoherence-free subspaces based on unconventional geometric phases
无退相干子空间中的非绝热几何量子计算由于其快速实现和对控制误差和退相干的鲁棒性等优点而受到越来越多的关注。然而，在这个方向上的所有以前的计划都是基于传统的几何相位，其中的动力学相位需要被删除。本文提出了一种基于非常规几何相位的无消相干子空间非绝热几何量子计算方案，该方案不需要去除非常规几何相位中的动力学相位。具体地说，通过使用三个物理量子比特进行集体移相编码一个逻辑量子比特，我们实现了一个通用的几何门的集合，非几何和非常规。我们的方案不仅保持了无消相干子空间中非绝热几何量子计算的所有优点，而且避免了传统方案中取消动力学相位所需的额外操作.
2016-12-27 quant-ph
Approach to realizing nonadiabatic geometric gates with prescribed evolution paths
非绝热几何相位只依赖于量子系统的演化路径而与演化细节无关，因此基于非绝热几何相位的量子计算对控制误差具有鲁棒性.为了实现非绝热几何量子计算，必须保证量子系统经历一个循环演化过程，并且从总的相位中去除动力学相位。为了满足这些条件，以往方案中的演化路径通常被限定为一些特殊的形式，如橙片环，这使得路径通常不必要地长。本文提出了一种实现非绝热几何量子计算的方法，通过这种方法可以实现具有任意演化路径的非绝热几何门的普适集合。我们的方法使得在节省演化时间的情况下实现几何量子计算成为可能，从而进一步减小了环境噪声对量子门的影响。
2020-06-06 quant-ph
On the nonadiabatic geometric quantum gates
基于容错量子计算的需要，绝热几何相移量子门得到了广泛的研究。本文证明了几何相移和条件几何相移的非绝热格式。本质上，新方案只是添加一个适当的附加字段。利用这个附加场，可以精确地控制态的演化，使其在动态相位自由路径上进行，并给出了单量子比特的几何量子门和双量子比特的受控非门。
2001-08-26 quant-ph
Geometric phase shift in quantum computation using superconducting nanocircuits: nonadiabatic effects
非绝热几何量子计算可以用耦合的低电容约瑟夫森结来实现。我们指出，非绝热效应和绝热条件对这些系统是非常重要的。此外，我们发现，它可能是很难检测到的绝热Berry的相位在这种超导纳米电路，但非绝热相位可以测量与电流技术。我们的结果可能为几何量子计算的实现提供有用的信息。
2002-10-25 quant-ph
Realization of universal nonadiabatic geometric control on decoherence-free qubits in the XY model
量子信息处理的一个基本要求是防止退相干和噪声的不利影响。消相干子空间和几何处理是量子信息保护的重要步骤。在这里，我们提供了一个新的实验上可行的方案，结合消相干自由子空间与非绝热几何操作，以实现一个通用的量子计算。该方案不同于以往的方案，它基于典型的XY相互作用耦合，可以在各种纳米工程系统中建立，从而为在无消相干子空间中实现非绝热完整量子计算开辟了道路.
2017-12-03 quant-ph
One-step implementation of nonadiabatic geometric fSim gate in superconducting circuits
本文提出一种在超导电路中一步实现非绝热几何fSim门的新方案，通过结合非绝热全息CP门与非循环几何iSWAP门，耗时减半且对参数波动和环境干扰具有鲁棒性，易于实验实现。
2024-04-12 quant-ph
Nonadiabatic Geometric Quantum Computation in Non-Hermitian Systems
本文提出在非厄米量子系统中利用非幺正演化产生的几何相位实现高保真通用几何门，并证明非绝热过程不会因裸态衰变而损失保真度。
2023-07-11 quant-ph
Super-robust nonadiabatic geometric quantum control
非绝热几何量子计算（NGQC）和非绝热完整量子计算（NHQC）被提出来减少几何量子门的运行时间。然而，在对实验控制误差的鲁棒性方面，现有的NGQC和NHQC方案在大多数情况下与标准动态门相比没有优势。在这里，我们给出了非绝热几何门对控制误差敏感的原因，并进一步提出了一种超鲁棒非绝热几何量子控制方案，其中的超鲁棒条件可以保证几何门的高速性和鲁棒性.为了说明超鲁棒几何量子门的工作机制，我们分别给出了二能级和三能级量子系统的SR-NGQC和SR-NHQC的两个简单例子。理论和数值结果与实验参数表明，我们的计划可以显着提高门性能相比，以前的NGQC，NHQC，和标准的动力学计划。超鲁棒的几何量子计算可以应用于各种物理平台，如超导量子比特、量子点和囚禁离子。所有这些都充分表明，我们的方案提供了一个很有前途的方法来实现鲁棒的几何量子计算。
2021-09-16 quant-ph
Recent Advances on Nonadiabatic Geometric Quantum Computation
South China Normal University（华南师范大学）；Anqing Normal University（安庆师范大学）
本文综述了非绝热几何量子计算的最新进展，探讨了非绝热实现提高门保真度和鲁棒性的方法及性能评估。
2025-11-10 quant-ph
Automatical generation of nonadiabatic conditional geometric phase shift via a noncoplanar fiber system
本文提出了一种利用非共面（盘绕）光纤系统实现非绝热条件几何相移的新方案。结果表明，描述偏振光子与光纤介质相互作用的有效哈密顿量是Wang-Keiji型哈密顿量。因此，这意味着螺旋光纤系统可能是实现拓扑量子计算的非绝热几何相位门的理想实现。本方法的显著特点是能自动满足Wang-Keiji方案提出的条件和要求：（i）在螺旋光纤系统中，由相互作用哈密顿量引起的光子波函数的动力学相位自动消失，（ii）Wang-Keiji对Wang-Keiji哈密顿量中参数的要求在光纤系统中能自动精确地满足;（iii）条件初始态可以通过操纵偏振光子的初始波矢容易地实现。由于这三个优点，盘绕光纤系统可能是实现非绝热条件几何相移（以及因此实现非绝热几何量子门）的潜在实用方式。
2004-03-28 quant-ph
Implementing conventional and unconventional nonadiabatic geometric quantum gates via SU(2) transformations
我们提出了一个简单但通用的协议，工程师的几何量子计算的时间相关的哈密顿逆。利用SU（2）变换，在设计控制参数时有更大的自由度，从而实现了门操作的加速目标。作为应用，该方案通过控制金刚石氮空位中心系统中的微波脉冲，使传统和非传统的非绝热几何量子门具有期望的演化路径。结果表明，反向设计的哈密顿量可以实现更经济的演化时间的几何门，并进一步降低了环境噪声对门保真度的影响。
2021-03-30 quant-ph
State-independent geometric quantum gates via nonadiabatic and noncyclic evolution
本文提出基于光滑演化路径的纯非绝热非循环几何相位通用量子门方案，数值证明其鲁棒性优于动力学门和循环几何门，并在超导电路上实现单比特门99.97%和两比特门99.87%的高保真度。
2024-02-20 quant-ph
Nonadiabatic geometric quantum computation with cat qubits via invariant-based reverse engineering
提出了一种基于不变量的逆向工程实现小振幅薛定谔猫量子比特非绝热几何量子计算的方案。我们考虑了一个双光子驱动的克尔非线性系统，它提供了一对修饰的奇偶相干态，即，容错量子计算的薛定谔猫态。外加一个相干场线性驱动腔模，诱导缀饰猫态之间的振荡。通过基于不变量的逆向工程设计这种线性驱动器，可以实现猫量子比特的非绝热几何量子计算。该协议的性能估计，考虑到系统误差，加性高斯白噪声的影响，和退相干，包括光子损失和移相。数值结果表明，我们的协议对这些负面因素是强大的。因此，该方案可能为玻色子系统中的非绝热几何量子计算提供一种可行的方法。
2022-04-02 quant-ph
Electric nonadiabatic geometric entangling gates on spin qubits
量子纠缠的产生和维持是量子操作最优构造的核心，也是实现通用量子计算的基本问题。我们在这里介绍一个自旋量子位的设置，它允许在具有任意纠缠功率的寄存器量子位之间几何实现纠缠门。我们通过演示一个通过自旋链的电路来证明这一点，该电路执行通用非绝热完整两量子比特纠缠。所提出的门都是电的和几何的，这将有助于在自旋量子比特上实现快速和鲁棒的纠缠门。这个纠缠门家族包含与量子算法中的CNOT门一样有效的门。我们在一定程度上研究了电路的鲁棒性。
2017-07-10 quant-ph
Noise-resilient nonadiabatic geometric quantum computation for bosonic binomial codes
Fujian Key Laboratory of Quantum Information and Quantum Optics, College of Physics and Information Engineering, Fuzhou University（福州大学物理与信息工程学院）；School of Physics, Hangzhou Normal University（杭州师范大学物理学院）；Center for Joint Quantum Studies and Department of Physics, School of Science, Tianjin University（天津大学理学院）；Institute of Quantum Science and Technology, Yanbian University（延边大学量子科学与技术研究院）；Quantum Information Physics Theory Research Team, Center for Quantum Computing, RIKEN（理研量子计算中心）
本文提出利用二项码实现抗噪声的非绝热几何量子计算，通过结合几何相位与反向工程和优化控制，提高误差容忍度和噪声鲁棒性，实验参数显示在参数波动和退相干下仍能保持较高的门保真度。
2026-03-18 quant-ph
Dynamical-Corrected Nonadiabatic Geometric Quantum Computation
本文提出一种结合动力学校正技术的非绝热几何量子计算方案，可在单环和双环复合脉冲策略上构造超鲁棒几何门，有效抵抗系统误差和集体退相干误差，为大规模容错量子计算提供新途径。
2023-07-11 quant-ph
Single-atom verification of the noise-resilient and fast characteristics of universal nonadiabatic noncyclic geometric quantum gates
几何相位诱导的量子门由于其演化路径的全局性而具有固有的抗噪声能力。与传统的非绝热几何量子计算（NGQC）相比，最近提出的非绝热非循环几何量子计算（NNGQC）在保持几何运算鲁棒性的同时，具有更快的计算速度.在这里，我们实验性地在单个捕获的超冷$^{40}$ Ca $^{+}$离子中实现NNGQC，以验证噪声弹性和快速特征。通过在非理想条件下执行幺正操作，我们见证了NNGQC的优势与测量的量子过程层析成像相比，其他两个量子门由传统的NGQC和直接的动力学演化的结晶度。我们的结果提供了第一个证据，证实了即使在不完美的情况下，也有可能在有限的系统误差下加速量子信息处理。
2021-06-18 quant-ph
Path-optimized nonadiabatic geometric quantum computation on superconducting qubits
基于非绝热几何相的量子计算因其快速操作和固有的抗噪性而引起了广泛的兴趣。然而，它仅限于某些特殊的演化路径，且门时间通常比传统的动态门长，导致所实现的几何门的鲁棒性减弱，不稳定性增加。在这里，我们提出了一个路径优化的超导transmon量子比特的几何量子计算方案，高保真和强大的通用非绝热几何门可以实现，基于传统的实验设置。具体地说，我们发现，通过选择适当的演化路径，所构造的几何门可以优于其相应的动力学在不同的局部误差。数值模拟表明，单比特几何相位门、$π/8$门和Hadamard门的量子效率分别为$99.93\%$、$99.95\%$和$99.95\%$.值得注意的是，双量子位控制相位门的保真度可以高达$99.87\%$。因此，我们的方案为几何量子计算提供了一个新的视角，使其在大规模容错量子计算中的应用更有前景。
2021-11-04 quant-ph
Nonadiabatic noncyclic geometric quantum computation in Rydberg atoms
非绝热几何量子计算（NGQC）是为了实现快速、鲁棒的几何门而发展起来的。然而，传统的NGQC是，所有的门执行完全相同的时间量，无论几何旋转角度是大还是小，由于循环条件的限制。本文提出了一种非绝热非循环几何量子计算（NNGQC）方案，即通过非循环非阿贝尔相位构造任意的单比特和双比特几何量子门。因此，该方案可以加速实现的几何门，以对抗环境退相干的影响。此外，这种可扩展的方案可以应用于各种量子平台，如超导量子比特和里德伯原子。具体而言，对于单比特量子门，我们在中性原子系统中用实际参数进行了模拟，以显示NNGQC的鲁棒性，并与NGQC用最近的实验参数进行了比较，表明NNGQC可以显著抑制退相干误差。此外，我们还证明了在现有的实验技术条件下，非平凡的两量子比特几何门可以通过非常规的Rydberg封锁机制来实现。因此，我们的方案为基于中性原子的快速、稳健的量子计算提供了一种很有前途的方法。
2020-10-26 quant-ph
Composite nonadiabatic geometric quantum gates with optimization on superconducting circuits
School of Mathematics and Physics, Anqing Normal University（安庆师范大学数学与物理学院）；School of Electronic Engineering and Intelligent Manufacturing, Anqing Normal University（安庆师范大学电子工程与智能制造学院）；School of Electrical and Photoelectronic Engineering, West Anhui University（皖西大学电气与光电工程学院）；Key Laboratory of Atomic and Subatomic Structure and Quantum Control (Ministry of Education), Guangdong Basic Research Center of Excellence for Structure and Fundamental Interactions of Matter, and School of Physics, South China Normal University（华南师范大学原子和亚原子结构及量子控制教育部重点实验室、广东省物质结构和基本相互作用卓越研究中心、物理学院）；Guangdong Provincial Key Laboratory of Quantum Engineering and Quantum Materials, Guangdong-Hong Kong Joint Laboratory of Quantum Matter, and Frontier Research Institute for Physics, South China Normal University（华南师范大学广东省量子工程与量子材料重点实验室、粤港澳量子物质联合实验室、前沿物理研究院）
本文提出一种优化的复合非绝热几何量子门方案，通过优化路径参数提升门的鲁棒性，适用于超导量子比特实现。
2025-09-29 quant-ph
Nonadiabatic geometric quantum gates that are insensitive to qubit-frequency drifts
基于几何相位的量子操纵为实现鲁棒的量子门提供了一条很有前途的途径。然而，在非绝热几何相位的当前实现中，操作和/或随机误差倾向于破坏引起几何相位的条件，从而模糊它们的噪声弹性特征。在最近的一项实验中，[Y。Xu等人，物理修订信函124，230503（2020）]，高保真通用几何量子门已经在超导电路中实现，其在几何演化路径的不同配置下对不同类型的错误是鲁棒的。在这里，我们应用路径设计策略来详细解释为什么这两种配置可以实现通用量子门在一个单一的环路的方式。同时，我们有目的地诱导我们的几何操作，通过选择对量子比特频率漂移引起的误差是鲁棒的路径配置，这是现实超导电路上的主要误差源，并没有被故意解决。此外，我们的建议可以进一步结合复合计划，以提高门的鲁棒性，这是通过数值模拟验证。因此，我们的方案提供了一个很有前途的方法走向实际实现的高保真和鲁棒的非绝热几何量子门。
2021-03-16 quant-ph
Fast Super Robust Nonadiabatic Geometric Quantum Computation
针对现有非绝热几何量子计算增强鲁棒性却延长门操作时间的问题，提出 FSR-NGQC，在小角度旋转门下更快，并在退相干环境中验证其具有更高保真度。
2024-04-09 quant-ph
Experimental implementation of universal nonadiabatic geometric quantum gates in a superconducting circuit
利用几何相位实现抗噪声量子计算是提高控制保真度的重要方法。在这项工作中，我们在超导量子比特链中实验实现了一个通用的非绝热几何量子门。我们实现的单和两个量子比特的几何门的特点与量子过程层析成像和随机基准测试方法。单量子比特旋转门和双量子比特控制Z门的平均量子效率分别为0.9977（1）和0.977（9）。此外，我们还通过实验证明了实现的单量子比特几何门的抗噪声特性，通过比较它们的性能与传统的动态门与不同类型的错误在控制领域。因此，我们的实验证明了一种方法来实现高保真几何量子门的鲁棒量子计算。
2020-06-25 quant-ph
Nonadiabatic geometric quantum computation with optimal control on superconducting circuits
量子门是量子计算机的基本组成部分，但它非常脆弱。因此，实现高保真度的鲁棒量子门是量子操纵的最终目标。在这里，我们提出了一个非绝热几何量子计算方案的超导电路工程任意量子门，它既共享几何相位的鲁棒性优点，并结合最优控制技术，以进一步提高门的鲁棒性的能力。具体地说，在我们的建议中，任意几何单量子比特门可以在transmon量子比特上实现，通过谐振微波场驱动，驱动的幅度和相位都是时间相关的。同时，非平凡的两量子比特几何门可以由两个电容耦合的transmon量子比特实现，其中一个transmon量子比特的频率被调制以获得它们之间的有效谐振耦合。因此，我们的计划提供了一个有前途的一步容错固态量子计算。
2020-07-14 quant-ph
Robust nonadiabatic geometric quantum computation by dynamical correction
除了固有的抗噪声特性外，非绝热几何相位具有快速演化的性质，因此可以自然地用于构造具有优异性能的量子门，即，非绝热几何量子计算（NGQC）然而，以前的单回路NGQC方案对操作控制误差敏感，即，$X$错误，由于实施的限制。在这里，我们提出了一个强大的计划NGQC结合动态校正技术，它仍然只使用简化的脉冲，从而实验友好。数值结果表明，我们的方案可以大大提高门的鲁棒性在以前的协议，保留了几何相位的固有优点。此外，为了对抗由于$Z$误差引起的失相噪声，我们可以结合无消相干子空间编码策略。通过这种方式，我们的方案可以对这两种类型的错误都具有鲁棒性。最后，我们也提出如何在超导量子线路上以实验验证的技术来实现这个方案。因此，由于固有的鲁棒性，我们的方案提供了一个有前途的替代未来的可扩展容错量子计算。
2022-08-02 quant-ph
Experimental Implementation of Noncyclic and Nonadiabatic Geometric Quantum Gates in a Superconducting Circuit
基于几何相位的量子门具有固有的抗噪声特性，因而受到广泛关注。然而，以前的几何量子计算的实现通常需要很长的门脉冲时间。结果，由于时间消耗过大，它们的实验控制不可避免地遭受系统误差的累积干扰。在这里，我们实验上实现了一组非循环和非绝热几何量子门的超导电路，大大缩短了门时间。此外，我们还通过随机基准测试方法，实验验证了我们的通用单量子比特几何门对Rabi频率误差和量子比特频率偏移引起的误差的鲁棒性，与传统的动态门相比。此外，该方案还可以用来构造两量子比特的几何运算，同时证明了最大纠缠Bell态的产生。因此，我们的结果为在超导量子线路中实现快速、高保真度和抗错误的量子门提供了一个有希望的方法。
2022-10-07 quant-ph
State-independent Nonadiabatic Geometric Quantum Gates
量子计算已经证明了在特殊的困难问题，其中一组通用的量子门是必不可少的经典计算的优势。几何相位对局部噪声具有很强的抵抗能力，已被用来构造性能优良的量子门。然而，这一优势在以往的方案中被抹去了。在这里，我们提出了一个状态独立的非绝热几何量子门方案，能够实现一个更充分的几何门比以前的方法，允许取消动态相位积累的任意状态。数值模拟表明，我们的计划有显着更强的门鲁棒性比以前的几何和动力学。同时，我们给出了基于Rydberg阻塞效应的Rydberg原子系统的详细物理实现，特别是多量子位控制相位门，在所考虑的误差范围内，它超过了多量子位量子门的容错阈值.因此，我们的方案为原子系统中的容错量子计算提供了一种很有前途的方法。
2023-02-18 quant-ph
Nonadiabatic geometric phase induced by a counterpart of the Stark shift
我们分析了几何相位由于斯塔克位移的玻色子场组成的系统中，由时间相关的线性放大驱动，相互作用色散与两个级别（费米子）系统。我们表明，几何相位因子的联合状态的系统，这取决于费米子状态（导致形式的斯塔克位移），是由放大过程中引入的。这种现象提供了一个明确的几何解释。我们还展示了如何在干涉实验中测量这种效应，并产生几何“薛定谔猫”的状态。最后，考虑到目前可用的技术，我们讨论了一个可行的方案来控制和测量这种几何相位的背景下，腔量子电动力学。
2005-09-26 quant-ph
Mitigation of systematic amplitude error in nonadiabatic holonomic operations
针对非绝热全同操作易受脉冲时序或激光强度控制不完善引发的系统振幅误差影响的问题，提出引入监控量子比特并结合条件测量的方案，以滤除误差、提升操作性能。
2024-07-10 quant-ph
Universal quantum gates by nonadiabatic holonomic evolution for the surface electron
本文提出在表面电子系统中利用非均匀磁场耦合Rydberg态与自旋态，通过非绝热完整演化实现高保真度任意受控U门，为二维平台量子计算提供鲁棒方案。
2023-10-29 quant-ph
Quantum computation in silicon-vacancy centers based on nonadiabatic geometric gates protected by dynamical decoupling
本文首次提出在金刚石硅空位中心中结合非绝热几何门与动力学解耦实现量子计算，利用长寿命基态编码抑制自发辐射，并通过数值模拟验证了该方案在固态系统中实现高保真几何量子计算的可行性与鲁棒性。
2023-08-24 quant-ph
Engineered Robustness for Nonadiabatic Geometric Quantum Gates
Southern University of Science and Technology (SUSTech)（南方科技大学）；Harbin Institute of Technology（哈尔滨工业大学）；International Quantum Academy（国际量子科学院）
本文提出非绝热几何量子门框架，通过引入辅助约束提升鲁棒性，实现高保真单量子门，其保真度随Rabi振幅误差呈ε^4级衰减，优于传统动力学门的ε^2级。
2025-11-06 quant-ph
Experimental realization of nonadiabatic geometric gates with a superconducting Xmon qubit
几何相位只依赖于演化路径而不依赖于演化细节，具有一定的抗噪特性。基于不同的几何相位，人们提出了各种各样的量子门，如基于非绝热阿贝尔几何相位的非绝热几何门和基于非绝热非阿贝尔几何相位的非绝热完整量子门。到目前为止，非绝热完整单量子比特门已被实验证明与超condunting transmon，其中三个级联配置的最低水平都应用在操作中。然而，第二激发态的transmons具有相对较短的相干时间，这导致量子门的保真度降低。在这里，我们实验上实现了基于阿贝尔几何相位的非绝热几何单量子比特门与超导Xmon量子比特。该实现在Xmon量子比特的两个最低能级上执行，从而避免了第二激发态的短相干时间的影响。实验结果表明，单比特量子门的平均正确率可以分别达到99.6%和99.7%。
2019-09-22 cond-mat.supr-con quant-ph
Machine-learning-inspired quantum optimal control of nonadiabatic geometric quantum computation via reverse engineering
本文提出基于平均保真度、以周期特征增强神经网络为拟设的量子最优控制方法，显著提升猫态非绝热几何量子计算单比特门保真度与抗噪性，并支持玻色系统级联多比特门。
2023-09-28 quant-ph
Nonadiabatic dynamics and geometric phase of an ultrafast rotating electron spin
旋转坐标系中的自旋不仅与赝磁场和几何相位等基础物理密切相关，而且与陀螺传感器等应用密切相关，因此近年来受到了广泛的关注。然而，以前的研究只集中在绝热极限，旋转频率远小于自旋频率。在这里，我们建议使用一个悬浮的纳米金刚石与内置的氮空位（NV）中心来研究动力学和几何相位的旋转电子自旋没有绝热近似。我们发现，当旋转频率与零磁场下的自旋频率相当时，自旋能级之间出现跃迁。然后利用Floquet理论数值求解自旋能谱，研究自旋动力学，计算有限磁场下的几何相位，其中满足共振跃迁条件的旋转频率可以大大降低。
2018-11-05 quant-ph
Geometric phases for neutral and charged particles in a time-dependent magnetic field
众所周知，自旋为1/2的中性粒子在任意磁场中运动的任何循环解都具有与自旋迹线所对的立体角成正比的非绝热几何相位。对于具有更高自旋的中性粒子，这对于具有特殊初始条件的循环解是正确的。然而，对于更一般的循环解，这并不成立。作为一个例子，我们考虑这种粒子在旋转磁场中运动的最一般的解决方案。如果系统的参数选择适当，则所有解都是循环的。非绝热几何相位和立体角都明确计算。结果表明，非绝热几何相位除了与立体角成比例的项外，还包含一个额外的项。当自旋为1/2时，额外项自动消失。然而，对于更高的自旋，它取决于初始条件。我们还考虑了碱性原子的价电子。对于任意强磁场中具有特殊初始条件的循环解，我们证明了非绝热几何相位是轨道和自旋角动量迹对着的两个立体角的线性组合.对于在强旋转磁场中的更一般的循环解，非绝热几何相位除了线性组合外还包含额外的项。
2002-01-08 quant-ph
Composite pulses in NMR as non-adiabatic geometric quantum gates
我们证明了在核磁共振实验中广泛使用的一些复合脉冲可以看作是具有Aharanov-Anandan相的非绝热几何量子门。因此，我们揭示了一个基本的量子力学的复合脉冲的传统技术背后的问题的存在。为了研究这种复合脉冲对波动的鲁棒性，我们提出了一个实用的噪声模型在一个两能级系统。然后，我们发现，即使在一个特定类型的起伏的复合脉冲具有纯粹的几何性质。
2009-08-07 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
Fast magnetic field manipulations and nonadiabatic geometric phases of nitrogen-vacancy center spin in diamond
快速的量子自旋操纵是设计基于自旋的量子逻辑门和其他量子应用所必需的。本文构造了金刚石中氮空位中心（NV）自旋在外加磁场作用下的精确演化算符，并研究了NV自旋系统的非绝热几何相位，包括循环和非循环.我们相信，在未来的实验中可以测量到非绝热几何相位，这些快速的量子操纵可以在设计基于自旋的量子应用中是有用的。
2017-04-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Experimental implementation of high-fidelity unconventional geometric quantum gates using NMR interferometer
遵循早期开发的非常规几何量子计算的关键思想[Phys. Rev. Lett. 91，197902（2003）]，在这里，我们提出了一个更一般的方案，在这样一个有趣的方式：$γ_{d}=α_{g}+ηγ_{g}$，其中$γ_{d}$和$γ_{g}$分别是动态和几何相位累积在量子门操作，与$η$作为一个常数和$α_{g}$是只依赖于操作的几何特征。更引人注目的是，我们展示了第一个实验，实现了一个通用的一套这样的广义非常规几何量子门高保真度的NMR系统。
2005-12-05 quant-ph
Observation of Geometric Phases for Three-Level Systems using NMR Interferometry
几何相位与能量和时间无关，只依赖于状态空间的几何性质。它具有潜在的容错性，在量子信息和量子计算中发挥着重要作用。我们首次用核磁共振干涉法在三能级系统中产生和测量阿贝尔几何相移。与已有的实验不同，我们的实验基于$S^2$的几何结构，考虑了$SU(3)/U(2)$的几何相位。两个相互作用的量子比特已经被用来提供这样的三维希尔伯特空间。
2008-04-07 quant-ph
Single-Loop and Composite-Loop Realization of Nonadiabatic Holonomic Quantum Gates in a Decoherence-Free Subspace
高保真度的量子门是大规模量子计算所必需的，而大规模量子计算自然可以以抗噪声的方式实现。几何操作和无消相干子空间编码是实现量子计算鲁棒性的有效途径。在这里，通过结合这两种策略的优点，我们提出并实验实现了基于非绝热和非阿贝尔几何相位的单圈方案和复合方案的普适完整量子门，在无退相干子空间中使用核磁共振。我们的实验只使用两体共振自旋相互作用，因此是实验友好。特别是，我们还通过实验验证了复合方案比单回路方案对脉冲误差更鲁棒。因此，我们的实验提供了一个有前途的方法，忠实和强大的几何量子操纵。
2019-08-18 quant-ph
Nonadiabatic Holonomic Quantum Computation via Path Optimization
非绝热完整量子计算（NHQC）是通过快速演化过程以几何方式实现的，以抵抗局域噪声。然而，目前实施NHQC的工作对系统噪声和误差很敏感。本文提出了一种基于非阿贝尔几何相位的路径优化NHQC（PONHQC）方案，发现不同的演化路径可以构造出对系统噪声有不同响应的几何门。由于PONHQC方案的灵活性，我们可以选择一个优化的路径，可以导致出色的门性能。数值模拟表明，我们的优化方案可以大大优于传统的NHQC方案，在保真度和门的鲁棒性。此外，我们提出了在超导量子线路上实现我们的策略与消相干的子空间编码与实验友好的两体交换相互作用。因此，我们提出了一个灵活的NHQC方案，这是有前途的未来强大的量子计算。
2022-10-19 quant-ph
Path-shortening realizations of nonadiabatic holonomic gates
非绝热完整量子计算使用非阿贝尔几何相位来实现一组通用的量子门，这些量子门对控制缺陷和退相干具有鲁棒性。迄今为止，已经提出了许多基于三能级的非绝热完整计算方案，其中一些方案已经在实验上实现。然而，所有这些工作都是基于同一类非绝热路径，这源于第一个非绝热完整建议。在这里，我们提出了一个通用的一套非绝热完整门的基础上扩展类的非绝热路径。我们发现，非绝热完整门可以实现的路径比已知的更短，这提供了实现非绝热完整门的可能性，较少暴露于退相干。此外，这种新的路径类型的形式的启发，我们找到了一种方法来消除退相干从非绝热完整门不诉诸冗余。
2018-10-25 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
Multiple-Noise-Resilient Nonadiabatic Geometric Quantum Control of Solid-State Spins in Diamond
本文提出并实验验证了多噪声鲁棒非绝热几何量子门（MNR-NGQG），在金刚石 NV 中心中显著提升单量子比特门鲁棒性与相干时间，保真度达 0.9992(1)，为高保真量子控制提供可行范式。
2025-08-17 quant-ph
Conceptual aspects of geometric quantum computation
几何量子计算是几何相位可以用于实现量子门的思想，即，构成量子计算机的布尔网络的基本元素。虽然最初被认为是有限的绝热演化，由缓慢变化的参数控制，这种形式的量子计算也可以通过使用非绝热方案以高速实现。量子门技术的最新进展允许在绝热和非绝热演化中实验演示不同类型的几何门。在这里，我们解决一些概念上的问题，出现在实现几何门。我们研究了量子演化中动力学相位的出现，并指出在几何量子计算中并不是所有的动力学相位都需要补偿。我们描绘阿贝尔和非阿贝尔几何门之间的关系，并找到一个明确的物理例子，这两种类型的门重合。我们确定绝热和非绝热实现的量子计算的基础上非阿贝尔几何相位之间的差异和相似之处。
2016-09-15 quant-ph
A general treatment of geometric phases and dynamical invariants
仅基于平行输运条件，我们给出了计算纯密度算符或混合密度算符基态所获得的阿贝尔或非阿贝尔几何相位的一般方法，该方法也适用于非绝热非循环演化.通过我们的方法得到的非阿贝尔几何相位的两个有趣的特点脱颖而出：i）它是Wilczek和Zee的非阿贝尔holonomy的推广，因为它描述了非绝热演化，其中基态在不同的简并子空间之间的非绝热传输，ii）我们的几何相位的非阿贝尔特征依赖于基态的过渡演化，即使在非简并的情况下。我们应用我们的形式主义的自发衰变下的非线性演化的两能级系统，以强调非阿贝尔性质的几何相诱导的水库。我们还表明，通过广义不变量理论，我们的一般方法包括文献中以前的结果。
2008-02-28 quant-ph
Geometric quantum computation with NMR
量子信息处理设备的基本组成部分的实验实现，即容错量子逻辑门，需要条件量子动力学，其中一个子系统经历依赖于另一个子系统的量子态的相干演化。特别地，子系统可以获取条件相移。在这里，我们考虑一个新的情况下，这一阶段是几何而不是动力学的起源。由于条件几何（Berry）相位仅取决于所执行的路径的几何形状，因此其对某些类型的错误具有弹性，并且提供了执行量子门的固有容错方式的潜力。核磁共振（NMR）已经被用来演示简单的量子信息处理和Berry相位。在这里，我们报告了一个NMR实验，实现了一个有条件的贝瑞相位，从而控制相移门。这构成了第一个基本的几何量子计算。
2000-01-05 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
Optimizing nonadiabatic geometric quantum gates against off-resonance error by dynamical correction in a silicon-based spin qubit
几何量子门通过使用几何相位来执行，使得它们对由于固有的全局属性而引起的脉冲幅度误差特别鲁棒。然而，在许多系统中，例如基于硅的自旋量子比特，非共振误差是主要的噪声，其可以引起失相并且对于几何门来说总是难以处理。因此如何处理非谐振误差对几何门的应用具有重要意义。\emph{Phy. Rev. Appl. 16, 044005 (2021)}的最新研究表明，通过在演化路径中插入两个$π$脉冲动态校正序列，完整量子门可以有效地抑制脉冲幅度误差，但对非共振误差仍然无效.受这项工作的启发，我们结合使用动态校正和路径设计的技术。令人惊讶的是，我们发现，通过挑选一个特定的进化路径插入只有一个$π$脉冲动态校正序列，所获得的优化几何门是强大的非共振错误，假设噪声是静态的。进一步，通过考虑硅中真实的$1/f$型噪声计算滤波函数，相关结果表明，优化后的几何门的性能同样优于传统的几何门和未使用几何相位构造的朴素动态门.结果表明，动态校正是改善几何门的有力工具。
2023-01-09 quant-ph
