Control of entanglement and two-qubit quantum gates with atoms crossing a detuned optical cavity
提出了一种利用失谐光腔和垂直于腔轴的激光束产生两个（λ型）四能级原子之间有效相互作用的纠缠态的方案。它示出了如何通过操纵它们的速度和（初始）原子之间的距离，两个原子通过腔的纠缠度可以控制。此外，在原子-腔-激光系统的框架内，提出了三种实现双量子比特门的可行方案，即i-交换门、受控Z门和受控非门。对于所有这些方案，我们分析和讨论的原子速度和原子间的距离，这些门实现最可靠。
2009-05-29 quant-ph
Mølmer-Sørensen entangling gate for cavity QED systems
Mølmer-Sørensen门是离子阱量子计算中最先进的纠缠门，其门保真度可达99%以上。在这里，我们提出了一个类似的实现在腔QED的设置。与离子阱中的声子模相比，腔光子模在门中充当玻色子自由度。这是通过利用腔辅助拉曼跃迁互连嵌入在四能级能量结构中的逻辑量子比特状态，使得“反Jaynes-Cummings”（AJC）项在驻波近似下可用。我们确定的不忠的实际来源，并讨论其对门的性能的影响。我们的建议不仅展示了另一种纠缠门方案，但也揭示了新的光离子阱和腔QED之间的关系，在这个意义上说，许多技术开发的前者是转移到后者通过我们的框架。
2017-01-26 quant-ph
Nonlocal Gate Of Quantum Network Via Cavity Quantum Electrodynamics
我们提出了一个实验上可行的方案来实现两个不同量子网络节点之间的非局域门。利用纠缠量子比特作为量子信道，我们的方案可以抵抗实际环境噪声，并且在当前的腔量子电动力学（C-QED）系统中可以获得高保真度。
2006-03-26 quant-ph
Realization of quantum gates with multiple control qubits or multiple target qubits in a cavity
本文提出了一种利用腔中的四能级量子系统实现三量子比特受控相位门和一个量子比特同时控制n个目标量子比特的多量子比特受控非门的方案。不需要在栅极实施期间调整电平间距。多量子比特控制的非门的实现时间与量子比特的数量无关。将三比特相位门推广到多控制比特的n比特相位门，与传统的门分解方法相比，其计算步骤（复杂度）线性减少。我们的方案可以应用于各种类型的物理系统，如超导量子比特耦合到谐振腔和囚禁在一个腔中的原子。实验的可能性，我们的方法也提出。
2015-03-02 quant-ph
Proposal for realizing a multiqubit tunable phase gate of one qubit simultaneously controlling n target qubits using cavity QED
提出了一种在腔QED中实现一个量子比特同时控制n个目标量子比特的多量子比特可调相位门的方法。在该方案中，经典脉冲仅与腔外的原子相互作用，从而避免了将脉冲施加到腔内单个原子而不影响同一腔中的其他原子的实验挑战。由于采用一阶大失谐，与使用二阶大失谐相比，门可以快速执行。此外，门操作时间与量子比特的数量无关。该方案具有普遍性，可应用于耦合到谐振腔的各种超导量子比特、耦合到微球腔的NV中心或腔QED中的量子点。
2012-08-14 quant-ph
Quantum logic gates using Stark shifted Raman transitions in a cavity
提出了一种利用失谐光腔与三能级喇曼系统相互作用实现基本的两量子比特逻辑门如量子相位门和控制非门的方案。我们讨论了斯塔克位移的作用，这是同样重要的条款导致双光子跃迁。所提出的逻辑门的操作涉及原子的亚稳态，因此不受自发发射的影响。这些想法可以扩展到产生多粒子纠缠。
2004-03-13 quant-ph
Cavity-assisted controlled phase-flip gates
腔介导的双量子比特门，例如在固态自旋之间，对于量子网络应用是有吸引力的。我们提出了三种方案来实现由腔介导的受控相位翻转门。所有这些方案的主要优点是可以使用具有高协同性的腔来执行它们，但不是在强耦合区。我们详细计算每个方案的保真度，考虑到最重要的现实缺陷，并将它们进行比较，以突出每个方案的最佳条件。利用这些结果，我们讨论了哪些量子系统特性可能有利于一个方案。
2020-09-08 quant-ph
Proposal for realization of a Toffoli gate via cavity-assisted collision
腔QED是研究小尺度量子信息处理的一种通用工具。在此设置中，我们描述了一个特定的协议，用于实现一个Toffoli门与里德伯原子和腔场。我们的方案使用共振和非共振相互作用，特别是腔辅助原子碰撞。该协议的实验可行性进行了仔细分析，数值模拟的帮助下，并考虑到退相干过程。此外，我们表明，我们的协议是最佳的实验设置所施加的约束内。
2003-06-09 quant-ph
Realization of an n-qubit controlled-U gate with superconducting quantum interference devices or atoms in cavity QED
提出了一种利用超导量子干涉器件在腔QED中实现$n$量子比特控制的$U$门的方法。在这种方法中，SQUID的两个最低能级代表量子位的两个逻辑状态，而较高能量的中间能级则用于门操作。我们的方法基本上通过创建一个单光子通过控制SQUID之一，然后在目标SQUID上进行任意幺正变换与腔光子的协助下。此外，我们还证明了该方法可以应用于腔QED中的原子量子位实现$n $ %量子位控制的$U$门。
2006-02-01 quant-ph
Quantum controlled phase gate and cluster states generation via two superconducting quantum interference devices in a cavity
提出了一种利用两个超导量子干涉器件实现双量子比特量子控制相位门的方案。利用量子化腔场和经典微波脉冲，在SQUID的两个低通量态内实现了门操作。我们的方案是实现没有任何类型的测量，不使用腔模式作为数据总线，只需要一个非常短的谐振相互作用的SQUID腔系统。作为QCPG操作的一个应用，我们还提出了一个生成多个SQUID簇态的方案。
2006-07-06 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
Phase gate of one qubit simultaneously controlling $n$ qubits in a cavity
我们提出了如何实现一个量子比特的三步控制相位门，同时控制腔中或耦合到谐振器的$n$量子比特。形成该多量子位相位门的$n$双量子位受控相位门可以同时执行。该相位门的操作时间与量子位的数量$n$无关。这种相位门同时控制$n$量子位对腔模的初始状态不敏感，并且可以用于产生同时作用于$n$量子位的类似CNOT门。我们提出了两种替代方法来实现这个门。一种方法是基于调谐量子比特频率，而另一种方法是调谐谐振器频率。以超导量子位耦合到谐振器为例，我们展示了如何实现一个超导量子位同时控制从耦合到谐振器的$N$量子位（$1<n<N$）中选择的$n$量子位的门.我们还讨论了利用一个初始处于任意态的腔来实现原子门的问题。
2010-11-08 quant-ph
Purifying two-bit quantum gates and joint measurements in cavity QED
使用腔QED设置，我们展示了如何实现一个特定的联合测量两个原子的容错方式。基于该方案，我们说明了如何实现量子通信的噪声信道时，本地操作受到错误。我们还提出了一个方案来执行和纯化一个通用的二位门。
1997-08-19 quant-ph
Generation of two-mode nonclassical states and a quantum phase gate operation in trapped ion cavity QED
我们提出了一个产生量子系统非经典态的方案，该系统由一维囚禁离子运动和单腔场模组成。我们证明了双模SU（2）薛定谔猫态、纠缠相干态、双模压缩真空态及其叠加态的产生。如果用振动模和腔模分别表示一个量子比特，就可以实现量子相位门。
2002-04-13 quant-ph
CNOT gate by adiabatic passage with an optical cavity
本文提出了一种在光学腔中利用绝热通道构造CNOT门的方案。与先前提出的方法相反，该技术不是基于分数绝热通过，这需要控制两个脉冲幅度的比率。此外，该技术构成了一个消相干的方法，在这个意义上，自发发射和腔阻尼是避免的，因为动态遵循暗态。
2005-09-27 quant-ph
Optimal cavity design for minimizing errors in cavity-QED-based atom-photon entangling gates with finite temporal duration
该研究针对有限光子脉冲时长下基于腔QED的原子-光子纠缠门误差问题，解析推导了可同时最小化光子损耗与时间模式失配误差的腔参数关系，还通过数值模拟研究了短脉冲下的脉冲畸变影响，首次提出腔存在最优长度，为量子信息处理实现提供指导。
2025-01-19 quant-ph
Frequency-up conversion and quantum swap gate in an optical cavity with atomic cloud
提出了一种实现腔内光场上变频和双量子比特量子交换门的方案。在该方案中，一个V型原子系综在它们的基态中共同介导两个腔模之间的相互作用。在一定条件下，腔场自由度与原子自由度解耦，两个腔模之间的有效耦合强度随$\sqrt{N}$（$N$为原子数）的增加而增加.数值模拟表明，在原子自发发射和腔模衰减的影响下，量子交换门仍然具有较高的保真度。
2008-01-05 quant-ph
A simple, robust, and scalable quantum logic gate with quantum dot cavity QED systems
我们提出了一种方法来制定一个确定性的，测量免费的，光学产生的控制相位门上的两个量子比特定义的单电子被困在大面积量子点在一个平面微腔。该方法对光学量子点的不均匀性具有鲁棒性，仅需要一个适度的$Q$平面腔，仅使用单个激光脉冲，并且允许在一个半导体芯片上集成许多纠缠量子比特。我们提出的门的绝热演化和几何相位的上下文中，并计算性能的退化中存在的自发发射和腔损耗。
2009-10-26 quant-ph
Programmable all-to-all entangling gates for cavity-coupled atoms
School of Physics and Astronomy, University of Birmingham（伯明翰大学物理与天文学院）
本文设计了一种耦合到光子腔的中性原子间的高保真Mølmer Sørensen型纠缠门，可实现可编程全对全连接，消除原子物理移动需求，抑制运动误差，实验参数下保真度超0.99。
2026-10-16 quant-ph
Robust quantum gates on neutral atoms with cavity-assisted photon-scattering
我们提出了一个利用单光子催化的中性原子实现量子计算的方案。条件量子门，包括一个$N$ -原子Toffoli门和远程原子上的非局域门，通过腔辅助光子散射的方式，是强大的随机变化的原子-光子耦合率，并不需要本地化的Lamb-Dicke制度。在我们的方案中，占主导地位的噪声是自动检测每个门操作，导致信号错误，不妨碍有效的量子计算，即使错误概率接近单位。
2005-05-09 quant-ph
A proposal for implementing an n-qubit controlled-rotation gate with three-level superconducting qubit systems in cavity QED
提出了一种在腔QED中利用三能级超导量子比特系统实现n量子比特受控旋转门的方法。量子位的两个逻辑状态由每个系统的两个最低能级表示，而较高的能级用于门实现。该方法基本上通过准备以控制量子位的状态为条件的$W$状态，在腔模式中创建单个光子，然后在腔光子的帮助下对目标量子位的状态执行任意旋转来操作。值得注意的是，用于实现所提出的门的基本操作步骤不随着量子位的数量$n$而增加，并且门操作时间随着量子位的数量增加而减少。该方案具有一定的通用性，可应用于腔体中或耦合到谐振器的各种类型的超导器件。
2011-05-08 quant-ph
Implementation of quantum gates and preparation of entangled states in cavity QED with cold trapped ions
提出了一种在单模光腔中利用冷囚禁离子实现量子计算基本门和制备纠缠态的方案。一般的量子计算可以用囚禁离子的运动态和腔态作为量子比特来实现。我们也可以在这样的系统中产生不同种类的纠缠态而不需要态约减，并且可以将量子态从一个阱中的离子转移到另一个阱中的离子。实现我们的计划的实验要求进行了讨论。
2002-07-29 quant-ph
Creation of Entanglement and Implementation of Quantum Logic Gate Operations Using a Three-Dimensional Photonic Crystal Single-Mode Cavity
在偶极近似和行波近似下，求解了具有足够高品质因子的三维光子晶体单模腔的含时耦合Jaynes-Cummings哈密顿量.然后，我们利用这些结果来展示如何创建两个原子的最大纠缠态，以及如何实现几个量子逻辑门：双轨Hadamard门，双轨NOT门和SWAP门。所有这些操作中的原子都是同步的，这在PC中的先前研究中不是这样[1，2]。我们的方法有可能扩展到N原子纠缠，通用的量子逻辑操作，和其他有用的，腔QED的量子信息处理任务的实施。
2006-03-11 quant-ph
Fast quantum logic gates with trapped ions interacting with external laser and quantized cavity field beyond the Lamb-Dicke regime
提出了一种利用单色光场和量子化腔场相互作用操纵囚禁离子实现量子逻辑门的方案。对于非共振激光脉冲或量子化腔场实现离子态跃迁的特征时间，当Lamb-Dicke参数值为大的$η_{L}=η_{c}=0.2$时，特征时间急剧下降，并且随着初始态振动量子数$m$的增加，特征时间进一步减小.
2003-02-27 quant-ph
Quantum computation with trapped ions in strongly detuned optical cavity
提出了一种实现光腔中两个$Λ$离子量子相位门的方案。结果表明，在强失谐光腔中，通过对单个离子进行激光寻址，可以实现量子相位门。进一步证明了通过引入辅助基态可以实现几何量子相位门。
2001-12-10 quant-ph
Addressing requirements for crosstalk-free quantum-gate operation in many-body nanofiber cavity QED systems
Waseda University（早稻田大学）；NTT Corporation（日本电信电话株式会社）；RIKEN Center for Quantum Computing (RQC)（理化学研究所量子计算中心）
本文提出了一种基于光纤的量子计算平台，通过优化光-物质耦合实现无串扰量子门操作，并分析了其理论最优性能。
2026-01-30 quant-ph
Two-qubit controlled phase gate based on two nonresonant quantum dots trapped in a coupled-cavity array
提出了一种在非小跳变极限条件下，利用两个耦合光子晶体腔中的两个不同量子点，在经典激光场驱动下实现量子控制相位门的方案.在门操作期间，量子点都不被激发，而系统可以根据量子点的不同状态获得不同的相位。与单量子位操作一起，可以实现双量子位控制的相位门。
2011-04-13 quant-ph
Long-range quantum gate via Rydberg states of atoms in a thermal microwave cavity
我们提出了一种在有限温度下微波腔中空间分离的原子对之间实现通用量子门的方法。该门的结果从可逆的激光激发原子的里德伯态相互作用，通过交换虚光子通过一个共同的腔模式。两原子基态和双激发里德堡态之间不同跃迁路径的量子干涉使得跃迁振幅和共振对微波腔“量子总线”中的激发很大程度上不敏感，因此微波腔“量子总线”可以处于光子数态的任何叠加或混合。我们的方案实现超远程相互作用和纠缠也适用于介观原子系综在里德伯封锁制度，是可扩展的许多系综被困在一个厘米大小的微波谐振器。
2015-09-11 quant-ph
Efficient cavity control with SNAP gates
微波腔与超导量子比特的耦合已经被证明是一种很有前途的量子信息处理平台。在这种设置中的一个主要挑战是实现对腔的通用控制。一个很有前途的方法是选择性的数目相关的任意相位（SNAP）门结合腔位移。已经证明这是一个通用的门集合，但到目前为止，一个中心问题仍然是开放的：如何才能有效地实现给定的目标操作与这些操作的序列。在这项工作中，我们提出了一个实用的方案来解决这个问题。它涉及到一个分层的策略，插入新的门到一个序列，其次是一个共同优化的控制参数，这产生了短的高保真序列。对于广泛的实验相关的应用，我们发现，它们可以实现3至4 SNAP门，相比之下，高达50与以前已知的技术。
2020-04-29 quant-ph
Cavity QED implementation of non-adiabatic holonomies for universal quantum gates in decoherence-free subspaces with nitrogen-vacancy centers
提出了一种在无消相干子空间中实现非绝热完整量子计算的腔QED方案，其中氮空位中心与微球腔的回音壁模共耦合，在微球腔中的量子比特上可以实现一组通用的量子门.在我们的实现中，在适当的驱动场的辅助下，量子演化对仅虚激发的腔场态不敏感。利用氮空位中心的Λ型三能级构型中的光学跃迁，所实现的非绝热完整性可以用于在编码的逻辑量子比特上构造通用的量子门集合。因此，我们的方案开辟了在具有长相干时间的固态自旋上实现具有腔辅助相互作用的普适完整量子计算的可能性。
2015-05-20 quant-ph
Photon-Mediated Quantum Gate between Two Trapped Neutral Atoms in an Optical Cavity
量子逻辑门是量子计算机的基本构建块。它们集成到量子网络中需要强的量子比特耦合到网络通道，这可以在腔量子电动力学中用中性原子和光子实现。在这里，我们证明了由飞行光子介导的长程相互作用在光子被反射的光学腔内的两个静止原子之间执行门。这一步在$2\,\mathrm{μs}$中执行门控。我们通过产生保真度为76（2）%的Bell态，展示了两个原子之间的纠缠操作。门也作为CNOT操作。我们证明了74.1（1.6）%的重叠观察到的和理想的门输出，由80.2（0.8）%的状态准备保真度的限制。由于原子被有效地连接到光子通道，我们的门为多量子位节点的量子网络和基于中继器的长距离量子网络中的纠缠分布铺平了道路。
2018-01-18 quant-ph
Single-photon, cavity-mediated gates: detuning, losses, and non-adiabatic effects
我们研究了Koshino，Ishizaka和Nakamura最近提出的单光子腔量子逻辑门的几种扩展：扩展到双侧腔结构，扩展到两个原子基态非简并的情况，以及扩展到包含非绝热修正的情况.我们的分析可以用来估计各种缺陷的影响，并准备与目前的技术原理证明演示的方式。一个有趣的结果是，绝热近似的主要修正可以为零的失谐的适当选择，提供腔是“足够好”（足够高的耦合损耗比）。这可以大大放松对长单光子脉冲的需求。
2012-11-02 quant-ph
Two-atom quantum gate in hybrid cavity optomechanics
利用介观器件追踪量子系统的动力学是当前的一个重要课题。在这里，我们展示了介观机械振荡器如何控制耦合双原子系统的动力学并产生双量子位SWAP门。我们从理论上研究了一个普通的原子-光机混合系统，其中两个完全相同的原子处于$Λ$组态，被困在腔中，腔模介导原子和机械振子之间的相互作用。通过绝热消除的有损通道，这反过来又产生了一个有效的哈密顿量，这是负责由振荡器的机械运动控制的两个原子SWAP门。成功实施的建议的有效性进行评估，使用目前可用的实验参数。
2016-08-05 quant-ph
Efficient scheme for quantum entanglement, quantum information transfer, and quantum gate with three-level SQUID qubits in cavity QED
提出了一种利用超导量子干涉器件（SQUID）量子比特在腔QED中实现量子纠缠、量子信息传输和一组通用量子门的新方案。在该方案中，量子比特的两个逻辑状态是SQUID的两个最低级别。SQUID的中间级用于促进量子位的量子态的相干控制和操纵。本文提出的方法在操作过程中不会产生有限的中间能级粒子数或腔光子数。这样，由于中间能级的自发衰变引起的退相干被最小化，并且对腔的品质因数的要求被大大放宽。
2003-07-25 quant-ph
Cavity-mediated cross-cross-resonance gate
AWS Center for Quantum Computing（亚马逊量子计算中心）；Kavli Nanoscience Institute and Thomas J. Watson, Sr., Laboratory of Applied Physics, California Institute of Technology（加州理工学院卡弗里纳米科学研究所和托马斯·J·沃森 Sr. 应用物理实验室）；Institute for Quantum Information and Matter, California Institute of Technology（加州理工学院量子信息与物质研究所）；Racah Institute of Physics（拉卡赫物理研究所）
本文提出一种腔介导的交叉-交叉共振门，通过近共振驱动两个 transmon 量子比特，利用腔相空间轨迹实现受控相位门，并给出抵消色散耦合误差的方案，支持多对量子比特并行门操作。
2026-10-09 quant-ph
Entangling power of holonomic gates in atom-cavity systems
我们的目标是利用非绝热量子完整理论，在由$N$全同原子组成的系统中，为构造$Λ$型原子间的几何诱导纠缠提供一种新的途径.利用量子Zeno效应，我们引入了一个三脚架型相互作用哈密顿量，它允许任意的几何纠缠功率。这将是解决实现通用非绝热完整纠缠双量子比特门的可行性的实质性一步。
2018-03-01 quant-ph
Multiplex-controlled phase gate with qubits distributed in a multi-cavity system
提出了一种多路控制相位门的实现方法，其中n个量子比特分布在n个不同的腔中，n-1个控制量子比特同时控制一个目标量子比特。这种多量子比特门是通过使用n个qutrit（三能级自然或人工原子）放置在n个不同的腔中，这些腔与辅助qutrit耦合来实现的。在这里，量子位的两个逻辑状态由放置在腔中的qutrit的两个最低能级表示。我们表明，这种n量子比特控制的相位门可以实现只使用2n+2个基本操作，即，所需的基本操作的数量仅随量子位的数量n线性增加。由于每个基本操作都采用量子-腔或量子-脉冲共振相互作用，因此当量子比特数不多时，可以快速实现门。数值模拟结果表明，利用电路QED系统可以高保真地实现由分布在三个不同腔体中的三个量子比特组成的三量子比特控制相位门。这一方案具有很强的普适性，适用于原子、NV中心、量子点或各种超导量子点分布在不同腔中的物理系统。最后，这种方法可以应用于实现一个多量子位控制的相位门与原子使用一个腔。详细讨论了用原子和一个腔实现三量子比特受控相位门的方法。
2018-06-12 quant-ph
Cavity QED quantum phase gates for a single longitudinal mode of the intracavity field
利用高Q腔的纵模驱动单个三能级原子实现了腔内光场的双量子位量子相位门。这两个量子比特与场的两个相反的圆偏振态中的每一个的零光子和单光子Fock态相关联。当两个偏振态与原子以$V$型组态相互作用并满足双光子共振条件时，三能级原子产生条件相位门。微波和光学的实现进行了讨论与门的性能进行评估，对几个退相干机制，如原子速度波动或存在一个弱磁场。利用相干态的两个偏振态的研究，以评估拟议的量子门的纠缠能力。
2004-07-29 quant-ph
Holonomic Quantum Computation Using Rf-SQUIDs Coupled Through A Microwave Cavity
提出了一种在微波腔中利用rf-SQUID量子比特实现完整量子计算的新方案。在这个方案中，通过对耦合到SQUID上的经典微波脉冲的拉比频率进行调谐，可以很容易地构造单量子比特门、双量子比特控制相位门和控制非门。这些门的保真度估计可能高于90%与当前的技术。
2004-10-23 quant-ph
Photonic CZ gates based on few-photon scattering from emitter-cavity systems
School of Mathematical and Physical Sciences, University of Sheffield（谢菲尔德大学数学与物理科学学院）
本文分析基于发射器-腔系统的光子CZ门性能，发现单双光子波包形状优化存在权衡，导致平均保真度限制在约60%。
2026-09-23 quant-ph
Multi-target-qubit unconventional geometric phase gate in a multi-cavity system
基于腔的大规模量子信息处理（QIP）可能涉及多个腔，并且需要对分布在不同腔中的量子位执行各种量子逻辑操作。基于几何相位的量子计算因其在克服计算误差和局部涨落方面的优势而受到广泛关注。此外，多量子比特门特别有吸引力，并在QIP中发挥重要作用。本文提出了一种在多腔系统中实现多目标量子比特非常规几何相位门的简单有效的方案。这种多量子位相位门具有一个共同的控制量子位，但不同的目标量子位分布在不同的腔中，这可以使用单步操作来实现。门操作时间与量子比特的数量无关，并且每个量子比特只需要两个级别。这种多量子比特门是通用的，例如，通过执行单量子比特操作，它可以被转换成两种类型的有效的多目标量子比特相位门，用于QIP和量子傅里叶变换。该提议是相当普遍的，可以用于完成一般类型的量子位（如原子，NV中心，量子点和量子位）的相同任务。
2015-06-19 quant-ph
Multiqubit tunable phase gate of one qubit simultaneously controlling $n$ qubits in a cavity
我们提出了如何在腔中或耦合到谐振器的四能级量子系统中实现一个量子比特同时控制$n$量子比特的多量子比特可调相位门。在该多量子位相位门中涉及的每个$n$双量子位受控相位（CP）门具有共享的控制量子位，但是具有{ \it不同的}目标量子位。在这个提议中，每个系统的两个最低级别代表量子位的两个逻辑状态，而两个较高能量的中间级别用于门实现。这里提出的方法基本上是通过控制量子位创建一个光子，然后诱导每个目标量子位状态的相移。每个目标量子位上的相移可以通过改变施加到目标量子位系统的脉冲的拉比频率来调整。门实现的操作时间与量子位的数量无关，并且该提议不需要在门操作期间调整量子位水平间距或调整腔模式频率。还应注意，该方法可以应用于实现某些类型的有效多量子位相位门，例如，多量子位相位门由$n$双量子位CP门组成，它们是量子傅里叶变换中的关键元件。一个可能的物理实现我们的方法。我们的建议是相当普遍的，并可以应用到物理系统，如各种类型的超导器件耦合到一个谐振腔和捕获原子在一个腔。
2010-12-31 quant-ph
Quantum computation with quantum-dot spin qubits inside a cavity
利用嵌入微腔中的量子点的导带电子自旋量子比特，通过双通道拉曼相互作用实现了通用的量子门。所有的门操作是独立的腔模式状态，\emph{i.e.}，不敏感的热腔场。单独寻址和腔介导的相互作用的有效开关在这里是直接可能的。同时，门操作也可以并行进行。选择性量子比特所需相互作用的简单实现使得当前方案更适合于可扩展的量子计算。
2007-12-19 quant-ph
Quantum gates utilizing dark and bright states in open dissipative cavity QED
本文提出基于单光子与开放耗散纳米腔中量子发射体系综相互作用的量子门形式体系，利用亮暗态动力学操控光子偏振态。
2024-03-15 quant-ph
A proposal for the implementation of quantum gates with photonic-crystal coupled cavity waveguides
量子计算机需要的技术既能对相干量子现象提供足够的控制，又能将与环境的虚假相互作用降到最低。我们表明，光子局限于光子晶体，特别是高效的波导形成的线性链的缺陷掺杂原子可以产生强的非线性相互作用，允许实现单和两个量子位量子门。门开关机制的简单性、制作二维光子晶体结构的实验可行性以及这种器件与光电子学的可集成性为光学量子信息处理网络提供了新的有趣的可能性。
2007-04-12 quant-ph
Unconventional geometric quantum phase gates with a cavity QED system
我们提出了一种利用腔中原子的非常规几何相移实现双量子比特量子相位门的方案。在该方案中，原子同时与一个高失谐腔模和一个经典场相互作用。原子在门操作期间不经历跃迁，而腔模在相空间中沿圆周移动，获得以原子状态为条件的几何相位。在一定条件下，原子与腔模的纠缠被解除，因此门对原子自发发射和腔衰减都不敏感。
2012-02-24 physics.optics quant-ph
Quantum computation with trapped ions in an optical cavity
提出了一种基于两个原子被囚禁在腔中的双量子比特逻辑门。利用绝热跃迁和芝诺效应有效地抑制了自发跃迁引起的相互作用损失。提出了动态和几何条件相位门。这种方法提供了保真度和其门的成功率非常接近1。因此，它适合于执行量子计算。
2002-03-21 quant-ph
Deterministic protocol for mapping a qubit to coherent state superpositions in a cavity
我们引入了一种新的门，它可以将量子比特的任意态转换为两个相位相反的腔模准正交相干态的叠加。这种qcMAP门是基于条件量子位和腔操作，利用能级色散位移，在他们比腔和量子位线宽强得多的制度。利用该门可以有效地实现准正交相干态、双腔非局域纠缠态和多量子比特GHZ态的多分量叠加。
2012-05-10 quant-ph
Requirements for fault-tolerant quantum computation with cavity-QED-based atom-atom gates mediated by a photon with a finite pulse length
分析了基于有限脉冲光子的腔量子电动力学（cQED）的原子-原子门容错量子计算的要求。对于短光子脉冲，从cQED系统反射的脉冲的扭曲形状是严重的误差源。我们优化cQED系统参数，以最小化由于形状失真和光子损失造成的不保真度，以平衡的方式用于使用概率门的容错方案[H. Goto和K。Ichimura，Phys.Rev.A80，040303（R）（2009）]。与传统的只考虑光子损失而不考虑形状畸变的优化方法相比，我们的优化方法在某些参数区域大大放宽了对容错量子计算的要求[H. Goto和K。Ichimura，Phys.Rev.A82，032311（2010）]。最后，我们表明，减少腔的长度是一个有效的方法来减少这种类型的门在短光子脉冲的情况下的错误。
2021-10-08 quant-ph
Quantum gate for Q switching in monolithic photonic bandgap cavities containing two-level atoms
光子带隙腔是研究强耦合条件下光与物质相互作用的主要固态系统。然而，由于腔由周期性电介质图案的几何形状限定，单片结构中的腔控制可能是有问题的。因此，要么状态相干性受到读出通道的限制，要么在高Q腔中，它几乎与外部世界解耦，使得状态的测量极具挑战性。我们在这里提出了一种方法，用于改善这些困难，通过使用耦合腔的安排，其中一个腔作为一个开关的其他腔，通过控制原子跃迁调谐。
2005-11-11 quant-ph
Efficient ion-photon qubit SWAP gate in realistic ion cavity-QED systems without strong coupling
本文提出了一种基于171 Yb+、40 Ca+和138 Ba+离子的腔QED系统的确定性离子-光子量子比特交换方案，即SWAP门。门也可以作为一个单光子量子存储器，其中一个传出的光子预示着传入的光子量子比特的成功到达。虽然强耦合，即单光子拉比频率是系统中最快的速率，通常被认为是必不可少的，这种门（类似于Duan-Kimble C相位门）只需要Purcell增强，即高单原子协同性。因此，它不需要小的模体积腔，由于难以将离子捕获在电介质表面附近，所以小的模体积腔难以与离子结合。相反，更大的腔，潜在地与阱装置更兼容，是足够的，只要它们的数值孔径足够高以在离子的位置处维持小的模式面积。我们定义了门操作的最佳参数，并模拟了预期的性能和效率，证明了有效的光子-离子量子比特交换，可扩展量子计算的一个有价值的构建块，实际上是可以实现的与当前的实验能力。
2020-04-09 quant-ph
One-step implementation of the genuine Fredkin gate in high-$Q$ coupled three-cavity arrays
我们提出了两种有效的方法来实现Fredkin门与原子分别被困在一个阵列的三个高- $Q$耦合腔。第一种方案是基于共振动力学，在保持其他子空间不变的情况下，在特定子空间中产生快速共振相互作用;第二种方案利用色散相互作用，通过虚拟激发过程实现两个分布式目标量子比特之间的有效长距离偶极-偶极相互作用。这两种方案都可以在一个步骤中实现Fredkin门的标准形式，而无需任何后续的单量子位操作。利用主方程分析了退相干效应对门性能的影响，严格的数值模拟表明该量子门具有较高的平均保真度。
2014-03-07 quant-ph
Encoded Universality of Quantum Computations on the Multi-Atomic Ensembles in the QED Cavity
我们提出了一组有效的基本量子门，它们提供了一种编码的普适性，并证明了这些量子门用于基于QED腔中多原子系统的固态量子计算机的物理可行性。我们使用双量子比特编码和交换操作来简化通用量子计算的物理实现，并增加对一些错误的免疫力。这种方法允许通过三个基本门来实现任何编码的单量子位操作，并且编码的受控非操作可以在单个步骤中执行。对于实现一些常用的受控门也显示出相当大的优势。
2011-09-01 quant-ph
Implementing two-photon three-degree-of-freedom hyper-parallel controlled phase flip gate through cavity-assisted interactions
超并行量子信息处理是一个很有前途的研究领域。在本文中，我们提出了一种方法来实现一个超并行控制相位翻转（超CPF）门的频率，空间和时间仓编码的量子比特耦合飞行光子捕获氮空位（NV）缺陷中心。与传统的并行方案不同，该方案在降低耗散噪声、增加量子信道容量、减少量子资源开销等方面具有独特的优势。具有频率、空间和时间仓自由度的门量子比特不受光纤中量子退相干的影响，而偏振光子则容易受到环境噪声的干扰。
2020-04-06 quant-ph
