Problems in realization of large-scale ensemble silicon-based NMR quantum computers
本文讨论了在硅基固态NMR量子计算机中实现系综寻址量子比特的问题。本文将Kane格式推广到带闸门的系综逼近方案。对于核量子态的初始化，本文提出了利用ENDOR技术中的固态效应，使核自旋几乎完全极化，或同样地，间接冷却到自旋温度小于~ 1 mK。提出了这种系综量子计算机可能的平面硅拓扑结构，并指出用标准NMR方法测量L ~ 10^3量子比特系统的信号对于N ≥ 10^5个系综分量是可以实现的。作为系综硅量子计算机的另一种变体，元胞自动机的无门结构也被考虑。讨论了系综量子计算机中量子态的退相干及其抑制方法。
2002-01-18 quant-ph
Realization of quantum process tomography in NMR
量子过程层析成像是一种可以完全实验表征开放量子系统未知动力学演化的方法。我们明确地证明了如何可以实现这个过程与核磁共振量子计算机。这使我们能够测量受控非逻辑门的保真度，并通过实验研究我们计算机的误差模型。基于后者的分析，我们测试了几乎所有量子纠错模型的一个重要假设，即不同量子比特上的错误的独立性。
2000-12-06 quant-ph
Experimental NMR Realization of A Generalized Quantum Search Algorithm
在一个2量子比特的核磁共振异质结系统中实现了一种广义的量子搜索算法，其中标记态和预备态的相位反转被$π/2$相位旋转所取代。与标准Grover算法相比，量子算法以更小的步长搜索标记状态。通过与另一种广义的相位旋转分别为$π/2$和$3π/2$的量子搜索算法的比较，论证了量子搜索中的相位匹配要求。给出了包括非90度脉冲的脉冲序列。
2001-06-13 quant-ph
Experimental Realization of an NMR Quantum Switch
本文报道了利用核自旋和磁共振脉冲实现量子开关的实验。利用~（13）C标记氯仿溶液中H和C的核自旋携带信息，然后施加核磁共振脉冲，实现旁路或交叉功能，从而实现开关。与传统的空间域或时域交换机相比，这种交换结构具有更高的可扩展性，因此可以通过简单地增加I/O端口的数量来构建高吞吐量的交换设备。此外，它不仅可以作为交换经典信息的器件，还可以作为量子信息网络的构建块。
2004-05-28 quant-ph
Orchestrating an NMR quantum computation: the N=3 Deutsch-Jozsa algorithm
Deutsch-Jozsa算法的三量子位NMR实现的开发的详细描述[Collins等人，A 62，022304（2000）]。理论和实验技术用于减少算法的演变步骤到一个序列的NMR脉冲进行了讨论。这包括一般脉冲序列编译技术的描述，间接耦合门实现的各种方案，实验脉冲参数化技术和脉冲相位的簿记方法。
2001-05-10 quant-ph
Noise cancellation by superposition of channels and superactivation of quantum capacity: Experimental realization by NMR
Indian Institute of Science Education and Research（印度科学教育研究院）
通过叠加噪声信道的Stinespring扩张酉变换实现噪声抵消，并实验验证了退相位信道抵消和去极化信道容量超激活。
2026-06-09 quant-ph
Experimental realization of post-selected weak measurements on an NMR quantum processor
后选择实验结果的能力是一个有用的理论概念和实验工具。在弱测量的背景下，后选择可以导致令人惊讶的结果，例如特征值范围之外的复杂弱值。通常后选择是通过投影测量来实现的，这在NMR等系综系统中很难实现。我们展示了在NMR量子信息处理器上进行后选择弱测量的第一个实验。我们的设置是用于测量复杂的弱值和弱值的范围外的特征值。解决系综量子计算机中后选择问题的方案是通用的，可以应用于任何基于电路的实现。该实验为研究和利用投影测量难以实验实现的系统中的后选择和弱测量铺平了道路。
2014-06-06 quant-ph
Quantum Factorization of 143 on a Dipolar-Coupling NMR system
量子算法在解决因子分解问题时可能比经典算法快得多。绝热量子计算是Shor算法之外的另一种方法。本文提出了一种改进的绝热因子分解算法，并在偶极-偶极耦合的液晶NMR量子处理器上实现了对143的绝热因子分解。我们相信这是量子计算实现中考虑的最大数量，这表明了绝热量子算法的实际重要性。
2011-11-16 quant-ph
Experimental realization of quantum non-Markovianity through the convex mixing of Pauli semigroups on an NMR quantum processor
本研究在NMR量子处理器上利用含两个辅助量子比特的算法，实验探究Pauli半群的凸组合动力学映射的马尔可夫性，证实双半群混合映射恒为非马尔可夫，测定了三半群混合的三种情况的性质，结果与理论一致。
2024-04-26 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
NMR quantum computation with indirectly coupled gates
在Deutsch-Jozsa算法的背景下，提出了一种通过与旁观者量子位耦合来间接处理量子信息的双量子位量子门的NMR实现。这使得Deutsch-Jozsa算法在三参数位函数上的成功实现成为可能，并展示了多量子位量子计算所必需的技术。
1999-10-01 quant-ph
Implementation of the quantum Fourier transform on a hybrid qubit-qutrit NMR quantum emulator
量子傅里叶变换（QFT）是几种量子算法的关键组成部分，因此QFT的Qdit特定实现是实现基于Qdit的量子计算机的重要一步。本文提出了一种基于广义Hadamard和广义控制相位门的混合量子点QFT电路分解方法，该方法可以在NMR中使用选择性旋转实现。我们在NMR量子模拟器上实验实现了混合量子比特QFT，该模拟器使用四个量子比特来模拟耦合到两个量子比特的单个量子比特。
2015-03-23 quant-ph
Realization of decoherence-free subspace using Multiple-Quantum coherences
基于一维核磁共振谱不能分辨CH3自旋体系中的三个质子，而二维多量子核磁共振谱却能在一定程度上分辨这一事实，提出了一种二维核磁共振（NMR）方法来构造一个两逻辑量子比特的无消相干子空间（DFS）.我们使用四个有噪声的物理核自旋，包括CH3自旋系统中的三个质子和一个碳，来产生两个无消相干的逻辑量子比特。该方法充分利用了一维谱中不能利用的未寻址自旋。此外，我们已经通过实验证明了这种方法。我们的实验结果表明，我们的DFS可以防止更多类型的退相干比一个由四个噪声的物理量子位都具有不同的化学位移。更重要的是，这个想法可以为扩展量子比特系统提供新的见解，因为它有效地利用了磁等效核。
2004-10-25 quant-ph
Experimental demonstration of deterministic one-way quantum computing on a NMR quantum computer
单向量子计算是量子计算的一种重要而新颖的方法。通过利用现有的粒子-粒子相互作用，我们首次在实验上实现了确定性单向量子Deutsch-Josza算法在NMR中的完整过程，包括图形态制备、单量子比特测量和前馈校正。我们的实验结果可能为未来可扩展的单向量子计算提供启示。
2010-01-14 quant-ph
Modularization of multi-qubit controlled phase gate and its NMR implementation
量子线路网络是实现一定计算任务的电路集合。多量子比特控制的相移是量子门的重要组成部分，处于量子线路网络的中心。本文将经典计算机体系结构中的模块化构造方法应用到量子计算机中，给出了多量子比特相位门的递归实现。受控相移门的这种实现在实现某些量子算法时是方便的。我们在一个三量子位的核磁共振量子系统中实验实现了这种模块化的多量子位控制相位门。该网络在核磁共振技术中用选线脉冲进行了实验验证。该程序具有简单和易于实施的优点。
2004-11-24 quant-ph
Schemes of implementation in NMR of quantum processors and Deutsch-Jozsa algorithm by using virtual spin representation
在虚自旋表象下，给出了量子计算机中两个主要量子比特处理器的实验实现方案和Deutsch-Jozsa算法。结果适用于每四个量子态，如果使用量子比特编码虚拟自旋表示，则允许量子处理器实现所需的属性。本文详细地讨论了核自旋为3/2的四维希尔伯特空间
2002-06-17 quant-ph
Quantum Information processing by NMR: Preparation of pseudopure states and implementation of unitary operations in a single-qutrit system
理论上的量子信息处理（QIP）已经从使用量子比特成熟到使用量子比特（具有状态> 2的系统）。由于大多数实验实现都是使用量子位进行的，因此使用量子位进行的实验工作很少。在本文中，我们展示了实验实现的qutrit系统的核磁共振（NMR），利用氘（自旋-1）核部分取向的液晶相。利用跃迁选择脉冲，在这个单量子系统中实现了赝纯态的制备和幺正操作。
2003-07-31 quant-ph
Experimental realization of the Yang-Baxter Equation via NMR interferometry
杨-巴克斯特方程是理论物理学中的一个重要工具，在从凝聚态到弦论的不同领域都有许多应用。最近，由于它与量子信息处理的联系，对该方程的兴趣增加了。研究表明，杨-巴克斯特方程与量子纠缠和量子计算密切相关。因此，由于该方程的广泛相关性，除了理论研究之外，对其实验实施的追求也变得有意义。在这里，我们展示了一个实验实现的杨巴克斯特方程，并验证其有效性，通过核磁共振（NMR）干涉设置。我们的实验是在含有三个量子位的分子的液态碘三氟乙烯样品上进行的。我们使用受控传输门，使我们能够建立一个伪纯态，我们能够应用一个量子信息协议，实现杨巴克斯特方程。
2016-02-18 cond-mat.other quant-ph
Experimental Realization of Single-shot Nonadiabatic Holonomic Gates in Nuclear Spins
非绝热完整量子计算由于其对控制误差的鲁棒性而受到越来越多的关注。然而，所有先前的方案必须使用至少两个顺序实现的门来实现一般的单量子位门。基于最近的两个工作，我们构造了两个哈密顿量，并在一个双量子位核磁共振（NMR）系统中通过单次激发实现了非绝热完整门。通过设计一个量子线路，使一个工作量子比特和一个辅助量子比特非线性演化，实现了两个分别沿$\hat{x}$和$\hat{z}$轴旋转的非对易单量子比特完整门.利用为NMR量子信息处理器开发的序列编译器，我们优化了整个脉冲序列，使实现的总误差最小。最后，所有的非绝热完整门在$98\%$上都达到了很高的无衰减实验能量
2017-03-30 quant-ph
Implementations of Nonadiabatic Geometric Quantum Computation using NMR
几何相位由于其几何特性而具有一定的容错性，近年来在量子计算理论研究中得到了广泛的关注。到目前为止，只有一个绝热几何门的实验报告与核磁共振通过贝瑞相位。但它也有两个缺点：第一，Berry相的绝热条件使得这种门的速度很慢。第二，消除动态相位的额外操作。我们知道，几何相位既可以存在绝热（Berry相位），也可以存在非绝热（Aharonov-Anandan相位）。本文报道了利用核磁共振技术通过条件AA相实现非绝热几何门的首次实验结果。在我们的实验中，门可以做得更快，更容易，并消除了上述两个缺点。
2002-07-03 quant-ph
Experimental realization of a quantum algorithm
利用核磁共振技术在实验上实现了一种量子算法。该算法允许一个简单的NMR量子计算机来确定一个未知函数的全局性质，需要比使用经典计算机更少的函数调用。
1998-06-06 quant-ph
Experimental realization of nondestructive discrimination of Bell states using a five-qubit quantum computer
Gupta等人提出了一种允许非破坏性或间接Bell测量的分布式量子测量方案，(Int. J. Quant。Infor. \textbf{5}（2007）627），并且随后由Samal等人使用基于NMR的三量子比特量子计算机实验地实现，(J. B，\textbf{43}（2010）095508）。在目前的工作中，使用最近由IBM公司放置在云中的基于五量子比特超导的量子计算机进行了类似的实验。实验证实，贝尔态可以以非破坏性的方式构造和测量，具有相当高的保真度。本研究的结果和先前在基于NMR的实验中获得的结果进行了比较。该研究表明，为了使一个可扩展的SQUID为基础的计算机，错误的门（在目前的技术）必须大大减少。
2017-05-10 quant-ph
Nonclassical correlation in NMR quadrupolar systems
除了纠缠及其在量子信息处理（QIP）中的作用之外，量子关联的存在（如量子不和谐所揭示的）是当前讨论的主题。特别是，有人认为这种非经典相关性可以为某些量子算法提供计算加速。在这方面，体核磁共振（NMR）已成功地用作许多QIP实现的测试平台，尽管它也因在迄今为止使用的大多数系统中没有呈现纠缠而不断受到批评。本文对核磁共振四极系统中的量子关联和经典关联动力学进行了理论和实验研究。我们提出了一种方法计算的相关性从实验NMR偏差密度矩阵，并表明，给定的核自旋环境的行动，松弛产生单调的时间衰减的相关性。虽然实验实现在一个特定的四极系统中进行，这里提出的主要结果可以应用到任何系统使用的偏差-密度矩阵形式主义。
2010-06-23 quant-ph
Experimental Classification of Entanglement in Arbitrary Three-Qubit States on an NMR Quantum Information Processor
我们在核磁共振量子信息处理器上对任意三比特纯量子态中的纠缠进行了实验检测。只有四个观测量的测量，足以区分实验上的六类状态下是不等价的随机本地操作和经典通信（SLOCC）。实验实现是通过将所需的可观测量映射到单个量子位的Pauli $z$ -算子上来实现的，该量子位可直接进行测量。该检测方案适用于已知的纠缠态以及使用通用方案随机生成的状态，该通用方案可以构建所有可能的三量子比特状态。结果证实，通过直接全量子态层析成像以及通过负性计算和比较表明，该协议确实是成功地检测三方纠缠，而不需要任何{ \it先验}信息的状态。
2018-05-07 quant-ph
Experimental Demonstration of Greenberger-Horne-Zeilinger Correlations Using Nuclear Magnetic Resonance
格林伯格-霍恩-蔡林格（Greenberger-Horne-Zeilinger，GHZ）效应提供了一个不能用经典局部隐变量解释的量子关联的例子。本文报道了利用核磁共振（NMR）实现GHZ关联的实验。NMR实验与最初提出的GHZ实验在几个方面有所不同：它是在混合态而不是纯态上进行的;并且它所进行的自旋都位于同一个分子中，而不是被广泛分离。因此，NMR版本的GHZ实验不能完全排除经典的局部隐变量。尽管如此，它提供了一个明确的证明的“矛盾”GHZ相关性，并表明，任何经典的隐变量必须通过非标准的和以前未检测到的力量进行通信。GHZ关联的NMR演示显示了NMR量子信息处理技术在量子力学中演示基本效应的能力。
1999-05-07 quant-ph
Implementation of the Quantum Fourier Transform
量子傅里叶变换（QFT）已在三位核磁共振（NMR）量子计算机上实现，为Shor因子分解等量子算法的实现迈出了第一步。QFT的实现与保真度的措施，和状态层析成像。实验上实现QFT清楚地证明了NMR控制量子系统的能力。
1999-06-16 quant-ph
Simulation of a Heisenberg XY- chain and realization of a perfect state transfer algorithm using liquid nuclear magnetic resonance
在三量子位核磁共振（NMR）量子计算机上模拟了具有海森堡XY相互作用的三自旋链.将XY相互作用引起的演化分解为一系列单自旋旋转和相邻自旋之间的$J$耦合演化。提出的完美状态转移（PST）算法。Christandl等人[Phys.Rev.Lett，92，187902（2004）]在XY链中实现。
2005-03-31 quant-ph
Heat Bath Algorithmic Cooling with Spins: Review and Prospects
多轮量子纠错（QEC）的应用是构建可扩展量子信息处理器件的重要里程碑。然而，它的实验实现仍处于起步阶段。多轮QEC的要求是高控制保真度和从辅助量子位提取熵的能力。基于核磁共振（NMR）的量子器件已经证明了高达12个量子位的高控制保真度。另一方面，NMR QEC实验的主要挑战是在每轮QEC开始时有效地提供高纯状态的辅助量子比特。NMR或其他基于系综的量子系统中的量子位的纯化可以通过热浴制冷（HBAC）来完成。这是一种从与热浴相互作用的量子比特中提取熵的有效方法，允许冷却到浴温度以下。对于实际的HBAC，耦合的电子-核自旋系统比传统的NMR量子处理器更有前途，因为在相同的实验条件下，电子的自旋极化比质子的自旋极化大$10^3$倍。我们提供了一个概述的理论和实验方面的HBAC专注于自旋和磁共振为基础的系统，并讨论了利用电子-核耦合系统的HBAC和多轮QEC的实现前景。
2015-01-05 quant-ph
Experimental realization of 7-qubit universal perfect controlled-NOT and controlled square-root NOT gates
受控非门和受控平方根非门在量子算法中起着重要的作用。本文报道了这两种通用量子逻辑门（受控平方根非门和受控非门）在7量子比特NMR量子计算机上的实验结果。进一步，我们提出了一种简单的实验方法来测量和校正受控相移门中的误差，这有助于在实验上构造更完美的相移门，也可以用于更多量子比特的离散傅里叶变换。
2001-09-12 quant-ph
Experimental Realization of $1 \to 2$ Asymmetric Phase-Covariant Quantum Cloning
虽然量子力学的线性禁止未知量子态的精确克隆，但是近似克隆是可能的并且已经被使用，例如，来推导量子通信协议的安全性限制。在非对称克隆的情况下，来自输入状态的信息在不同的输出状态之间非对称地分布。在这里，我们考虑非对称相位协变克隆，其目标是将相位信息从单个输入量子比特最佳地传输到不同的输出量子比特。我们构造了一个不需要辅助量子比特的双量子比特的最优量子克隆机，并在NMR量子信息处理器上实现了它。
2006-12-15 quant-ph
Experimental Realization of Nonadiabatic Holonomic Quantum Computation
由于其几何性质，完整量子计算对某些类型的控制误差是容错的。完整量子计算虽然早在十多年前就已提出，但其实验实现仍然是一个公开的挑战。在这封信中，我们报告的第一个实验演示的非绝热完整量子计算在液体NMR量子信息处理器。两个非对易完整单量子比特门，绕x轴和z轴的旋转，以及两个量子比特完整控制非门，通过非线性地演化工作量子比特和辅助量子比特来实现高保真度。这些通用基本门在非绝热量子计算中的成功实现证明了这种快速而有弹性的量子计算范例的实验可行性和迷人的特征。
2013-06-15 quant-ph
Quantum Information Processing by NMR using strongly coupled spins
量子信息处理（QIP）的巨大理论潜力推动了人们对通过各种物理技术实现其实际应用的追求。目前，核磁共振（NMR）已成为演示大多数量子算法的先行者。在NMR中，由耦合的核自旋组成的自旋系统被用作量子比特。为了实现QIP，自旋系统必须满足两个主要要求：（i）量子位可寻址性和（ii）量子位之间的相互耦合。已经证明，通过在液晶矩阵中定向自旋系统并利用剩余偶极耦合，可以增加量子比特之间的互耦合的幅度。虽然利用剩余偶极耦合可以用于增加量子位的数量，但是相同种类的核（同核）可能变得强耦合。在强耦合的自旋系统中，自旋失去了它们作为量子比特的个体身份。我们提出，即使是这样的强耦合自旋系统可以用于QIP和量子位操纵可以实现的过渡选择性脉冲。在强耦合的2、3和4自旋系统中，我们演示了赝纯态的实验制备、最大纠缠态的产生、逻辑门的实现以及Deutsch-Jozsa（DJ）算法的实现.利用Z-COSY实验获得了强耦合3自旋和4自旋系统的能级。
2003-11-24 quant-ph
Experimental realization of a continuous version of the Grover algorithm
使用NMR实现Grover算法的连续模拟版本。所研究的体系是23 Na在液晶介质中的体系。四极耦合的存在使得自旋I=3/2的核成为2量子比特系统。应用一个特别设计的脉冲序列，自旋密度算符的时间演化描述在一个相互作用表示，它没有外部的时间相关的射频场。这种方法是用来实现一个实例的连续Grover搜索的变换的统一状态到目标状态，并实现提供了一个清晰的物理解释的算法。实验结果与理论分析相吻合。
2002-08-23 quant-ph
Realization of logically labeled effective pure states for bulk quantum computation
我们报告的第一次使用“逻辑标记”进行量子计算与室温散装系统。这种方法需要选择一个子系统，该子系统的行为就像它在零温度下一样-除了信号强度的降低-取决于其余系统的状态。不需要对不同制备的分子进行平均。为了测试这一概念，我们在两个核自旋的子空间中执行量子搜索算法，由第三自旋标记，使用溶液核磁共振（NMR），并采用新的选择的参考系来解耦核。
1999-10-13 quant-ph
Experimental Realization of Brüschweiler's exponentially fast search algorithm in a homo-nuclear system
与经典搜索算法相比，Grover量子算法[Phys. Rev. Lett.，79，325（1997）]实现了二次加速和Reichweiler混合量子算法[Phys. Rev. Lett.，85，4815（2000）]实现了指数加速。在本文中，我们报告了在一个3-qubit NMR系综系统中的实验实现。脉冲序列被用于算法和测量方法在这里使用的是改进的，使用的是由Reichweiler，即，而不是定量测量的自旋投影的辅助位，我们利用的辅助位谱的形状。通过简单地判断辅助比特谱中相应峰的向下或向上，可以读出标记状态的比特值，特别地，这种读出的几何性质可以使结果对错误更鲁棒。
2002-08-12 quant-ph
Realizing the Petz Recovery Map on an NMR Quantum Processor
Indian Institute of Science Education & Research Mohali（印度科学教育与研究所莫哈利分校）；Amrita Vishwa Vidyapeetham, Amritapuri（阿姆里塔大学阿姆里塔普里校区）；National Institute for Theoretical and Computational Sciences (NITheCS)（国家理论与计算科学研究所）；Chennai Institute of Technology（金奈理工学院）；Universität Ulm（乌尔姆大学）；Universidade Federal de Pernambuco（伯南布哥联邦大学）
本文通过核磁共振量子处理器实现了Petz恢复映射，验证了其在不同参考态下的状态适应性，并展示了理论预测与实验结果的一致性。
2026-05-07 quant-ph
Experimental implementation of heat-bath algorithmic cooling using solid-state nuclear magnetic resonance
我们在这里报告的实验实现的多步冷却的量子系统通过热浴算法冷却。该实验使用固态系综三量子比特系统的核磁共振（NMR）进行。
2005-12-02 quant-ph
Monogamy relations of entropic non-contextual inequalities and their experimental realization
本文基于图论方法建立理论框架，分析熵非上下文性不等式的单配性关系，证明两个熵Bell-CHSH不等式在三方场景下具有单配性，并通过NMR量子信息处理器实验验证，且实验仅需测量可观测量期望值。
2022-06-06 quant-ph
Experimental Realization of Quantum Artificial Intelligence
由于特定的算法或软件，机器有可能拥有像人类一样的人工智能。这样的机器可以从人们教给他们的知识中学习知识，并根据知识进行工作。在实际的学习案例中，数据往往非常复杂和庞大，因此经典学习机器通常需要巨大的计算资源。另一方面，量子机器学习算法可能比使用量子并行的经典机器快得多。在这里，我们在四量子位NMR测试台上演示了一种量子机器学习算法，以解决光学字符识别问题，也称为手写识别。量子机器学习标准字符字体，然后从两个候选字符集中识别手写字符。据我们所知，这是第一个在量子处理器上实现的人工智能。由于人工智能的重要性及其对计算资源的巨大消耗，量子加速将对大数据的挑战极具吸引力。
2014-10-04 quant-ph
Studies on Entanglement in Nuclear and Electron Spin Systems for Quantum Computing
在这项工作中，我们一直致力于量子纠缠的概念。首先，我们研究了纠缠的表征和测量理论，提出了一种新的纠缠检测方案。这种新方法将涉及核自旋的分子自旋实体与量子计算联系起来，作为更合适的物理系统。然后，我们继续在实验中实现纠缠。由于核磁共振在量子计算中的优势，核磁共振已成为首选。然而，核磁共振并不是一个合适的系统来证明纠缠态。通过数学证明，低自旋极化的NMR已被证明是无效的非局域量子算法的真正实现，特别是超密集编码。问题的关键是，高自旋极化不可避免地需要获得纠缠，而在目前的NMR中，获得高极化的核自旋一直是一项艰巨的任务。为了获得高的自旋极化，引入电子自旋可以是非常有效的，因为它的三个数量级的旋磁比相比，核自旋。电子核双共振（ENDOR）是一种自旋操纵技术，使我们能够同时处理电子和核自旋。因此，在这种情况下，它可以是用于量子计算的更合适的设备。我们强调，（伪）纠缠和纠缠态之间的相互转换已经实现了与ENDOR在非常稳定的有机分子自旋实体。讨论了获得真正的量子纠缠所需的实验条件。适当的纠缠见证相应的系综量子计算的介绍和检查。
2006-09-12 quant-ph
NMR investigations of Dynamical Tunneling in Spin Systems
本文利用核磁共振架构在自旋系统中实验实现动力学隧穿，研究量子踢转子中不同自旋尺寸的隧穿行为，并证实量子相干性对隧穿的关键作用。
2023-02-01 nlin.CD quant-ph
Realization of Thread Level Parallelism on Quantum Devices
Shenzhen University（深圳大学）；Quantum Science Center of Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area (Guangdong)（粤港澳大湾区量子科学中心（广东））；Shenzhen SpinQ Technology Co., Ltd.（深圳本源量子计算科技有限责任公司）；The Hong Kong University of Science and Technology（香港科技大学）；Sichuan Normal University（四川师范大学）
本文提出用经典连接方案将多个独立QPU合并为单一逻辑器件以实现线程级并行，并在多达十六个NMR量子节点上验证了GHZ态划分和非厄米演化，证明经典连接足以扩大量子计算逻辑规模。
2025-11-07 quant-ph
Quantum generative model for sampling many-body spectral functions
量子相位估计是大多数具有指数加速比的量子算法的核心。在这封信中，我们演示了如何利用它来计算多体量子系统的动力学响应函数。具体来说，我们设计了一个电路，作为一个有效的量子生成模型，提供样本的光谱函数的高秩观测在多项式时间。这包括许多实验相关的光谱，如动态结构因子，光学电导率或NMR光谱。该算法的实验实现，除了对数开销，需要加倍的量子位的数量相比，一个简单的模拟模拟器。
2019-10-31 quant-ph
Experimental realization of quantum algorithm for solving linear systems of equations
量子计算机有可能比经典计算机以指数级速度解决某些问题。最近，Harrow，Hassidim和Lloyd提出了一种求解线性方程组的量子算法：给定一个$N\times{N}$矩阵$A$和一个向量$\vec b$，找到满足$A\vec x = \vec b$的向量$\vec x$。它已被证明，使用该算法可以获得的解决方案编码在量子态$|x$使用$O(\log{N})$量子操作，而经典的算法需要至少O（N）的步骤。如果人们对解$\vec{x}$本身不感兴趣，而是对解${x}|M|x$（$M$是某种量子力学算子）的某些统计特征感兴趣，那么随着$N$的增长，量子算法将能够实现比最佳经典算法的指数加速。在这里，我们报告了一个概念验证的实验演示的量子算法使用4量子位核磁共振（NMR）量子信息处理器。对于所有三组具有不同选择的$\vec b$的实验，我们获得了具有超过96%保真度的解决方案。该实验是该算法的第一个实现。由于求解线性系统是几乎所有科学和工程领域的共同问题，我们还将讨论我们的结果对使用量子计算机求解实际线性系统的潜力的影响。
2013-02-08 quant-ph
Experimental Benchmarking of Quantum Control in Zero-Field Nuclear Magnetic Resonance
零场核磁共振（NMR）为高场NMR提供了互补的分析模式，并允许超高分辨率光谱和测量未截断的自旋-自旋相互作用。然而，与高场情况不同的是，通用量子控制-执行任意幺正操作的能力-尚未在零场NMR中得到实验证明。这是因为所有自旋的拉莫尔频率在零场下都为零，这使得单独解决不同自旋种类具有挑战性。我们实现了一种双自旋系统中$^1$ H和$^{13}$ C自旋任意独立转动的复合脉冲技术。量子信息启发的随机基准和状态断层扫描被用来评估控制的质量。我们实验证明了单自旋控制$^{13}$ C的平均栅极保真度为$0.9960(2)$和双自旋控制通过控制非（CNOT）门估计保真度为$0.99$。任意单自旋门和CNOT门的组合足以实现核自旋系统的通用量子控制。实现零场核磁共振自旋的完全控制是实现量子模拟、纠缠态辅助量子精密测量和零场核磁共振波谱学应用的重要一步。
2017-08-21 physics.atom-ph physics.chem-ph quant-ph
Warp-Drive Quantum Computation
最近已经表明，时间最优量子计算是通过使用一个酉矩阵的Cartan分解来实现的。我们通过指出酉群是紧的来扩展这种方法。这允许我们通过向量子算法$U_{\rm alg}$添加额外的门$W$来进一步减少量子算法$U_{\rm alg}$的执行时间。该门$W$将$U_{\rm alg}$发送到另一个算法$WU_{\rm alg}$，该算法在比$U_{\rm alg}$更短的时间内可执行。我们称这种技术为曲速驱动。在这里，我们从理论和实验两方面证明了Grover算法的执行时间在两量子比特NMR量子计算机中减少。曲速驱动是一个潜在的强大工具，在加速算法和减少任何实现的错误。量子计算机
2004-12-02 quant-ph
Robust Quantum Control using Hybrid Pulse Engineering
开发产生鲁棒量子控制的有效算法对于实现量子技术至关重要。常用的基于梯度的优化算法由于对初始猜测的敏感性而受到限制，从而影响了其性能。在这里，我们建议结合梯度法与模拟退火技术，制定一个混合算法。我们的数值分析证实了其优越的收敛速度。利用该混合算法，我们产生了自旋选择性的$π$脉冲，并将其用于三量子比特NMR系统中局部噪声谱的实验测量。此外，在这里，我们描述了一个一般的方法来构建噪声弹性量子控制的混合算法的优化程序内的噪声字段。在与从标准算法获得的类似序列的实验比较中，我们发现了显着的鲁棒性的混合序列对移相错误。
2021-12-02 quant-ph
A Dyson equation approach for averaging of classical and quantum observables on multiple realizations of Markov processes
在实验技术如核磁共振（NMR）和μ子自旋弛豫（muSR）中，时间相关信号通常是许多微观动力学过程的系综平均的结果。虽然有许多函数用于拟合这些信号，但它们通常仅在特定的状态下有效，并且几乎从未正确描述过“频谱扩散”状态，其中动态发生在与系统的特征频率相当的时间尺度上。这些问题的全面处理将需要对含时哈密顿量的动力学的所有可能实现进行路径积分。在本文中，我们提出了一种数值方法，可以潜在地用于解决这样的时间演化问题，我们对同一问题的蒙特卡罗模拟基准。该方法可以用于任何类型的动态，但对于任何可以近似为马尔可夫过程的动态特别强大，其中每一步的动态仅取决于系统的先前状态。该方法被用来平均经典和量子观测值，在后一种情况下，一个形式主义利用刘维和密度矩阵。
2021-05-06 physics.comp-ph quant-ph
Coherent control of solid state nuclear spin nano-ensembles
探测和控制核自旋纳米系综对于核磁共振（NMR）光谱学的进一步发展和新兴的固态量子技术至关重要。在这里，我们提出了一个$\approx$ 1纳米厚的金刚石层的制造组成的$^{13}$ C核自旋掺杂的氮空位中心（NV）嵌入在一个无自旋的$^{12}$ C晶体基质。该层附近的单个NV用于$^{13}$ C自旋的极化和其磁化的读出。我们展示了一种方法，通过使用射频脉冲的相干控制的几十个核自旋，并显示基本的相干控制实验-拉比振荡，拉姆齐光谱和哈恩回波，但任何NMR脉冲序列可以实现。所示的结果提出了实现基于核自旋的量子模拟器的第一步。
2018-02-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Room temperature "Optical Nanodiamond Hyperpolarizer": physics, design and operation
动态核极化（DNP）是一套功能强大的技术，可在NMR和MRI中提供多重信号增强。所产生的非热自旋态也可以用于量子传感和作为探针的多体物理。典型的DNP方法需要使用冷冻剂、大磁场和高功率微波，这些都是昂贵且笨重的。富含氮空位（NV）中心的纳米金刚石颗粒作为替代DNP试剂已经引起关注，因为它们可以在室温下潜在地光学超极化。事实上，实现微型“光学纳米金刚石超偏振器”，其中13 C核被光学超偏振一直是一个长期的目标，但在技术上具有挑战性。在这里，揭示了在[Ajoy等人，sci. Adv. 4，eaar5492（2018）]，我们报告了这种器件在超紧凑的占地面积中的实现，并且在室温下完全工作。仪器的要求是非常温和的：低偏振场，极低的光学和微波辐射功率，以及方便的频率范围，使设备小型化。我们得到最好的报告光学13 C超极化的金刚石颗粒超过720倍的热7T值（0.86%体极化），对应于一千万倍的NMR平均时间增益。此外，超极化信号可以被背景抑制超过两个数量级，并保持多分钟长的时间。除了在量子传感和亮对比度MRI成像中的引人注目的应用外，这项工作还为低成本DNP平台铺平了道路，该平台将13 C极化传递到与高表面积颗粒接触的液体。这将最终允许开发用于化学分析的微型“量子辅助”NMR光谱仪。
2018-11-26 physics.atom-ph physics.chem-ph quant-ph
Depth-Optimal Quantum Circuit Placement for Arbitrary Topologies
实现实用和可扩展的量子计算的一个重要障碍是在计算过程中保护量子态免受固有噪声的影响。在量子电路的物理实现中，两个量子比特之间的长距离相互作用是不期望的，因为它可以被解释为噪声。因此，多量子技术和量子纠错码强烈要求相互作用的量子比特以最近邻（NN）方式排列。现有的量子电路变换方法主要考虑链式量子比特拓扑或线性近邻拓扑。然而，诸如核磁共振（NMR）的实际量子电路实现可能不具有LNN拓扑。为了解决这个差距，我们考虑一个任意的量子位拓扑。我们提出了一个线性规划（ILP）公式，以实现最小的逻辑深度，同时保证相互作用的量子位之间的最近邻安排。我们通过对不同网络拓扑结构和突出量子电路基准的研究来证实我们的主张。
2017-03-24 cs.ET quant-ph
Solving Quantum Ground-State Problems with Nuclear Magnetic Resonance
量子基态问题是计算困难的问题;对于一般的多体哈密顿，没有已知的经典或量子算法能够有效地解决它们。然而，如果一个近似基态的试探波函数是可用的，就像在物理和化学中的许多问题中经常发生的那样，量子计算机可以利用这个试探波函数通过相位估计算法（PEA）来投影基态。我们通过实施变分波函数方法来解决海森堡自旋模型的基态问题，并使用NMR量子模拟器来实现这一想法。我们的迭代相位估计过程产生本征能量的高精度（到10^-5十进制数）。基态保真度可达80%以上，并能可靠地捕捉到临界场附近的单重态到三重态的转换。这一结果表明，量子模拟器可以比经典计算机更好地利用经典试验波函数。
2011-06-02 quant-ph
Application of Geometric Phase in Quantum Computations
几何相位在大量的光学和核实验中得到了证实，它是在所谓的完整量子计算机模型（HQCM）中实现量子计算的有效工具。该模型被看作是一个具有绝热演化规律和有限个能级的外驱动量子系统。相应的演化算符代表HQCM的量子门。在能级与时间无关的条件下，即在系统的转动绝热演化条件下，给出了单量子比特和多量子比特量子门的显式表达式.本文还讨论了Caldeira-Legett型模型（单量子比特门）和自旋3/2四极NMR模型（双量子比特门）的非绝热类几何相位在量子计算中的应用。这两个模型的通用量子门推导。在这两种情况下的通用量子门的建设的可能性。
2007-07-04 quant-ph
Experimental Quantum Computation with Nuclear Spins in Liquid Solution
我们已经朝着实现实用的量子计算机迈出了重要的一步：在室温下使用核自旋和磁共振技术，我们在一系列实验中证明了量子计算的原理，最终实现了最简单的Shor量子算法的素数分解（15=3x5），使用七自旋分子。该算法实现了指数的优势，最著名的经典因式分解算法和它的实现代表了一个里程碑，在量子计算的实验探索。这些显著的成功是通过合成合适的分子和开发许多新技术来实现的，这些新技术用于初始化、相干控制和读出多个耦合核自旋状态。此外，我们设计并实现了一个模型来模拟这些系统中的酉和退相干过程，以研究和量化各种技术以及基本误差源的影响。总之，这项工作让我们对构建量子计算机所需的东西有了一个非常需要的实际认识。虽然液体NMR量子计算具有众所周知的缩放限制，但源于这项研究的许多技术可能会在其他可能更具可扩展性的量子计算机实现中找到用途。
2002-05-31 quant-ph
