Testing a Quantum Error-Correcting Code on Various Platforms
量子纠错在容错量子信息处理中起着重要的作用。由于量子纠错需要多个量子比特和高保真度的量子门，实验上很难实现。在这里，我们提出了一个简单的量子纠错码的检测振幅阻尼信道。代码只需要两个量子比特。我们实现的编码，通道，并恢复在光学平台上，IBM Q系统，和一个核磁共振系统。对于所有这些系统，当阻尼率超过某个阈值时，纠错优势出现。我们比较了这些量子信息处理系统的特点，并展示了量子纠错在当前量子计算平台上的优势。
2020-01-22 quant-ph
Single-shot preparation of hypergraph product codes via dimension jump
本文提出一种常数深度、空间开销为O(√n)的协议，用于单次制备常数速率超图积码的码空间，并证明其对测量误差具有鲁棒性，其构造受拓扑码维度跳跃启发。
2025-10-02 quant-ph
Quantum jump statistics with a shifted jump operator in a chiral waveguide
共振荧光是由经典振荡场驱动的原子的光发射组成的，它产生亚泊松光子计数统计。这发生在仅检测到发射光时，这对应于根据描述自发衰变的正则跳跃算子解开的主方程（ME）。形式上，另一种ME解开是可能的移位跳跃算子。我们表明，这种移动可以导致亚泊松，泊松或超泊松量子跳跃统计。这表明在曼德尔Q参数的限制，长的计数时间，这是通过大偏差理论计算。我们提出了一个波导QED设置，包括一个手征波导耦合到一个驱动的原子，光子计数所考虑的一类转移跳跃算子。
2020-01-29 quant-ph
Monitoring the Dipole-Dipole Interaction via Quantum Jumps of Individual Atoms
研究了激光驱动的偶极-偶极相互作用三能级原子的荧光发射特性。当分别检测到来自两个原子的光时，观察到发射过程的相关性取决于偶极-偶极相互作用。这打开了通过发射行为研究偶极-偶极相互作用的可能性。我们提出的蒙特卡罗模拟是在良好的协议与解析解。
2001-03-08 quant-ph
Jumptime unraveling of Markovian open quantum systems
我们引入跳跃时间解开作为开放量子系统的一个独特的描述。作为我们的出发点，我们考虑量子跳跃轨迹，它出现，物理上，从连续的量子测量，或，正式地，从解开马尔可夫量子主方程。如果随机演化的量子轨迹在特定时间被整体平均，则所得到的量子态是相关联的量子主方程的解。我们证明了量子轨迹也可以在特定的跳跃计数的合奏平均。然后，所得到的跳跃时间平均的量子态是离散的、确定性演化方程的解，其中时间由跳跃计数代替。这种跳跃时间演化代表了一个保迹量子动力学映射，当且仅当相关的开放系统不呈现暗态。另一方面，在暗态的存在下，跳跃时间平均态可能衰减到暗态，并且跳跃时间演化可能最终终止。当检测到量子跳跃并用于触发读出测量时，跳跃时间平均的量子态和相关联的跳跃时间演化在连续测量方案中是可操作地访问的。我们说明了跳跃时间的演变与两个级别的系统进行放松或退相，阻尼谐振子，和一个自由粒子暴露于碰撞退相干的例子。
2022-01-09 quant-ph
Enhancing single-molecule photostability by optical feedback from quantum-jump detection
我们报告了一种光学技术，产生的单分子光稳定性的增强，大大抑制光漂白途径，涉及从三重态的光激发。这是通过在光学检测到分子到三重态的量子跳跃时动态关闭激发激光器来实现的。这一过程导致单分子观测时间延长，探测到的光子总数增加。由此产生的光稳定性的改善明确证实了光漂白动力学的三重态光激发的重要性，并可能允许在单分子水平上的新现象的调查。
2007-07-21 physics.chem-ph physics.optics quant-ph
Demonstration of teleportation-based error correction in the IBM quantum computer
量子纠错码（QECC）是容错量子计算和量子通信的关键组成部分。基于远距传送的纠错（TEC）通过在远距传送期间执行X和Z测量来帮助检测和纠正操作和擦除错误。在这里，我们展示了TEC协议的检测和纠正一个单一的位翻转错误，提出了一个新的量子线路。单个相位翻转误差也可以使用上述协议来检测和校正。这是我们第一次在基于超导量子位的IBM的14量子位量子计算机中说明擦除错误的检测和校正。
2019-02-02 quant-ph
Approximate quantum error correcting codes from conformal field theory
本文研究共形场论低能子空间作为量子纠错码的性质，证明其解码阈值条件及逻辑量子比特数下限，并应用于量子临界伊辛模型。
2024-11-09 cond-mat.str-el hep-th quant-ph
Deterministic Equations for Feedback Control of Open Quantum Systems III: Full counting statistics for jump-based feedback
University of Rochester（罗切斯特大学）；University of Rochester Center for Coherence and Quantum Science（罗切斯特大学相干与量子科学中心）；Department of Physics and Swiss Nanoscience Institute, University of Basel（巴塞尔大学物理系与瑞士纳米科学研究所）
本文研究基于量子跃迁检测的反馈协议，通过混合经典-量子空间的主方程描述其时间演化，并用于表征系统计数统计。以三能级系统为例，展示跃迁反馈可将检测信息转化为功。
2026-06-28 quant-ph
Quantum Computing in the Presence of Detected Spontaneous Emission
提出了一种在探测到自发发射的情况下进行量子计算的新方法。该方法结合了强大和快速（动态解耦）脉冲和量子纠错码，该码将$n$逻辑量子比特编码为仅$n+1$物理量子位。通用的容错量子计算被证明是可能的，在这个计划中使用相关的一系列有前途的建议量子计算机的物理实现的哈密顿量。
2005-06-18 quant-ph
A Hidden Markov Model of atomic quantum jump dynamics in an optically probed cavity
我们分析了原子与腔场相互作用系统中的量子跃迁。强的原子-光场相互作用使得腔的传输依赖于原子的时变状态，我们提出了一种隐马尔可夫模型来描述原子的态动力学，该模型以探测到的信号为条件。我们认为，所观察到的信号的小变化可能是由于腔内的原子的空间运动，我们代表的原子系统的一些隐藏的状态来解释小的变化和内部状态跳跃动力学。在我们的理论中，原子状态是由测量数据以贝叶斯方式确定的，并且我们提出了一种迭代协议，该协议确定原子状态和模型参数。作为一个新的元素，在治疗观察到的量子系统，我们采用贝叶斯方法，条件的原子状态在时间t之前和之后获得的数据t，我们表明，通过这种方法的状态分配比通常的条件量子态，更具有决定性的基础上，只有较早的测量数据。
2014-05-02 quant-ph
Quantum error correction for continuously detected errors
我们证明了量子反馈控制可以作为一个量子纠错过程，用于校正由弱连续测量引起的误差。特别是，当误差模型被限制为每个物理量子比特一个完美测量的误差通道时，量子反馈可以起到完美保护稳定器码空间的作用。使用稳定器的形式主义，我们得到一个明确的计划，涉及反馈和一个额外的常数哈密顿量，以保护（$n-1$）的量子位的逻辑状态编码在$n$物理量子位。这适用于泊松（跳跃）和白噪声（扩散）测量过程。此外，在这个方案中，通用量子计算是可能的。作为一个例子，我们表明，检测到的自发发射误差校正与驱动哈密顿可以大大减少所需的冗余量，以保护一个国家，从先前已经假设[例如，Alber \emph{et al.}，物理学评论快报。86，4402（2001）]。
2003-07-24 quant-ph
Sealing quantum message by quantum code
量子纠错码是量子计算中对抗噪声的有效工具。它也是许多无条件安全的量子密钥分发方案的重要组成部分。在这里，我将展示量子代码也可以用来密封量子信息。具体来说，每个人仍然可以阅读密封的量子信息的内容。但是，任何这样的尝试都可以被授权验证者以指数接近一个概率检测到
2003-08-27 quant-ph
Quantum computing with incoherent resources and quantum jumps
光子的自发发射和非弹性散射是两个自然过程，通常与退相干和处理量子信息的能力的降低有关。在这里，我们表明，当适当地检测到，这些光子是足够的，以建立所需的所有基本块进行量子计算的发射量子位，同时保护他们免受有害的耗散效应。我们通过展示如何传送一个未知的量子态和如何有效地准备图形状态的测量为基础的量子计算的实施。
2011-11-05 cond-mat.other physics.optics quant-ph
Conditions for implementing projective measurements through continuous monitoring
Center for Quantum Computing, RIKEN（RIKEN量子计算中心）；Physics Department, University of Michigan（密歇根大学物理系）
本文针对有限维量子系统，明确了连续监测实现投影测量的条件，推导了收敛速率与时间-误差关系，为优化量子测量协议提供了清晰框架。
2026-08-11 quant-ph
Continuous measurement-based holonomic quantum computation
University of Southern California（南加州大学）
该研究提出利用量子芝诺效应基于连续测量生成完整圈的方案，解析得出相关序列和时间，给出处理测量跃迁的方法，建立保持可纠错性的条件，还提及不满足纠错时用辅助量子比特使协议适用。
2026-07-08 quant-ph
Subsystem self-correction of the GKP qubit
University of Copenhagen（哥本哈根大学）；Niels Bohr Institute, University of Copenhagen（尼尔斯·玻尔研究所，哥本哈根大学）
本文从子系统码分解的量子信息视角，推导了理想 GKP 哈密顿量的自校正行为，其逻辑寿命呈 Arrhenius 型标度，边界项被 Gibbs 权重指数抑制，实现了模相空间中的有效弦张力。
2026-10-27 quant-ph
Simultaneous monitoring of fluxonium qubits in a waveguide
大多数量子纠错码假设每个物理量子比特的退相干与任何其他物理量子比特的退相干无关。我们可以在一个实验装置中测试这个假设的有效性，在这个实验装置中，通过检查量子位之间的相关性，微波馈线耦合到多个量子位。在这里，我们研究位于单个波导中的磁通量子比特之间的相关性。尽管处于宽带电磁环境中，量子位测量的弛豫时间超过100 us。我们利用级联约瑟夫森参量放大器同时测量了两个磁通鎓量子比特的量子跃迁。在两个磁通鎓量子比特的弛豫时间之间没有观察到相关性，这表明弛豫源是每个量子比特的本地源。我们的架构可以很容易地扩展，以监控更大数量的量子位。
2017-09-17 quant-ph
Continuous Quantum Error Correction Through Local Operations
我们提出了保护全局量子信息的局部策略。这些协议是耗散系统的量子纠错码，它们基于环境测量、直接反馈控制和简单的将逻辑量子比特编码成物理量子比特，其衰变跃迁是不可区分的和等概率的。在子系统的描述中简单地添加一个额外的级别，就可以通过本地操作来全面且确定性地保护全局资源，例如纠缠。我们提出了量子跳跃和量子态扩散测量策略的代码，并测试它们对几个来源的低效率。qutrits在信息协议中的使用表明qutrit-qutrit解纠缠动力学的进一步表征，我们也给出了简单的本地环境测量方案，能够防止可重复性猝死，甚至在我们的反馈纠错不可能的情况下增强纠缠。
2010-09-24 quant-ph
Deterministic Equations for Feedback Control of Open Quantum Systems
University of Rochester（罗切斯特大学）；University of Basel（巴塞尔大学）
本文提出一个统一框架，描述所有可能的反馈方案，并引入基于最后检测到的量子跃迁通道和时间延迟的新反馈类型，实现了两能级系统与热浴的反转及量子跃迁的实时逆转。
2026-06-28 quant-ph
Distributed Quantum Computing Utilizing Multiple Codes on Imperfect Hardware
量子比特有技术缺陷。此外，可以可行地实现的组件的容量是有限的。因此，需要分布式量子计算来扩展量子计算机。本文提出了一种新的量子计算机体系结构，该体系结构考虑到了量子计算机的缺陷，旨在通过连接由多个量子CPU和存储器组成的量子计算机来实现分布式计算。量子CPU采用具有更快逻辑门的量子纠错码，量子存储器采用在空间资源要求方面更优越的代码。本文以量子纠错码为研究对象，给出了表面码容忍器件故障等静态丢失的一种实用、具体的方法。实际假设的数值模拟表明，90%的功能量子比特产量勉强能够构建大规模系统，通过在制造后测试期间剔除较差的50%晶格。即使剔除90%的生成晶格，80%的产量也不可用。针对量子计算机内部连接和量子计算机之间的连接，本文提出了一种桥接异构量子纠错码的容错方法。数值模拟表明，该方案丢弃任何检测到错误的量子态，无论物理错误率如何，都能获得足够的逻辑错误率，以换取增加的资源消耗。本文给出了适用于存储器的表面码的一种新的扩展。该代码被示出为需要更少的物理量子比特来编码逻辑量子比特比传统的代码。该代码实现了每个逻辑量子比特减少50%的物理量子比特。总的来说，提出分布式量子计算机架构的元素被汇集在一起。
2017-04-09 quant-ph
Interoperability in encoded quantum repeater networks
量子中继器网络的未来将需要各种纠错码之间的互操作性。一些特定的代码转换，甚至一个通用的方法是已知的，但是，没有在量子网络的背景下对这些技术进行详细的分析。在本文中，我们分析了一个广义的过程，以创建贝尔对编码的两个单独的代码之间的异质性，经常使用的纠错量子中继器网络的设计。我们从一个物理贝尔对开始，然后用不同的纠错码对每个量子比特进行编码，使用纠缠纯化来提高保真度。我们调查了三个不同的协议，用于制备纯化的编码贝尔对。在标准的Pauli误差模型下，通过蒙特卡罗模拟计算了Steane [[7，1，3]]码、距离三表面码和单物理量子比特方案的误差概率，并估计了方案的资源效率.本地门错误率为$10^{-3}$，允许我们在任何所选代码之间创建高保真逻辑贝尔对。我们发现，一个postselected模型，其中任何检测到的奇偶校验翻转代码稳定器的结果重新启动的协议，执行最好的。
2015-08-19 quant-ph
Accuracy threshold for postselected quantum computation
我们证明了一个基于错误检测和后选择的容错量子计算的精度阈值定理。我们的证明提供了一个严格的基础，该计划建议由Knill，其中辅助状态的准备电路的保护级联错误检测码和准备中止，如果检测到错误。该证明适用于独立随机噪声，但（与基于级联纠错码的量子精度阈值定理的证明相反）不适用于强相关的对抗性噪声。我们严格建立的精度阈值下限为1.04 \times 10^{-3}，远低于Knill的数值估计。
2007-09-17 quant-ph
Quantum Error Correction with Mixed Ancilla Qubits
大多数量子纠错码都是基于这样的假设，即在状态$\ket{0}$中存在量子比特库，其可以用作辅助量子比特以制备多量子比特逻辑状态。在这份报告中，我们研究了放松这一假设的后果，并提出了一种方法，当辅助量子比特在混合状态下初始化时，使用相同数量的量子比特，最多增加一倍的门数，来增加给定代码产生的保真度。所实现的过程包括改变编码算子以包括用于在解码后校正检测到的错误的酉操作的逆。这种增强在不具有投影测量的量子计算架构（诸如固态NMRQIP）中将特别有用。
2012-03-08 quant-ph
Revealing higher-order light and matter energy exchanges using quantum trajectories in ultrastrong coupling
开放量子系统的动力学通常使用主方程来建模，主方程描述实验的预期结果（即，相同动态的许多实现的平均值）。相反，量子轨迹模拟了理想的单一实验的结果--完美探测器的"点击“，例如，自发发射。量子跳跃是与随机事件相关的，它表征了开放量子系统波函数的突然变化，正确描述量子跳跃是定义量子轨迹的关键。在这篇文章中，我们通过适当地定义跃迁算符，将量子轨道的形式主义推广到光与物质之间具有超强耦合（USC）的开放量子系统。在这样的系统中，奇异的高阶量子态和能量转移可以在不保持系统中激发总数的情况下发生。这种USC系统的发射场具有这些高阶过程的签名，并且在较低的耦合强度下与类似过程显著不同。值得注意的是，发射统计必须在单个量子轨道水平上进行，因为这些过程的特征被主方程的“平均”所洗掉。我们分析了所选择的解开的影响（即，如何收集系统的输出场）的量子轨迹，并表明这些影响的高阶USC过程可以揭示在实验中通过构建直方图检测到的量子跳跃。我们通过分析单个光子对两个原子的激发来说明这些想法~[Garziano等人，117，043601（2016）]。例如，量子轨迹显示，跟踪原子的量子跳跃可以重建一个光子和两个原子之间的振荡，以及两个原子之间出现的拉比振荡。
2021-07-19 quant-ph
Good approximate quantum LDPC codes from spacetime circuit Hamiltonians
我们研究了近似量子低密度奇偶校验（QLDPC）码，这是一种近似量子纠错码，被指定为一个无挫折的局部哈密顿量的基空间，其项不一定是可交换的。这样的码推广了稳定器QLDPC码，其是具有稀疏、低权重稳定器生成器的精确量子纠错码（即，每个稳定器生成器作用于几个量子比特，并且每个量子比特参与几个稳定器生成器）。我们的调查是出于一个重要的问题，在哈密顿复杂性和量子编码理论：稳定QLDPC码与恒定速率，线性距离，和恒定重量的稳定器存在？我们表明，获得这样的最佳缩放参数（模多对数校正）是可能的，如果我们超越稳定器代码：我们证明了存在一个家庭的$[[N,k,d,\varepsilon]]$近似QLDPC码，编码$k = \widetildeΩ(N)$逻辑量子位到$N$物理量子位与距离$d = \widetildeΩ(N)$和近似不保真度$\varepsilon = \mathcal{O}(1/\textrm{polylog}(N))$。代码空间由一组10个本地非对易投影器稳定，每个物理量子位只参与$\mathcal{O}(\textrm{polylog} N)$投影器。我们证明了一个有效的编码映射的存在，我们表明，任意泡利错误可以局部检测电路的多对数深度。最后，我们表明，频谱间隙的代码哈密尔顿是$\widetildeΩ(N^{-3.09})$通过分析时空电路的双调排序网络架构，是空间本地的$\tex…
2018-11-01 quant-ph
Quantum Error Correction of a Qubit Loss in an Addressable Atomic System
提出了一种利用可寻址光晶格中的中性原子进行量子计算时量子比特丢失误差的校正方案。首先使用量子非破坏测量来检测量子比特丢失，然后通过在空出的晶格位置中插入新原子来转换为标准量子比特错误。逻辑量子比特在这里用Grassl-Beth-Pellizzari码编码成四个物理量子比特，通过一个投影测量、两个单量子比特门和三个受控非操作的序列来重建。不需要辅助量子位。量子非破坏和投影测量都是使用腔QED系统实现的，该系统还可以检测一般的泄漏误差，从而允许在相同的框架内校正量子比特丢失。该方案也可以应用于量子计算与囚禁离子或光子。
2005-10-03 quant-ph
A quantum topological phase transition at the microscopic level
我们研究了拓扑有序相和非拓扑有序相之间的量子相变。我们专注于一个自旋模型，复曲面代码的扩展，我们获得确切的基态的所有值的耦合常数，使整个系统的相变。我们计算了系统的纠缠度和拓扑熵作为这个耦合常数的函数，并表明拓扑熵在到达临界点之前保持不变，超过临界点后跳到零。
2008-03-01 cond-mat.str-el quant-ph
Mapping quantum state dynamics in spontaneous emission
经历辐射衰变的量子态的演化取决于如何检测发射。利用相敏放大技术对超导人造原子的自发发射进行了零差探测。利用量子态层析技术，我们描述了零拍测量信号与辐射源状态之间的相关性，并绘制了零拍测量的条件反作用。通过跟踪扩散量子轨道的状态，因为它衰减，我们表征选择随机激发引起的测量基础的选择。我们的研究结果显示了与光电探测相关的量子跳跃进化的巨大差异，并强调了如何利用连续场探测来控制量子进化。
2016-03-24 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph quant-ph
Entanglement growth in the dark intervals of a locally monitored free-fermion chain
Università degli studi di Palermo（巴勒莫大学）；Collège de France, PSL Research University（法兰西学院，巴黎文理研究大学）
研究局部监测自由费米子链暗区间的纠缠增长，通过分析量子跳跃时间分布等，揭示其纠缠熵增长至稳态并呈现体积定律标度，还发现暗区间是关键，增加监测位点会使标度变化。
2026-07-28 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum error correction with global control
Planckian srl（Planckian有限公司）；NEST, Scuola Normale Superiore（NEST，比萨高等师范学院）；Department of Mechanical Engineering, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院机械工程系）
该研究提出零量子比特开销的全局控制量子纠错架构，利用循环稳定子码结合全局iSWAP门和单量子比特门，大幅提升QEC阈值，且阈值随局域测量位点增加而优化，实现布线与容错的权衡。
2026-08-10 cond-mat.supr-con quant-ph
