Perfect state transfer via quantum probability theory
量子态的转移在量子信息处理中起着重要的作用。事实上，量子态从点$A$到点$B$的单位保真度转移对我们来说是非常重要的，我们重点讨论这种情况。近年来，在代表性的著作中，他们设计了关于网络中心的镜像对称的哈密顿量。在本文中，我们分层的自旋网络相对于一个任意的顶点的自旋网络，然后我们设计的耦合系数的方式创建一个镜像对称的哈密顿关于中心。利用这种哈密顿量和表示方法，可以得到在第一个顶点上以合适的时间编码的初始态，并且从它的对极顶点开始具有单位保真度。在他的工作中，没有必要受到外界的控制。
2010-07-18 quant-ph
Efficient and compact quantum network node based on a parabolic mirror on an optical chip
University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；QuEra Computing（QuEra计算公司）；United States Military Academy（美国军事学院（西点军校））；Max-Planck-Institut für Quantenoptik（马克斯·普朗克量子光学研究所）
本文提出一种基于抛物面镜的紧凑型量子网络节点，结合高光子收集效率和高原子光子纠缠保真度，利用光纤集成平台实现高效稳定的量子通信节点。
2026-05-12 physics.atom-ph quant-ph
Quantum State Transfer Characterized by Mode Entanglement
在考虑模式纠缠的情况下，研究了一类具有镜像对称性的紧键布洛赫电子系统的量子态转移。镜像模纠缠度（MMC）是一种用于度量具有一定空间对称性的模纠缠度的概念，它是一个合适的波函数与其镜像的重叠，通过对MMC的研究，揭示了QST的保真度与MMC之间的内在联系.发现了互补性，因为最大保真度伴随着最小MMC。在完成理想QST所需的特征时间的一半的瞬间，MMC可以达到其最大值1。发现了一大类具有一定谱结构的完美QST模型来支持我们的分析结果。
2005-10-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Alice and Bob through a quantum mirror
Universidad de Concepción（康塞普西翁大学）；Universidad de Chile（智利大学）
本文提出将量子镜作为量子网络节点，利用相干态传输实现量子 teleportation、量子态传输和纠缠交换，具有高保真度和抗干扰能力。
2026-03-19 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
High-fidelity state transfer through long-range correlated disordered quantum channels
我们研究了$XX$自旋$1/2$链中的量子态转移，其中两个通信自旋弱耦合到具有无序现场磁场的通道。波动的建模与自相似的配置文件服从幂律谱的长程相关序列。我们表明，该通道是能够执行一个几乎完美的量子态转移在大多数的样品中，即使在存在大量的无序提供的程度，这些相关性是足够强的。在这种情况下，我们还表明，缺乏镜像对称并不会影响高质量结果的可能性。我们的研究结果在设计量子通信协议的鲁棒设备方面又向前迈进了一步。
2017-08-05 quant-ph
High-fidelity Two-qubit Gates Using a MEMS-based Beam Steering System for Individual Qubit Addressing
在大规模囚禁原子离子量子计算机中，需要将高保真度的双量子比特门扩展到所有量子比特上，并对其进行单独控制。我们实现和表征高保真双量子比特门在一个系统中多达4个离子使用径向模式。通过使用微机电系统（MEMS）反射镜操纵的两个紧密聚焦的光束来单独寻址离子。通过应用多达21个双量子比特门的序列并测量最终状态保真度，我们推导出两离子链中的门保真度为99.49（7）%，四离子链中的门保真度为99.30（6）%。我们描述的残余误差和讨论的方法，以进一步提高门保真度的值，是兼容的容错量子计算。
2020-08-04 physics.atom-ph quant-ph
Free fermionic black holes as polarised mirrors
University of Melbourne（墨尔本大学）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）；Quantum Science Center（量子科学中心）
本文研究随机自由费米子黑洞模型，发现其作为“偏振镜”按表示论结构选择性反射信息，低阶信息保留导致完全恢复需几乎完全蒸发，而加入克利福德酉可恢复反射性，且高保真下恢复单比特消息所需发射量子比特数比哈达姆随机情形少约37%。
2026-10-05 quant-ph
MIRAGE: Quantum Circuit Decomposition and Routing Collaborative Design using Mirror Gates
MIRAGE提出利用镜像门协同设计量子电路分解与路由，通过减少SWAP门和降低电路深度，在iSWAP系统中平均减少29.6%深度，提升执行效率。
2023-08-11 quant-ph
Efficient fluorescence collection and ion imaging with the "tack" ion trap
被困的激光冷却离子产生强烈的荧光。检测这种荧光使得能够基于被捕获的原子有效地测量量子比特的量子态。期望收集大部分光子以使检测更快且更可靠。此外，有效的荧光收集可以提高远程离子纠缠和量子门的速度和保真度。在这里，我们展示了一种新颖的离子阱设计，其将金属球面镜作为阱本身的组成部分，作为其RF电极。反射镜的几何形状，使高达35%的立体角收集捕获的离子荧光，我们测量25%的有效立体角，可能受到限制的镜面的缺陷。我们也研究了单离子在该镜下成像的性质，并进行了像差校正。由于其设计的简单性，这种陷阱结构可以适用于微制造和集成到更复杂的陷阱架构。
2011-08-26 physics.atom-ph quant-ph
Hacking Quantum Networks: Extraction and Installation of Quantum Data
我们研究了量子黑客问题，这是从量子网络中提取量子信息并将其安装在仅部分访问的量子网络上的过程。这个问题概括了当代物理学的一个中心话题--从经历混乱动力学的系统中恢复信息，例如黑洞研究中的Hayden-Preskill协议。我们发现，一个适当的准备部分纠缠探测态通常可以超过一个最大纠缠的量子黑客。此外，我们证明，找到一个最佳的解码器，这个更强的任务是等价的海登-普雷斯利类型的协议，并提供大型网络的最佳黑客保真度的分析公式。在两个用户的情况下，鲍勃试图破解爱丽丝的数据，我们发现，最佳保真度增加与鲍勃的黑客空间相对于爱丽丝的用户空间。然而，如果第三方中立方Charlie同时访问计算机，则针对Alice的最佳黑客保真度会随着Charlie的用户空间维度而下降，从而在没有经典攻击的情况下，在高维多用户场景中使有针对性的量子黑客无效。当应用于黑洞信息问题时，有限的黑客保真度意味着黑洞作为信息镜的反射率衰减。
2021-06-18 quant-ph
Quantum state transfer in the presence of non homogeneous external potentials
海森堡型自旋模型是研究强关联磁系统基本机制的有效工具。其中许多机制可以使用超冷原子进行实验测试。在这里，我们讨论的实施量子态传输协议的紧束缚链在存在一个非均匀的外部潜力。我们表明，它可以用来扩展的参数范围内，高保真度的状态转移可以实现超出既定的弱耦合制度。在允许高保真度量子态转移的镜面反射电位类中，谐波情况特别相关，因为它使我们能够在光晶格的背景下制定该协议的实验实施方案。
2013-12-06 quant-ph
Quantum computational advantage in random-circuit sampling on IBM superconducting quantum computers
BlueQubit；Institute of Physics, École Polytechnique Fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院物理研究所）；XPRIZE Foundation（XPRIZE基金会）
本研究在IBM Nighthawk r2超导量子处理器上，通过61量子比特的随机电路采样，验证了量子计算优势，其36周期电路在保真度估计上超越经典模拟，仅需19秒即可完成经典超级计算机需超百年的采样任务。
2026-10-16 quant-ph
Optimal cloning of qubits given by arbitrary axisymmetric distribution on Bloch sphere
我们找到了一个最佳的量子克隆机，它克隆的量子比特的任意对称分布的布洛赫矢量具有最高的保真度。该过程被称为相位无关克隆，与标准相位协变克隆相反，对于标准相位协变克隆，输入量子比特状态是先验更好地已知的。我们假设输入态的信息被编码在克隆量子比特的布洛赫球上的任意轴对称分布（相位函数）中。我们找到了描述最佳克隆转化和克隆保真度的解析表达式。作为一个例子，我们分析克隆的量子比特状态所描述的von Mises-Fisher和Brosseau分布。此外，我们表明，最佳的相位无关克隆机可以通过修改镜像相位协变克隆机，其中量子线路是已知的。
2010-10-29 quant-ph
On-demand storing time-bin qubit states with optical quantum memory
本文提出基于偏振分束器、反射镜和普克尔盒构成蝶形腔的低成本光学量子存储器，实现时间箱量子比特按需存储，单轮效率达95.0%、保真度超过99.1%。
2025-02-19 quant-ph
Repeated Extraction of Scrambled Quantum Data: Sustainability of the Hayden-Preskill Type Protocols
我们介绍和研究了加扰器黑客攻击问题，这是一个过程的量子信息提取和安装在量子加扰器只给予部分访问。这个问题必然出现在当代物理学的一个中心话题--从经历混乱动力学的系统中恢复信息，比如黑洞研究中的海登-普雷斯基尔协议--因为由于不可克隆定理，在提取量子数据时必须用另一个量子数据替换。对于大型扰码器，我们提供了最佳黑客保真度的分析公式，扰码器黑客有限访问的有效性的定量测量。在两个用户的情况下，鲍勃试图破解爱丽丝的数据，我们发现，最佳保真度收敛到$64/(9π^2)\approx0.72$与增加鲍勃的黑客空间相对于爱丽丝的用户空间。我们将我们的结果应用于黑洞信息问题，并表明有限的黑客保真度意味着黑洞作为信息镜的反射率衰减，这质疑通过Hayden-Preskill型协议的黑洞信息悖论的可解性。
2022-04-01 quant-ph
Routing in Quantum Repeater Networks with Mixed Efficiency Figures
University of Pisa（比萨大学）；Institute for Informatics and Telematics (IIT), National Research Council (CNR)（意大利国家研究委员会信息学与遥测研究所）
研究探讨了量子网络路由中混合效率指标对性能的影响，通过模拟展示节点质量知识提升路由路径保真度并减少阻塞路径。
2025-08-21 quant-ph
Quantum Logic between Remote Quantum Registers
分析了固态自旋系统中量子态转移的两种途径。首先，我们考虑非极化自旋链和扩展以前的分析，各种实验相关的缺陷，包括淬火无序，动态退相干，和未补偿的远程耦合。在有限长度的链，无序引起的本地化和退相干之间的相互作用产生一个自然的最佳信道保真度，我们计算。长程偶极耦合诱导有限的固有寿命的调解本征模的偶极链的长度高达L=12的广泛的数值模拟显示出显着的高保真度，尽管这些衰减过程。我们进一步考虑协议的扩展到耦合振子的玻色子系统。其次，我们介绍了一种基于量子镜的通用量子计算体系结构，该体系结构利用系统中的所有自旋作为潜在的量子位。虽然这大大增加了可用量子位的数量，但操纵“暗”自旋量子位所需的复合操作显著提高了鲁棒操作的错误阈值。最后，作为一个例子，我们证明，本征模介导的状态转移可以使强大的远程逻辑之间的空间分离的氮空位寄存器在钻石数值模拟证实，高保真门是可以实现的，即使在存在中度混乱。
2012-05-31 quant-ph
Transfer of quantum states and stationary quantum correlations in a hybrid optomechanical network
本研究探讨了通过公共机械振子耦合的混合光机械网络中量子态传输与稳态同步效应，发现可实现高保真度量子态传输，且同步与纠缠相互关联，结果可应用于量子信息与计量学。
2023-05-29 quant-ph
Software for Creating Scalable Benchmarks from Quantum Algorithms
Sandia National Laboratories（桑迪亚国家实验室）；University of Central Florida（中佛罗里达大学）
本文介绍了一款名为 scarab 的软件工具，通过高效的保真度估计技术，从用户选择的量子电路和算法中创建可扩展且可靠的基准测试，以测量过程保真度，并展示了其在多个量子计算场景中的灵活性和强大功能。
2025-11-03 quant-ph
Designing optimal quantum cloning machine for qubit system
在\emph{Phys.Rev.A 58, 4377(1998)}中，我们将继续牛和格里菲斯的工作，研究如何利用布洛赫球表象设计量子比特系统的最优量子克隆机。代替那里的品质因数，Fiuráusek的最优条件，其中最优克隆机应该最大化平均保真度的凸混合，被用作本协议中的最优性准则。对以往工作中已知的几乎所有最优QCM，如定极角态克隆、相位协变克隆、普适QCM、任意两纯态克隆、镜像相位协变克隆等，都应作系统的讨论。已知的结果，根据不同的最优性准则的各种输入系综的最优性，恢复这里。我们的方案还提供了一种构造酉变换以实现最优克隆的一般方法。
2010-04-29 quant-ph
Deterministic Generation of Multidimensional Photonic Cluster States with a Single Quantum Emitter
多维光子图态，如团簇态，在量子精密测量、保密量子通信和基于测量的量子计算等方面有着广阔的应用前景。然而，迄今为止，光子量子比特的多维簇态的生成依赖于概率方法，这限制了光学系统中典型生成方案的可扩展性。在这里，我们提出了一个实验性的实现在微波域的一个资源有效的计划，确定性产生的二维光子团簇状态。通过利用耦合谐振器阵列作为慢光波导，单个通量可调的transmon量子比特作为量子发射器，以及第二辅助transmon作为可切换的反射镜，我们实现了纠缠光子波包的快速，成形发射，以及光子波包到发射器量子比特的选择性延时反馈。我们利用这些能力，以产生一个2D集群状态的四个光子与70\%的保真度，验证了断层重建的量子态。我们讨论了我们的方案如何可以直接扩展到生成更大的集群状态，甚至更高的维度，从而扩大了范围和实际效用的量子信息处理任务的状态。
2022-06-21 quant-ph
Experimental linear-optical implementation of a multifunctional optimal qubit cloner
我们提出了一个多功能设备的最佳克隆一到两个量子位的第一个实验实施。先前的实现一直被设计为相对于关于克隆状态的一种类型的先验信息来优化克隆过程。相比之下，我们的“所有功能于一身”的实施是最佳的几个突出的制度，如通用克隆，相位协变克隆，也是第一次实现镜像相位协变克隆，当泡利的Z算子的期望值的平方是已知的。在所有这些制度的实验装置产生克隆几乎最大可实现的平均保真度（理论极限的97.5%）。我们的器件在量子信息处理，特别是量子通信方面有着广泛的应用前景。例如，人们可以使用它对各种密码协议进行非相干和相干攻击，包括通过泡利阻尼信道的量子密钥分发的Bennett-Bennard 1984协议。它也可以作为一个状态相关的光子倍增器应用于实际的量子网络。
2012-05-18 quant-ph
To Scale Up or To Scale Out: Evaluating Space-Time Costs of Compiled Logical Circuits on Modular Superconducting Quantum Processors
Dark Qore；QuantWare；ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）；Department of Physics, ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院物理系）；Quantum Center, ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院量子中心）；Delft University of Technology（代尔夫特理工大学）；QuTech, Delft University of Technology（代尔夫特理工大学QuTech）
该研究针对模块化超导量子处理器，通过定量压力测试对比基于小芯片和分布式两种扩展策略的时空成本，发现分布式架构存在指数级性能损失，损失源于噪声或连接性主导的不同机制。
2026-08-24 quant-ph
Quantum Algebraic Diversity: Single-Copy Density Matrix Estimation via Group-Structured Measurements
将代数多样性框架扩展到量子测量，提出量子代数多样性定理，通过群结构POVM从单副本量子态估计密度矩阵，实现高保真度，并建立经典-量子对偶映射和最优性继承定理。
2026-06-19 cs.IT eess.SP math.IT
