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
A simple method for the preparation of pseudopure states in NMR quantum information processing
利用核磁共振（NMR）进行量子信息处理（QIP）通常需要制备、变换和检测伪纯态。在我们以前的工作中，它表明，使用对的伪纯态（POPS）作为基础的QIP是非常方便的，因为在实验执行的简单性。现在进一步证明，对应于共享共同假纯状态的两组POPS的NMR谱的产物具有与共同（单一）假纯状态的那些相同的峰值频率。给出了将两种不同的量子逻辑门应用于5量子比特系统的例子。
2004-07-23 quant-ph
A solid-state NMR three-qubit homonuclear system for quantum information processing: control and characterization
基于丙二酸分子的用于量子信息处理的三量子位13 C固态核磁共振（NMR）系统被用于展示通过强调制射频脉冲的高保真通用量子控制。这种控制是在强耦合机制下实现的，其中选择性量子位寻址和两量子位相互作用的时间尺度是相当的。
2005-11-22 quant-ph
NMR Based Quantum Information Processing: Achievements and Prospects
核磁共振（NMR）提供了一个实验设置，探索物理实现的量子信息处理（QIP）。在这里，我们介绍了理解应用核磁共振QIP的基本背景，并解释他们目前的成功，局限性和潜力。核磁共振波谱学以其丰富的自旋动力学的各种相干操纵而闻名。来自液态NMR光谱学的想法和仪器已被用于QIP实验。这种方法已经将该领域的复杂性提高到大约10个量子比特，这对于量子计算来说是一个很小的数字，但对于观察和更好地理解量子世界的复杂性来说足够大。虽然液态NMR是目前唯一一种即将达到这一数量量子位的技术，但复杂性的进一步增加将需要新的方法。我们勾勒出一个方向，通向一个可扩展的量子计算机使用自旋1/2粒子。下一步是基于固态NMR的QIP，能够达到10-30量子比特。
2000-04-27 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
Hadamard NMR spectroscopy for two-dimensional quantum information processing and parallel search algorithms
阿达玛光谱学早期曾被用于加速多维核磁共振实验。在这项工作中，我们加快了二维量子计算计划，通过使用阿达玛光谱在间接的维度，导致在一个计划，这是更快的，只需要在直接维度的傅立叶变换。两个和三个量子位的量子门的实现与一个额外的观察者量子位。我们还使用一维阿达玛光谱二进制信息存储的空间编码和实施的并行搜索算法。
2006-09-08 quant-ph
NMR quantum information processing
量子计算利用基于量子力学性质而不是经典物理的全新计算模型，并且人们相信量子计算机能够显著提高特定任务的计算能力。目前，核磁共振（NMR）已成为所有当前实现中最成功的平台之一。它已经证明了对最大数量的量子比特的通用控制，并且在NMR中开发的许多先进技术已经成功地应用于其他量子系统。在这篇综述中，我们展示了NMR量子处理器如何满足量子计算机的一般要求，并描述了朝着这一目标发展的先进技术。此外，我们回顾了最近的一些NMR量子处理器的实验。这些实验包括基准协议，量子纠错，利用量子特性的算法演示，探索量子力学的基础，和量子模拟。最后对概念进行了总结，并对未来的发展进行了展望.
2015-01-07 quant-ph
Principles and Demonstrations of Quantum Information Processing by NMR Spectroscopy
本文综述了近年来我们在核磁共振（NMR）谱处理量子信息方面的研究进展。我们首先介绍了几何的NMR的合奏不可区分的自旋，然后显示如何将这种几何解释包含在一个代数的多自旋产品运营商。在本文的其余部分中，我们将使用这个代数来证明它提供了一个简单的框架，在这个框架内可以更普遍地研究量子信息处理。通过NMR实现量子算法取决于特殊类型的混合态（称为伪纯态）的可用性，我们考虑了许多不同的方法来制备这些状态，并分析了它们如何随自旋数而变化。涉及这种宏观伪纯态的过程的量子力学性质也是一个有争议的问题，为了讨论这个问题的具体条款，我们提出了核磁共振实验的结果，构成了一个宏观模拟哈代悖论。最后，一个详细的产品运营商的描述给出了最近的NMR实验，证明了一个三位量子纠错码，使用场梯度来实现一个精确已知的退相干模型。
1999-07-03 quant-ph
Ancilla assisted measurements on quantum ensembles: General protocols and applications in NMR quantum information processing
量子系综形成了用于研究量子物理学、量子信息科学和光谱学中的各种现象的易于访问的架构。在这里，我们回顾了一些最近的协议，测量量子系综利用辅助系统。我们还说明了这些协议实验通过核磁共振技术。特别是，我们将回顾非侵入性测量，提取各种运营商的期望值，量子态的表征，和量子过程，最后量子噪声工程。
2015-09-15 quant-ph
Simulation of the Burgers equation by NMR quantum information processing
我们报道了在NMR量子信息处理器上实现Burgers方程作为第二类量子计算。由于在Burgers方程下演化的流场随着时间的推移而发展出尖锐的特征，因此这是对II型量子计算机的液态NMR实现的更好测试，而不是使用扩散方程的先前示例。特别是，我们表明，在编码步骤中使用的傅立叶近似是不是占主导地位的错误。碰撞算子中的小系统误差累积并淹没所有其它误差。我们建议，并证明，这种错误的积累，可以避免在很大程度上取代了一组操作员的随机错误和类似的quantiities的单个碰撞操作员。实验已经实现了16个两个量子位网站上的8个连续的时间步长的Burgers方程。
2004-10-25 quant-ph
Spatially Encoded Pseudo-Pure States for NMR Quantum Information Processing
通过液态NMR光谱的量子信息处理使用伪纯态来模拟真实纯态的演化和观察。本文介绍了一种制备赝纯态的新方法，它涉及到选择与感兴趣的自旋系统相关的辅助自旋的空间标记态。这允许一个一般的程序，以准备任何数量的自旋的伪纯态，所施加的限制，从选定的子系综的信号的损失。通过13 C标记的丙氨酸的碳和质子核磁共振证明了单一伪纯态的制备。通过明智地选择磁场梯度，该方法还允许在N+1自旋系统中以独立的空间模式编码高达2^N个伪纯态。快速编码和解码方案的准备，这样的空间标记的伪纯态。
2000-05-17 quant-ph
NMR Quantum Information Processing with Para-Hydrogen
本论文主要研究基于液态核磁共振的量子信息处理器中的初始化和可分性问题。我们制备了纠缠阈值以上的纯量子态。我们的纯态量子计算机从仲氢分子中高度极化的核自旋态中获得纯度。本文首先对传统的基于核磁共振的量子信息处理技术进行了批判，概述了该技术的主要优点和缺点。我们描述了增强磁有序的核自旋态的仲氢和初始化实验利用这种效果，以实现纯，纠缠态。这些状态确实可以作为初始状态在实现量子算法：我们描述的Deutsch和Grover量子算法的实现。“twirl”操作将完全任意的输入状态转换为Werner单态。该操作的NMR实现被采用。我们还分析了在量子计算机中将一些高度极化的量子比特的纯度共享到任意维度的量子子空间上的可能性，以及这些共享操作是否增加或减少了纠缠的可能性。
2005-09-07 quant-ph
Introduction to NMR Quantum Information Processing
在对核磁共振（NMR）的一般介绍之后，我们给出了实现量子算法的基础。我们描述了量子比特是如何实现和控制的RF脉冲，它们的内部相互作用，和梯度场。NMR的一个特点是内部相互作用（由内部哈密顿量给出）总是打开的。我们讨论如何在称为"重新聚焦“的标准NMR方法的帮助下有效地关闭它们。液态NMR实验在室温下进行，导致极端混合（即，几乎随机）的初始状态。尽管有这种高度的随机性，但研究QIP是可能的，因为弛豫时间（计算中有用信号丢失的时间尺度）足够长。我们解释了这个功能如何导致模拟一个纯（非随机）状态的关键能力，通过使用“伪”状态。我们讨论如何“答案”提供的计算是通过测量，以及如何从QIP的理想，投影测量这种测量不同。然后，我们给出了一些简单的量子算法的实现与一个典型的实验结果。最后，我们讨论了到目前为止，我们从NMR QIP中学到了什么，以及未来NMR QIP实验的前景。
2002-07-30 quant-ph
Normalization procedure for relaxation studies in NMR quantum information processing
NMR量子信息处理研究依赖于代表所谓的伪纯态（PPS）的密度矩阵的重构。PPS状态的初始纯部分在计算过程中经历酉和非酉（弛豫）变换，导致“纯度损失”，直到达到平衡。此外，在弛豫时，核极化随时间变化，这是在比较不同时刻的密度矩阵时必须考虑的事实。当松弛存在时，试图使用固定时间的归一化程序，会导致矩阵总体上的各种异常。在本文中，我们提出了一种方法，考虑到时间依赖性的归一化因子。从偏差密度矩阵的一般形式导出了弛豫初纯态的表达式。以出现猝死现象的伪纠缠态的纠缠度弛豫实验和伪猫态的Wigner函数弛豫实验为例说明了该方法的有效性。
2009-12-21 quant-ph
Ancilla Assisted Quantum Information Processing: General protocols and NMR implementations
比特是二进制经典信息的基本单位，而量子比特是量子信息的基本单位。在量子信息处理（QIP）中，习惯上将所研究的量子比特称为系统量子比特，而将附加量子比特称为辅助量子比特。在这篇论文中，我描述了利用辅助量子位有效地执行许多QIP任务的各种方案，以及它们在核磁共振（NMR）系统中的实验演示。特别地，我们已经证明，在存在足够的辅助量子比特的情况下，可以在一次测量中完全表征一般的量子态以及一般的量子动力学。此外，还可以利用辅助量子比特来实现与量子物理学相关的几个实验所需的非侵入性量子测量。我还将举例说明辅助量子比特在光谱学中的一些有趣应用。最后，我描述了一个实验研究的效率，各种动态去耦序列抑制单以及多个量子相干性的大自旋团簇的退相干。实验结果表明，最近推出的RUDD序列在抑制退相干的优越性能。
2016-01-02 quant-ph
NMR Quantum Computation
在这篇文章中，我将描述如何使用NMR技术来构建简单的量子信息处理设备，如小型量子计算机，并展示这些技术如何与更传统的NMR实验相关。
2000-09-01 quant-ph
Quantum information processing by NMR using a 5-qubit system formed by dipolar coupled spins in an oriented molecule
通过NMR用少量的量子位处理量子信息是很好建立的。两个主要要求（i）量子位之间的互耦和（ii）量子位可寻址性阻碍了对更高数量的量子位的缩放。已经证明，通过在液晶矩阵中取向自旋系统，利用自旋之间的残余偶极耦合，可以增加互耦合。在这种情况下，异核自旋弱耦合，而同核自旋强耦合。在这种情况下，强耦合的自旋不能再被当作量子比特来对待。然而，在其他地方已经证明，强耦合的N自旋-1/2系统的$2^N$能级可以被视为N量子位系统。为此，必须将各种跃迁识别为明确定义的能级。本文分下列两部分:1.在第一部分中，我们利用一个新的异核z-cosy（HET-Z-COSY）实验得到了一个异核5-自旋体系的能级图。在第二部分中，演示了逻辑门的实现、伪纯态的制备、纠缠的产生和纠缠转移，验证了这些系统在量子信息处理中的应用。
2004-09-27 quant-ph
NMR Techniques for Quantum Control and Computation
核磁共振（NMR）五十年来的发展，使耦合二能级量子系统的动力学控制达到了无与伦比的程度。这种核自旋动力学的相干控制最近被带到了一个新的水平，在量子信息处理的兴趣的动机。NMR一直是量子协议实验实施的主力，允许对高达7个量子比特的系统进行精细控制。在这里，我们调查和总结了各种各样的脉冲控制和层析技术，已开发和用于NMR量子计算。其中许多将是有用的其他量子系统，现在正在考虑实施量子信息处理任务。
2004-06-10 quant-ph
Perspectives on a Solid State NMR Quantum Computer
在Yamamoto等人（quant-ph/0009122）磁共振力显微镜工作的基础上，提出了一种基于准一维材料羟基磷灰石的体相固态NMR的量子信息处理装置。在羟基磷灰石的宏观样品中，我们的固态NMR模型产生了物理学施加的10^8个量子比特的限制，而当前技术考虑的发展应该允许数百到数千个量子比特的上限。
2001-08-23 quant-ph
Optimizing NMR quantum information processing via generalized transitionless quantum driving
高性能的量子信息处理需要有效地控制不期望的散肩效应，这存在于现实的量子动力学中。为了解决这个问题，一个强大的策略是采用无跃迁量子驱动（TQD），其中添加额外的场来加速量子系统的演化，与自然退相干时间尺度相比，在短时间内达到所需的状态。在本文中，我们提供了一个实验研究的性能的广义方法TQD实现快捷方式的绝热核磁共振（NMR）。作为第一个讨论，我们考虑了含时旋转磁场中的单核自旋$\frac{1}{2}$系统。虽然绝热动力学违反了共振的情况下，TQD哈密顿被证明是强大的对共振，使我们能够模仿绝热行为，即使在一个快速的演变下的原始（绝热）哈密顿的共振配置。此外，我们表明，广义TQD理论需要更少的能源，与强度的磁场小于标准TQD所需的。作为第二个讨论，我们分析了单量子位绝热门的捷径的实验实现。通过采用广义TQD，我们可以提供可行的与时间无关的驱动哈密顿量，这些哈密顿量根据用于实现量子动力学的脉冲数进行优化。分析了绝热和广义TQD演化对典型消相干过程的鲁棒性。
2020-03-13 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
Initialization of NMR Quantum Registers using Long-Lived Singlet States
已知在一定条件下的核自旋对系综表现出比其他非平衡态长得多的单重态寿命。单重态的这种性质可以在量子信息处理中被利用，用于量子寄存器的有效初始化。在这里，我们描述了一个一般的方法初始化和实验证明它与两个，三个和四个量子位核自旋寄存器。
2010-08-11 quant-ph
Randomized benchmarking of single and multi-qubit control in liquid-state NMR quantum information processing
能够量化所提出的实现量子信息处理器（QIP）的设备中的相干控制的水平对于比较不同的设备和评估设备关于实现容错量子控制的前景都是重要的任务。我们在液态核磁共振QIP中实施Knill等人提出的随机基准测试方案（PRA 77：012307（2008））。我们报告了具有单个量子位QIP的$1.3 \pm 0.1 \times 10^{-4}$的每个随机化$\fracπ{2}$脉冲的错误，并且示出了实验相关的错误模型，其中随机化基准测试给出了签名保真度衰减，其不可能被解释为每个门的单个错误。我们探索和实验研究多量子比特扩展的协议，并报告了一个和两个量子比特门的$4.7 \pm 0.3 \times 10^{-3}$的三个量子比特QIP的平均错误率。我们估计，这些错误率仍然没有退相干限制，因此可以通过修改控制硬件和软件来改善。
2008-08-28 quant-ph
Singlet state creation and Universal quantum computation in NMR using Genetic Algorithm
量子算法的实验实现需要酉算子分解。在这里，我们把酉算子分解作为一个优化问题，并使用遗传算法，一个全局优化方法的启发，自然界的进化过程的算子分解。作为应用，我们将其应用到NMR量子信息处理中，找到了一种利用全局硬脉冲进行普适量子计算的概率方法。我们还证明了有效的创建单重态（作为贝尔态的特殊情况）直接从热平衡使用最佳序列的脉冲。
2012-05-19 quant-ph
Experimental implementation of quantum information processing by Zeeman perturbed nuclear quadrupole resonance
核磁共振（NMR）已广泛用于量子信息处理（QIP）的背景中。然而，尽管NMR和核四极共振（NQR）之间有很大的相似之处，没有实验实施QIP使用NQR已被报道。我们描述了基本量子门的实现及其在静态磁场扰动下利用线偏振射频脉冲产生赝纯态的应用。NQR量子操作是使用KClO 3的单晶样品并观察35 Cl核来实现的，35 Cl核自旋为3/2并产生2量子比特系统。结果是非常有前途的，并表明NQR可以成功地用于进行QIP的基础实验。与NMR相比，NQR的一个优点是主要的相互作用在样品内部，这使得系统更紧凑，降低了成本，并且更容易小型化为固态设备。
2014-04-01 quant-ph
On Statistical Query Sampling and NMR Quantum Computing
我们引入了一个“统计查询采样”模型，其中算法的目标是以合理的概率产生隐藏集合$Ssubseteqbit^n$中的元素。该算法通过oracle调用（统计查询）获得关于$S$的信息，其中该算法提交查询函数$g(cdot)$并接收对$Pr_{x in S}[g(x)=1]$的近似。我们展示了这个模型是如何与NMR量子计算，其中只有统计特性的量子系统的合奏可以测量，特别是一个问题，是否可以将标准的量子算法的NMR设置，而不把所有的经典后处理到量子系统。使用傅立叶分析技术在相关的背景下{em统计查询学习}，我们证明了一些下界（信息理论和密码）的算法产生一个$xin S$的能力，即使当集$S$是相当简单的。这些下限指出了将NMR量子计算有效地应用于诸如Shor和Simon算法之类的涉及显著经典后处理的算法的困难。我们还明确地将统计查询采样的概念与统计查询学习的概念联系起来。一个扩展的摘要出现在2003年第18届IEEE计算复杂性年会（CCC 2003）上。关键词：统计查询，核磁共振量子计算，下界
2003-07-09 quant-ph
Thermalization in Solid-State NMR Controlled by Quantum Chaos in Spin Bath
我们从理论上研究了量子自旋浴驱动的热化和自旋扩散的一个现实的固态NMR实验。我们考虑多晶L-丙氨酸，并探讨如何在几个$^{13}$ C核自旋，通过偶极-偶极耦合与浴强偶极耦合$^1$ H核（质子）自旋的自旋极化传播。我们使用直接数值模拟的多自旋时间相关的薛定谔方程。我们发现，虽然位于碳位点附近的质子自旋与$^{13}$ C自旋的相互作用最强，但仅这种相互作用不足以驱动自旋扩散并使$^{13}$ C核自旋热化。我们表明，热化内的$^{13}$ C子系统是由集体多体动力学的质子自旋浴，具体地说，热化的发病之间的$^{13}$ C自旋是直接相关的质子自旋浴中的混沌行为的发病。因此，$^{13}$ C子系统内的热化和自旋扩散由远离C位点的质子自旋控制。尽管它们与$^{13}$ C自旋的耦合很弱，但这些遥远的质子有助于产生一个具有集体动力学的强耦合质子自旋网络，从而驱动热化。
2019-01-16 quant-ph
NMR Contributions to the study of Quantum Correlations
在这一章中，我们回顾了核磁共振对量子关联研究的贡献，包括它准备初始态、产生幺正变换和表征最终态的能力。这是在物理系统中实现量子信息处理的三个主要要求，NMR提供了近乎完美的功能，尽管量子比特的数量很少。我们主要讨论的是室温下的液体样品。
2016-12-07 quant-ph
Quantum information processing using nuclear and electron magnetic resonance: review and prospects
本文介绍了利用核磁共振（NMR）作为实现量子信息处理（QIP）任务的平台的最新进展。详细介绍了核磁共振QIP的基本思想，考察了液态和固态实验的成功和局限性。最后，提出了实现量子处理器的未来方向，利用核和电子自旋自由度。
2007-10-07 quant-ph
Nonclassicality Analysis and Entanglement Witnessing in Spin-$1/2$ NMR Systems
该研究通过核磁共振系统分析量子临界点和纠缠特性，利用可实验验证的纠缠见证方法，将量子信息量度与核磁共振谱联系起来。
2025-11-30 quant-ph
Constructing valid density matrices on an NMR quantum information processor via maximum likelihood estimation
量子态的估计是任何量子信息处理实验中最重要的步骤之一。根据实验测量结果对密度矩阵进行简单的重构，常常会得到非正的密度矩阵，因此在物理上是不可接受的。我们如何确保在重建的所有阶段，我们保持密度矩阵为正且归一化？最近提出了一种基于极大似然估计的方法，其中保证密度矩阵是正定的。我们实验实现了这个协议，并证明了它的实用程序上的NMR量子信息处理器。我们讨论了几个例子，我们进行这样的估计，并比较它与标准的状态估计方法。
2016-04-16 quant-ph
Experimental and theoretical investigations of quantum state transfer and decoherence processes in quasi-one-dimensional systems in multiple-quantum NMR experiments
多量子（MQ）NMR方法\cite{Baum}被应用于分析量子信息处理的各种问题。结果表明，描述MQ NMR动力学的双自旋/双量子哈密顿量\cite{Baum}在最近邻相互作用近似下与一维自旋系统的触发哈密顿量有关.结果，可以沿着线性链组织量子态转移。对氟磷灰石\BPChem{Ca\_5(PO\_4)\_3F}中\BPChem{\^{19}F}核的准一维链进行了MQ NMR实验。弛豫的MQ NMR相干被认为是退相干过程的最简单的模型。本文提出了一维系统中MQ NMR相干态偶极弛豫的理论。理论预测和实验数据得到了很好的一致。
2017-01-13 quant-ph
Quantum Entanglement Control in Two-Spin-1/2 NMR Systems Through Magnetic Fields and Temperature
本文通过磁场和温度控制两个自旋-1/2核磁共振系统中的量子纠缠，揭示了纠缠与温度和磁场的关系，并建立了纠缠度量与核磁共振可观测量的联系。
2025-11-30 quant-ph
Experimental realization of a fetching algorithm in a 7 qubit NMR quantum computer
从未排序的数据库中搜索标记项目是一个重要的科学问题，也是计算设备的基准。使用一个7量子位的液体核磁共振量子计算机，我们已经成功地证明了一个混合的量子提取算法，发现标记的项目，只有一个单一的查询。其基本思想是量子计算机的并行操作。我们给出了7个量子比特相干控制的详细脉冲序列。该脉冲序列不仅可用于系综量子计算，而且可作为一种通用的控制门，用于量子算法的实验设计和其他量子计算机方案中的一般量子信息处理任务.还提供了可扩展到任意量子比特数的算法的推广。
2002-07-15 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
Hadamard Products of Product Operators and the Design of Gradient-Diffusion Experiments for Simulating Decoherence by NMR Spectroscopy
本文介绍了NMR乘积算符形式的一种推广，它用Hadamard矩阵乘积来描述许多简单的自旋1/2弛豫过程。这种形式主义的效用说明推导NMR梯度扩散实验模拟几个感兴趣的退相干模型在量子信息处理，以及他们的Lindblad和Kraus表示。还描述了几个更复杂的形式的退相干，包括著名的集体各向同性模型的被动扩散实验。最后，它表明，阿达玛形式主义给出了一个简洁的表示与任意相关的消相干的波动场在不同的自旋参与，这可以应用到消相干（T2）以及非绝热弛豫（T1）过程。
2000-12-21 quant-ph
NMR investigation of contextuality in a quantum harmonic oscillator via pseudospin mapping
物理势通常近似为调和势，以便解析地求解系统动力学。通常，了解量子谐振子（QHO）何时表现出量子力学行为以及何时表现出经典行为是很重要的。最近苏等。等人[Phys.Rev.A { \bf 85}，052126（2012）]已经在理论上表明，QHO对于某组赝自旋可观测量表现出量子上下文性（QC）。在这项工作中，我们编码的四个本征态的QHO到四个塞曼产品的一对自旋1/2核的状态。利用核磁共振量子信息处理技术，我们证明了在特定的实验安排下，非上下文隐变量模型所产生的状态依赖不等式的违反。我们还通过实验证明了原子核自旋的热平衡态违反了与态无关的不等式，从而评估了它们的量子性。
2015-07-06 quant-ph
Study of Multiple Rounds of Error Correction in Solid State NMR QIP
控制误差的方法对量子信息处理至关重要。人们普遍认为，容错量子纠错是实现这一目标的主要竞争者。虽然容错量子纠错的理论已经很好地理解，但实验实现一直滞后。研究了在固态核磁共振（NMR）中利用刷新的辅助环实现多轮量子纠错的可行性。特别是，我们研究的过程中提出的提取熵，包括两个阶段;一个纠错码优化功能在有限的温度下，和实施的热浴算法冷却刷新的辅助量子位。提出了实现该方法的两种算法，一种用于在4个量子比特上执行测试，另一种用于在6个量子比特上实际实现。在错误校正和刷新阶段检查不完善的实施的影响。
2011-03-22 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
Designing short robust NOT gates for quantum computation
最初在核磁共振（NMR）中开发的复合脉冲已经在实验量子信息处理（QIP）中广泛使用，以减少系统误差的影响。到目前为止，大多数使用的脉冲都是简单地从现有的NMR设计中改编而来的，尽管已经开发了用于设计具有任意精度的复合脉冲的技术，但结果相当复杂，几乎没有应用。在这里，我描述了设计短而有效的复合脉冲来实现强大的非门的技术，将NMR和QIP的现有见解结合在一起，并提出了一些新的复合脉冲。
2013-05-07 quant-ph
Geometric quantum computation using fictitious spin- 1/2 subspaces of strongly dipolar coupled nuclear spins
几何相位已被用于NMR中，以实现用于量子信息处理的受控相移门，仅在弱耦合系统中，其中各个自旋可以被识别为量子比特。在这项工作中，我们实现了强耦合系统中的控制相移门，通过使用非绝热几何相位，通过发展虚构的自旋1/2子空间的磁化，在封闭的循环布洛赫球。通过自旋回波脉冲序列和通过设置跃迁选择脉冲的延迟来重新聚焦在子空间的演化期间累积的动力学相位，使得在均质耦合下的演化产生完整的$2π$旋转。本文用单跃迁算符对核磁共振中的非绝热几何相位作了详细的理论解释。在液晶介质中定向分子得到的各种强偶极耦合系统中实现了受控相移门、双量子比特Deutsch-Jozsa算法和量子比特-量子比特系统中的奇偶校验算法。
2006-07-02 quant-ph
Error compensation without a time penalty: robust spin-lock-induced crossing in solution NMR
University of Southampton（南安普顿大学）
本研究提出了一种无需增加时间的补偿SLIC方法，用于提升强耦合核自旋系统在溶液NMR中的鲁棒性。
2026-02-09 physics.chem-ph quant-ph
Star-topology Registers: NMR and Quantum Information Perspectives
大自旋寄存器的量子控制对于从光谱学到量子信息的许多应用是至关重要的。决定寄存器执行给定信息处理任务的效率的一个关键因素是其网络拓扑结构。一种特殊的类型，称为星型拓扑，涉及一个中心量子位与一组辅助量子位均匀相互作用。星型拓扑量子寄存器的一个特别优点是可以有效地制备大纠缠态，称为NOON态及其广义变体。由于这种相关态的鲁棒生成，光谱简单，易于从辅助量子位到中心量子位的偏振转移，以及大自旋团簇的可用性，在过去几年中，星形拓扑寄存器已被用于几个有趣的应用。在这里，我们回顾了一些最近的进展与星型拓扑寄存器，特别是通过核磁共振方法。
2021-02-10 quant-ph
Fourier Synthesis Methods for Control of Inhomogeneous Quantum Systems
在相干光谱学、成像和量子信息处理领域中，寻找能够补偿控制量子系统演化的参数中的色散的控制律（脉冲序列）是一个重要的问题。将复合脉冲技术用于此类任务具有悠久且广为人知的历史。本文介绍了量子系统动力学中色散补偿的傅里叶综合控制律设计方法。我们专注于NMR光谱和NMR成像应用中出现的系统模型。
2007-05-17 quant-ph
Pursuit and Review of Magnetic Resonance Imaging (MRI) based Quantum Computing -- Qubit Generation, Spin Purification, Tailored RF Pulses and MRI Sequences for Quantum Computing
本研究提出一种基于MRI技术、利用水质子NMR生成多量子比特的新方法，结合局部反向梯度实现高均匀场单频量子比特，可室温运行并复用MRI现有软硬件，能为量子计算提供复杂信号处理能力。
2025-05-21 quant-ph
Error characterization in Quantum Information Processing: a protocol for analyzing spatial correlations and its experimental implementation
我们提出了一个协议的错误表征和实验实现与4量子比特的液态NMR。该方法被设计为检索关于空间相关性和尺度的信息为$O(n^w)$，其中$w$是具有不可忽略的相互作用的量子位的最大数量。我们讨论了关于准确性和实施的实际方面。
2009-03-14 quant-ph
Nuclear Spins in a Nanoscale Device for Quantum Information Processing
在纳米尺度的核磁共振半导体器件中，研究了I=3/2的四个核自旋态的任意两个能级之间的相干振荡。利用该器件，我们讨论了I=3/2系统中两个虚拟量子比特的量子逻辑运算，并提出了一种基于纵向磁化测量的量子态层析方案$M_z$ .
2006-12-29 quant-ph
Quantum Computing and Nuclear Magnetic Resonance
量子信息处理是利用固有的量子力学现象来执行使用传统经典信息技术无法实现的信息处理任务。一个著名的例子是量子计算，它将允许进行任何传统计算机都无法实现的计算。最初，实际构建量子计算机似乎非常困难，但在过去的几年里，人们对使用传统的液态核磁共振（NMR）实验技术来构建小型量子计算机的兴趣激增。在简要介绍了量子计算之后，我将回顾当前的技术水平，描述当前感兴趣的一些主题，并评估NMR研究对最终实现能够解决实际计算问题的实用量子计算机的长期贡献。
2001-06-12 quant-ph
NMR of $^{31}$P Nuclear Spin Singlet States in Organic Diphosphates
$^{31}$ P NMR和MRI通常用于研究对细胞能量代谢至关重要的有机磷酸酯。在一些感兴趣的分子中，例如腺苷二磷酸（ADP）和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD），二磷酸部分中的偶联的$^{31}$ P核对应该能够产生核自旋单线态，其可以是长寿命的并且可以通过量子滤波器选择性地检测。在这里，我们表明，$^{31}$ P单重态可以创建ADP和NAD，但它们的寿命短于T $_{1}$和pH值是非常敏感的。然而，单重态与量子滤波器成功地隔离的$^{31}$ P NMR光谱的这些分子从腺苷三磷酸（ATP）的背景信号。
2021-09-16 physics.chem-ph physics.med-ph quant-ph
Bounds on the entanglability of thermal states in liquid-state nuclear magnetic resonance
混合态纠缠在液态核磁共振（NMR）量子计算中的作用还没有得到很好的理解。特别是，尽管用NMR成功地处理了量子信息，但最近的工作表明，在大多数这些实验中使用的量子态并不纠缠。这是因为从热平衡态通过幺正变换得到的这些态太接近最大混合态。因此，我们的动机，以确定是否一个给定的NMR状态是纠缠-也就是说，是否存在一个酉变换，纠缠的状态？可纠缠和不可纠缠热态之间的边界是自旋系统尺寸$N$及其温度$T$的函数。我们提供了新的边界上的位置，使用分析和数值方法，我们最紧密的约束尺度为$N \sim T$，给出了一个下限，需要至少$N \sim 22,000$质子自旋，以实现在典型的实验室NMR磁场的纠缠热状态。这些界限比已知的有效纯态的纠缠性界限更严格。
2004-09-25 quant-ph
Entanglement Assisted Metrology
基于核磁共振（NMR）技术和量子信息处理（QIP）所设想的对多体系统的相干控制，我们提出了一种测量单自旋态的新方法.单个目标自旋通过自然磁偶极相互作用耦合到大量自旋系综。应用外部射频（rf）脉冲，我们可以控制系统的演化，使自旋系综达到两个正交状态之一，其集体性质根据目标自旋的状态而不同，并且易于测量。我们首先描述了这个测量过程中使用QIP门，然后我们展示了如何等效的计划可以定义在自旋系统的哈密顿量，从而实现在真实控制的条件下，使用完善的NMR技术。我们证明了这种方法的原理实验证明系综液态NMR和模拟小自旋系统。
2004-11-18 quant-ph
Machine learning with controllable quantum dynamics of a nuclear spin ensemble in a solid
我们实验证明量子机器学习使用NMR量子水库计算的框架的基础上。水库计算是为了利用具有大自由度的自然非线性动力学，其被称为水库，用于机器学习目的。在这里，我们提出了一个具体的物理实现的量子水库使用可控动力学的核自旋系综在分子固体。在这个实现中，我们演示了具有低均方误差的二进制或连续变量输入的非线性函数的学习。我们的实现和演示为利用NMR系综系统中的量子计算优势进行可达技术的信息处理铺平了道路。
2018-06-28 quant-ph
Nanoscale NMR of DNA-Functionalized Diamond Using Individual NV Centers
ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院）；University of Calgary（卡尔加里大学）；National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院）；University of Colorado, Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）；University of Fribourg（弗里堡大学）
本研究利用单个NV色心在金刚石纳米柱中实现纳米尺度核磁共振检测氟化DNA，通过共价连接$^{19}$F标记寡核苷酸，结合模拟验证，为表面固定生物分子的单分子结构解析奠定基础。
2026-09-09 physics.app-ph physics.ins-det 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
