Loop State-preparation-and-measurement tomography of a two-qubit system
我们的实验表明，环路状态准备和测量（SPAM）断层扫描是能够检测相关的错误在两个量子比特系统。我们准备的光子对的状态近似于维尔纳状态，可能是纠缠的，也可能不是。通过使用多个不同的检测器设置执行测量，我们能够检测在不同位置执行的两个单量子比特测量之间的相关误差。没有假设有关的状态准备或测量，除了的国家和描述检测器的正算子值的措施的尺寸是已知的。唯一需要的其他信息是实验测量的期望值，分析其自洽性。这表明，环路SPAM层析成像是一种有用的技术，用于检测会降低多量子位量子信息处理器性能的错误。
2018-07-10 quant-ph
Schemes for Parallel Quantum Computation Without Local Control of Qubits
典型的量子计算方案需要针对特定元素（量子位）的变换（门）。在许多物理系统中，直接目标很难实现;一种替代方案是将局部门编码为全局应用的转换。在这里，我们展示了这种方法的最低物理要求：一个一维阵列组成的两个交替的“类型”的两个状态系统。每个系统只需要对其最近邻居的净状态敏感，即状态1中的数量减去状态2中的数量。此外，我们表明，所有这样的数组可以执行相当一般的并行操作。广泛的物理系统和相互作用是合适的：我们强调两个潜在的实现。
1999-09-18 quant-ph
Fighting decoherence in a continuous two-qubit odd or even parity measurement with a closed-loop setup
对两个量子比特的奇偶性测量，每个量子比特由腔中的单个原子组成，可以通过测量探测光束的相移来实现，探测光束顺序地与两个量子比特相互作用，但是不完美导致给定奇偶性的子空间内的退相干。我们证明了一个不同的设置，其中探测光与量子比特反复相互作用，可以显着降低奇或偶奇偶子空间内的退相干率。我们考虑的情况下，共振和非共振光原子相互作用的情况下，发现的性能是相当的，如果参数选择适当。
2014-10-03 quant-ph
Single-loop realization of arbitrary non-adiabatic holonomic single-qubit quantum gates in a superconducting circuit
几何相位是抗噪声的，因此提供了一种实现高保真度量子操纵的鲁棒方式。在这里，我们实验证明了任意的非绝热完整单量子位量子门超导transmon量子位和微波腔在一个单环的方式。在这两种情况下，利用辅助状态，并且同时应用两个谐振微波驱动器，其具有良好控制的但变化的幅度和相位以用于门的任意性。在transmon量子比特上产生的门实现了0.996的保真度，其特征在于随机基准，并且基于全量子过程层析成像，腔上的门显示出0.978的平均保真度。在理论上，基于我们提出的实验方案，在量子比特和腔之间也可以实现一个非平凡的两量子比特完整门。因此，我们的实验铺平了道路，走向实用的非绝热完整量子操纵量子比特和腔在超导电路。
2018-09-13 quant-ph
Closing the detection loophole in tripartite Bell tests using the W state
我们研究了在三量子比特贝尔测试中关闭检测漏洞的问题，这是实验上最相关的情况，超出了通常的二分方案，并表明所需的最低检测效率与两量子比特的情况相比可以大大降低。到目前为止，两个和三个量子比特的最低报告检测效率阈值分别为$\sim66.7\%$和$60\%$。使用三个量子比特的W态和一个3设置的贝尔不等式，我们击败了这些阈值，并与一个8设置的贝尔不等式，我们达到$50.13\%$。我们还研究了通用的三量子比特的状态，使我们能够达到$50\%$的检测效率在4设置贝尔测试。我们推测，$50\%$的极限是无与伦比的使用三个量子比特的状态和任何数量的测量。
2015-04-22 quant-ph
Single-loop multiple-pulse nonadiabatic holonomic quantum gates
非绝热完整量子计算通过利用非阿贝尔几何相位对状态空间中路径涨落的弹性，提供了实现快速和鲁棒的量子门的手段。虽然原始方案[New J. Phys. { \bf 14}，103035（2012）]需要格拉斯曼流形中的两个回路（即，完整状态空间的计算子空间的空间）来生成任意完整单量子比特门，我们提出了单回路单量子比特门，其在与纠缠完整双量子比特门组合时构成完整门的有效通用集合。我们的单量子比特门是通过将环路划分为路径段来实现的，每个路径段由$Λ$型哈密顿量生成。我们证明了两个路径段足以实现任意单圈完整单量子比特门。我们描述了我们的计划如何可以在实验上实现一个通用的原子系统表现出三个级别的$Λ$耦合结构，通过利用精心选择的激光脉冲。
2016-11-11 quant-ph
Monogamy of Gaussian quantum steering and entanglement in a hybrid qubit-cavity optomagnonic system with coherent feedback loop
Mohammed V University in Rabat（拉巴特穆罕默德五世大学）；Ibnou Zohr University（伊本·祖赫尔大学）
提出在带相干反馈回路的混合量子比特-腔光磁机械系统中研究量子导引与三体纠缠单配性的理论方案，利用对数负性和高斯量子导引量化关联，验证CKW型单配性不等式，并证明相干反馈回路在热效应下能增强纠缠与量子导引。
2025-10-11 quant-ph
Closing a quantum feedback loop inside a cryostat: Autonomous state preparation and long-time memory of a superconducting qubit
我们提出使用低温非线性共振器来实现超导量子位的投影读出、经典存储和反馈。这种方法避免了在具有室温控制器的典型系统中的温度级之间的双向通信中固有的许多低效率，并且避免了增加低温热负荷。这种控制器可以在多量子比特系统中找到广泛的用途，但在这里，我们分析了单量子比特控制中的两个具体的演示案例。在第一种情况下，非线性控制器被用来初始化量子比特在一个明确的本征态。在第二种情况下，量子比特的状态被读入控制器的经典存储器，在那里它被存储了一段不确定的时间，然后在量子比特衰减后用于恢复测量的状态。我们分析了这个系统的属性，我们显示模拟的时间演化的完整系统动力学。
2016-01-28 quant-ph
Splitting of energy levels of Spin-vortex Induced Loop Currents by feeding external currents
自旋涡旋感应环电流（SVILC）是一种存在于空穴掺杂铜氧化物超导体中CuO $_2$面内的纳米级环电流。它是一个持续的回路电流，由与波函数相关的拓扑绕组数保护。它存在于由巡游电子产生的自旋涡旋周围，中心有一个掺杂的空穴。每个SVILC的方向可以是顺时针（绕组数为-1）或逆时针（绕组数为+1），并且波函数关于电子坐标的单值要求禁止无电流绕组数（绕组数为零）。最近，理论上已经证明，这种自由度可以用于量子比特。通过外部电流馈送的相邻量子比特的耦合被证实是可实现的。这意味着使用馈送外部电流的SVILC量子位的纳米尺寸耦合器是可实现的。SVILC量子比特耦合器的尺寸可以与捕获离子量子比特的尺寸相当或更小。SVILC量子比特的耦合器尺寸由CuO $_2$平面上的自旋涡旋范围和电流分布决定，因此可以通过外加电流和在势垒原子中替换Cu原子来调节。捕获离子量子比特的能量受限于组合振动发生的距离或激光相对于坐标的范围。在本工作中，我们证明了SVILC量子比特的三量子比特系统的能级在外加电流的作用下发生分裂。这意味着可以实现纳米级的量子比特微分器，并且可以切断静态磁场的噪声，这可能使SVILC量子比特实现完全容错的量子计算机成为可能。此外，他们的可能性降尺度。
2021-12-23 quant-ph
Optimized four-qubit quantum error correcting code for amplitude damping channel
本研究针对振幅阻尼信道，采用交替半定规划求解双凸优化问题，提出新型四量子比特量子纠错码及接近最优的解析编解码方案，其纠缠保真度显著优于现有同类四量子比特码。
2025-05-18 quant-ph
Looped Pipelines Enabling Effective 3D Qubit Lattices in a Strictly 2D Device
本文提出循环管线架构，利用量子比特穿梭在二维设备中模拟三维晶格优势，可处理堆栈阵列，显著降低魔法态蒸馏时空成本，且不降低编码阈值。
2025-01-22 quant-ph
Dynamical sweet spot engineering via two-tone flux modulation of superconducting qubits
目前的超导量子处理器需要应对材料缺陷和不完美的参数目标的策略，以便在保持高性能的同时扩大规模。为此，可以使用利用磁通量对量子比特频率的原位控制来避免寄生谐振。然而，由于1/f通量噪声而增加的失相限制了所有这些操作点处的性能，除了噪声保护的最佳点，其在DC通量偏置和单色通量调制下是稀疏的。在这里，我们通过实验证明，双音通量调制可以用来创建一个连续的动态甜蜜点，大大扩展了可实现的量子比特频率范围，同时一阶对慢通量噪声不敏感。为了说明这种灵活性的一些优点，我们使用双色通量控制，以减少传输子之间的参数纠缠操作的错误率和门时间。独立于门方案，使用通量控制自由选择量子比特频率同时保持量子比特相干性的能力代表了近期超导量子比特设备的鲁棒性和可扩展性的重要一步。
2021-04-16 quant-ph
Optimal Measurements for Tests of EPR-Steering with No Detection Loophole using Two-Qubit Werner States
在早期的工作中已经表明，柏拉图固体的顶点是使用各向同性纠缠量子比特对测试EPR操纵的良好测量选择。这样的测量是有规律的间隔，测量多样性是一个很好的功能，使EPR操纵不平等更容易违反实验缺陷的存在。然而，这样的测量是证明次优。在这里，我们开发了一种方法，用于设计最佳策略的测试EPR转向，在这个意义上是最强大的混合物和低效率（同时仍然关闭检测漏洞的过程中），对于一个给定的数量$n$的测量设置。我们允许任意的测量方向，并在EPR指导不等式的结果的任意权重。对于大型$n$，这是一个困难的优化问题，因此我们也考虑了在此极限下构造接近最优EPR-转向不等式的更实用的方法。
2014-08-04 quant-ph
Fiber Loop Quantum Buffer for Photonic Qubits
本文提出一种基于低损耗开关和光纤延迟线的光纤环路量子缓冲器，可存储和检索光子量子比特，保持高保真度，助力光ATM量子网络应用。
2023-09-14 quant-ph
Scalable Architecture for Quantum Information Processing with Atoms in Optical Micro-Structures
本文综述了近年来利用二维光学微阱阵列中的中性原子作为二维量子比特寄存器进行量子信息处理和量子模拟的实验进展。我们描述了一个可扩展的量子信息架构的基础上，微制造的光学元件，同时针对单站点寻址和可扩展性的重要问题。这种方法为量子态存储、操纵和检索提供了灵活且可集成的配置。我们介绍了最近的实验结果的初始化和相干的一个量子比特旋转多达100个可单独寻址的量子比特，原子量子态的相干传输在一个可扩展的量子移位寄存器，并讨论了两个量子比特门在二维微陷阱阵列的可行性。
2011-08-25 quant-ph
Charge Qubit Purification by an Electronic Feedback Loop
我们提出了一个简单的瞬时闭环反馈方案，其中一个时间相关的电子检测器电流直接回耦合到量子比特参数的隔离量子比特的操作。作为具体的探测器模型，我们采用了电容耦合单电子晶体管。我们证明了稳定的纯离域量子位态以上的临界检测器量子位耦合。这种电子纯化与初始量子比特状态无关，并且在几个电子跳跃通过检测器后完成。我们的简单方案可以用于在任意温度下的量子计算算法中的固态量子比特的有效和鲁棒的初始化。
2011-06-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Exact solutions for universal holonomic quantum gates
我们展示了如何通过在一个封闭的回路中执行一个哈密顿量，在一个量子位数组中的特定量子位上实现任何局部量子门。我们找到了实现一般的一个和两个量子比特门的回路和哈密顿量的确切形式。我们的方法是解析的，不是基于所有循环空间中的数值搜索。
2004-05-19 quant-ph
How to Transfer between Arbitrary $n$-Qubit Quantum States by Coherent Control and Simplest Switchable Noise on a Single Qubit
我们探索开放的$n$ -量子比特量子系统的可达集，其相干部分处于完全幺正控制之下，并且只有一个量子比特，其马尔可夫噪声幅度可以在时间上进行调制，例如提供额外程度的非相干控制。特别是，增加幅度阻尼噪声（非单位）的砰砰控制允许动态系统传递作用于整个密度算子集。这意味着可以将任何初始量子态转换为任何期望的目标态。另一方面，添加可切换的位翻转噪声（unital）足以探索由初始状态优化的所有状态。我们已经扩展了我们的开环最优控制算法（CNOO包），通过这种程度的非相干控制，使这些前所未有的可达集可以系统地利用实验。如针对离子阱实验设置所示，具有噪声切换的开环控制可以完成通过更复杂的基于测量的闭环反馈方案所能获得的所有状态转移。
2012-12-12 quant-ph
Sensitivity-Adapted Closed-Loop Optimization for High-Fidelity Controlled-Z Gates in Superconducting Qubits
针对超导量子比特双比特门误差高的问题，提出一种灵敏度自适应闭环优化方法设计复杂脉冲形状，通过分析优化脉冲缓解信号线失真，使用64 ns傅里叶级数脉冲实现了99.9%的受控Z门保真度。
2024-12-23 quant-ph
Applying Multi-qubit Correction to Frustrated Cluster Loops on an Adiabatic Quantum Computer
由受挫簇循环（FCL）代表的一类问题是一组强大的问题，它们跨越了广泛的计算难度，并且很容易确定它们的解决方案。在这里，我们使用受抑簇循环来测试没有后处理的D-Wave和具有多量子位校正（MQC）后处理的D-Wave的相对性能。MQC后处理在提高D-Wave 2000 Q处理困难的FCL问题时的性能方面表现出了极大的优势。
2019-02-15 cs.ET quant-ph
Gate Optimization via Efficient Two-Qubit Benchmarking for NV Centers in Diamond
Forschungszentrum Jülich GmbH（于利希研究中心）；Università di Padova（帕多瓦大学）；University of Vigo（维戈大学）；Ulm University（乌尔姆大学）；Center for Integrated Quantum Science and Technology (IQST), Ulm University（乌尔姆大学综合量子科学与技术中心）；University of Cologne（科隆大学）；Università di Bologna（博洛尼亚大学）
本文提出了一种高效方法，通过仅测量两个量子态来优化双量子比特门，显著减少实验测量次数，提升门操作的保真度。
2026-03-09 quant-ph
Closed-loop control for two-qubit gates with trapped ions
University of Calgary（卡尔加里大学）
针对离子阱两量子比特门，引入旁观离子实现闭环控制，通过连续监测其位置并利用强化学习实时校正扰动，将贝尔态制备保真度提高一个数量级。
2026-07-02 quant-ph
Multiqubit Greenberger-Horne-Zeilinger state generated by synthetic magnetic field in circuit QED
提出了一个在电路QED系统中产生N个超导量子比特的Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）态的方案。通过正弦调制量子比特-量子比特耦合，合成了一个磁场，打破了系统的时间反演对称性。在人工磁场的作用下，三个量子比特的环路可以实现量子比特激励的定向旋转。利用单激发环和双激发环中量子比特激发旋转方向不同的性质，我们可以制备三量子比特GHZ态，并将这种制备方法推广到任意多量子比特GHZ态。我们的分析还表明，该计划是强大的各种操作错误和环境噪声。
2017-04-07 quant-ph
Optimizing for an arbitrary perfect entangler. II. Application
在量子信息科学中，优化问题的难度取决于物理目标的正确数学表达。在这里，我们展示了针对任意完美的两量子比特纠缠的优化泛函的力量，从一些初始的产品状态中创建一个最大的纠缠态。对于目前感兴趣的两个量子信息平台，金刚石和超导约瑟夫森结中的氮空位中心，我们证明了一个任意的完美纠缠可以达到更快，更高的保真度比特定的两个量子比特门或本地等价类的两个量子比特门。我们的结果得到了两个独立的优化方法，强调优化目标的关键作用。
2014-12-23 quant-ph
Arbitrary n-Qubit State Transfer Implemented by Coherent Control and Simplest Switchable Local Noise
我们研究了开放的n-量子比特量子系统的可达集，其相干部分是在完全幺正控制下，通过在单个量子比特上添加作为进一步程度的非相干控制的可切换马尔可夫噪声。特别是，增加幅度阻尼噪声（非单位）的砰砰控制允许动态系统传递作用于整个密度算子集。因此，可以将任何初始量子态变换成任何期望的目标态。相反，添加可切换的位翻转噪声（单位）足以使所有状态由初始状态优化。我们的开环最优控制包CNOO扩展非相干控制，利用这些前所未有的可达集在实验中。我们提出了一个GMon，超导设备与快速可调耦合到一个开放的传输线的实施，并说明如何开环控制噪声切换实现所有的状态转移，没有基于测量的闭环反馈和可复位的辅助。
2017-04-20 quant-ph
Continuous decomposition of quantum measurements via qubit probe feedback
已知任何两个结果的量子测量都可以通过反馈回路被分解为一个连续的随机过程。在这篇文章中，我们描述了这些分解是可能的，当反馈回路的每次迭代由与探针系统的相互作用引起的弱测量组成。我们限制自己的情况下，当探针是一个量子比特和探针和系统之间的相互作用哈密顿量是常数。我们发现，即使有能力在整个连续分解过程中执行任意单一脉冲，只有两个不同的奇异值的广义测量是可以实现的。然而，这足以使用量子位探针和简单的相互作用哈密顿量来分解广义量子位测量。
2014-06-19 quant-ph
Homodyne tomography characterization and nonlocality of a dual-mode optical qubit
利用量子零差层析技术，研究了单光子在两个光学模上的离域特性。重建的四维密度矩阵在整个希尔伯特空间上延伸，从而首次揭示了作为电磁场状态的双轨光量子比特的完整信息。实验数据违反了贝尔不等式，尽管有一个类似于光子计数实验中的检测漏洞的漏洞。
2004-03-16 quant-ph
Simultaneous sweet-spot locking of gradiometric fluxonium qubits
Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院）；Stuttgart University（斯图加特大学）
针对超导磁通量子比特扩展中的磁通线串扰问题，本文展示了利用含磁通锁定机制的对称梯度环路同时锁定多个磁通onium量子比特的技术，通过补偿电感不对称实现有效磁通偏置精准锁定，降低集成复杂度。
2025-08-07 quant-ph
Non-demolition Adiabatic Measurement of the Phase Qubit State
本文提出了一种绝热的相位量子比特单次非破坏测量方法。量子位感应耦合到低频谐振器，该谐振器又与经典测量设备（相位计）连接。谐振器驱动量子比特回路中超导电流的绝热振荡。量子比特回路对谐振器的反作用取决于量子比特状态。测量谐振器振荡的相移，可以确定量子比特的状态。数值计算表明，在保真度约为0.9989，测量时间约为100 ns的条件下，两个量子比特态之间的相位差以0.0044 rad/ns的速率增加。考虑到量子位流形内部和外部可能的量子跃迁，估计测量的保真度。相位差的增加是可能的，但它与保真度的降低有关。的量子比特和谐振器参数的再现性的要求制定。
2011-09-23 quant-ph
Universal Quantum Computing with Measurement-Induced Continuous-Variable Gate Sequence in a Loop-Based Architecture
我们提出了一个可扩展的方案，光学量子计算使用测量诱导连续变量量子门在一个基于环路的架构。在此，在单个空间模式中的时间仓编码的量子信息由电可编程门序列在嵌套循环中确定性地处理。这种架构可以用几乎最少的资源处理任何输入状态和任意数量的模式，并为量子比特和连续变量提供了一个通用的门集。此外，可以通过已知的方案容错地执行量子计算，该方案用于在单个光模式的无限维希尔伯特空间中编码量子比特。
2017-09-21 quant-ph
Noise correlations in a flux qubit with tunable tunnel coupling
我们测量了可调谐超导磁通量子比特中的磁通噪声关联。该设备由两个独立控制量子位的能量分裂和隧道耦合的回路组成。环路中的低频通量噪声引起量子比特频率的波动并导致失相。由于两个环路中的噪声耦合到量子位哈密顿量的不同项，因此在不同偏置点处对失相速率的测量提供了一种提取噪声相关性的幅度和符号的方法。我们发现，在这两个循环的磁通量波动是反相关的，一致的模型，其中的磁通量噪声是由随机取向的未成对的自旋在金属表面上产生的。
2011-05-10 cond-mat.supr-con quant-ph
Closed-loop control of a GaAs-based singlet-triplet spin qubit with 99.5% gate fidelity and low leakage
半导体自旋量子位最近在相干时间和控制精度方面取得了重大进展，从而使单量子位性能与其他领先的量子位平台不相上下。这些进展大部分是基于同位素纯化硅制成的设备中的单自旋的微波控制。为了控制自旋，交换相互作用是一个额外的关键因素，这对高保真控制提出了新的挑战。在这里，我们展示了基于交换的GaAs双量子点双电子自旋量子比特的单量子比特门。使用仔细的脉冲优化和闭环调谐，我们实现了随机基准保真度的$(99.50 \pm 0.04)\%$和泄漏率的$0.13\%$的计算子空间。这些结果为GaAs和其他材料中单重态-三重态量子比特的微波无控制开辟了新的前景。
2021-01-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Compilation of QCrank Encoding Algorithm for a Dynamically Programmable Qubit Array Processor
National Energy Research Scientific Computing Center, Lawrence Berkeley National Laboratory（美国能源部先进计算科学研究中心，劳伦斯伯克利国家实验室）；University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；QuEra Computing Inc.（QuEra计算公司）；Harvard University（哈佛大学）
本文提出了一种针对中性原子可编程量子比特数组的QCrank编码算法编译方法，通过硬件感知设计提升量子程序的部署效率，并验证了其在不同硬件平台上的准确性。
2025-07-16 quant-ph
Quantum logic as superbraids of entangled qubit world lines
提出的是量子逻辑的拓扑表示，将纠缠量子位时空历史（或量子位世界线）视为广义辫子，称为超辫子。世界线的交叉在本质上是纯量子的，最方便的是用基于梯形算符的量子门来解析地表达。在十字路口，独立的世界线可能会纠缠在一起。复杂的超辫系统地减少递归应用新的量子绞关系。如果超辫是闭合的（例如，表示具有闭环反馈的量子线路，量子格子气算法，量子场论中的回路或真空图），那么可以将所得到的超链接分解为经典链接的纠缠叠加。反过来，对于每个成员链接，可以计算链接不变量，例如琼斯多项式。因此，一个超链接拥有一个独特的链接不变量表示为一个纠缠叠加的经典链接不变量。
2009-07-30 quant-ph
Enhancing the Coherence of a Spin Qubit by Operating it as a Feedback Loop That Controls its Nuclear Spin Bath
在电子自旋量子比特的许多实现中，退相干的主要来源是主体材料的波动核自旋浴。这种浴的缓慢性使其本身成为一种有希望的缓解策略，其中核自旋浴在具有抑制波动的狭窄状态下制备。在这里，这种方法是实现了一个双电子自旋量子位在GaAs双量子点和近十倍的非均匀退相时间$T_2^*$的增加被证明。在随后的测量之间，通过使用量子位作为反馈回路来准备浴，该反馈回路首先通过相干进动测量其核环境，然后根据最终状态将其极化。这个过程导致两个点之间的非零偏振梯度处的稳定固定点，这使得快速通用量子比特控制成为可能。
2010-11-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Rapid readout of a register of qubits using open loop quantum control
测量是表征量子系统的基础。减少执行测量所花费的时间在量子信息处理的许多领域中可能是有益的。我们表明，置换的状态矩阵的特征值的逻辑基础上，使用开环控制，提供了一个$O(n)$减少测量时间，其中$n$是在寄存器中的量子位数。这种减少是相同的顺序（先前介绍的）局部最优反馈协议。开环协议的优点是它在实验上的难度要小得多。由于控制与测量的可观察在任何时候，我们的快速测量协议可用于表征量子系统，状态或过程层析成像，或实现基于测量的量子纠错。
2014-10-30 math.OC quant-ph
High-fidelity geometric gate for silicon-based spin qubits
容错量子计算物理实现的关键是高保真度的操作。在这里，我们提出了一个协议，以实现通用的非绝热几何门的硅基自旋量子比特。我们发现，几何门的优势动态门关键取决于建设的几何相位的演化循环。在适当的演化循环下，几何单比特门和CNOT门在系统噪声和失谐噪声下的性能都优于它们的动力学对应物。我们还使用与硅实验一致的噪声幅度进行随机基准测试。对于静态噪声模型，几何门的平均相干度约为99.90%或更高，而对于时变$1/f$型噪声，当仅存在失谐噪声时，几何门的平均相干度约为99.98%.我们还表明，在几何门的并行性的改善动态的通常增加的指数$α$噪声，和比率可以高达4时，$α\approx 3$。我们的研究结果表明，几何门与明智地选择的进化循环可以是一个强大的方式来实现高保真量子门。
2020-01-14 quant-ph
Leakage reduction in fast superconducting qubit gates via optimal control
要达到高速、高保真的量子比特操作，需要对底层脉冲的形状进行精确控制。对于弱非谐系统，例如超导transmon量子比特，短门导致泄漏到计算子空间之外的状态。利用开环最优控制设计的控制脉冲可以减少这种泄漏。然而，模型的不准确性会严重限制这种脉冲的可用性。我们实现了一个闭环优化，同时适应所有的控制参数的基础上建立的克利福德门的成本函数的测量。通过用与控制硬件的能力相匹配的分段常数表示来参数化脉冲，我们创建了具有$99.76\,\%$保真度和$0.044\,\%$泄漏的$4.16~\rm{ns}$单量子比特脉冲。这是我们在相同系统上以如此短的持续时间校准的最佳DRAG脉冲的泄漏率的七倍减少。
2020-03-12 quant-ph
Majorana loop stabilizer codes for error correction of fermionic quantum simulations
保持几何局部性的费米子到量子比特映射对于模拟晶格费米子模型（例如，哈伯德模型）。它们避免了与映射中的几何非局部奇偶项相关的开销，例如Jordan-Wigner变换和Bravyi-Kitaev变换。因此，它们通常提供具有较低深度和门复杂度的量子线路。在这样的编码中，费米子态被编码在一组稳定子的公共+1本征空间中，类似于稳定子量子纠错码。在这里，我们讨论几个已知的几何局部保持映射和它们的能力，以纠正/检测单量子比特错误。我们引入了一个几何局部保持映射，其稳定子对应于费米子跳跃图的闭路径上的Majorana算子的乘积。我们表明，我们的代码，我们称之为马约拉纳回路稳定器代码（MLSC）可以纠正所有的单量子位错误的2维正方形晶格，而以前的几何局部保持代码只能检测到单量子位错误相同的晶格。与现有代码相比，MLSC将相关的费米子算子映射到较低权重的量子比特算子，尽管具有更高的代码距离。超越晶格模型，我们证明了MLSC与模拟量子化学的最先进算法兼容，并且可以为这些模拟提供相同的纠错特性，而无需额外的渐近开销。这些特性使得MLSC成为近期器件上费米子误差减轻量子模拟的一个有希望的候选者。
2020-08-23 quant-ph
Low Crosstalk in a Scalable Superconducting Quantum Lattice
针对超导量子电路扩展中的串扰等挑战，本文提出一种包含16个固定频率transmon量子比特的4x4可扩展方形晶格，采用3D集成架构与片外电感分流抑制寄生模式，实现了低串扰与低单比特门误差，为量子纠错提供了途径。
2025-05-28 quant-ph
Protocols to measure the non-Abelian Berry phase by pumping a spin qubit through a quantum-dot loop
提出通过将自旋量子比特泵浦穿过量子点环路来测量非阿贝尔Berry相的协议，以评估holonomic quantum gates在量子信息处理中的潜力。
2025-04-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Exploring the Impact of Affine Loop Transformations in Qubit Allocation
迄今为止，大多数量子编译器转换和量子比特分配技术要么是以窥视孔为中心，要么依赖于依赖于许多外部参数的滑动窗口。因此，仍然缺乏全局优化标准。在本文中，我们探讨了量子比特分配和映射的背景下，仿射回路变换的协同作用和影响。考虑到这一目标，我们已经实现了一个领域特定的语言和源到源编译器的量子线路，可以直接描述与仿射关系。我们进行了广泛的评估，跨越8个量子线路从文献中，3个不同的耦合图，4仿射变换（包括冥王星依赖距离最小化和Feautrier的最小延迟算法），和4量子比特分配器。我们的研究结果表明，使用全局优化标准的仿射变换可以有效地合作，在几个场景中与量子量子比特映射算法，以减少电路的深度，大小和分配时间。
2020-10-22 cs.ET cs.PL quant-ph
Four qubits Hamiltonian of the Rs. molischianum light-harvesting complex II ring
我们将构造一个简单的Rs的四量子比特哈密顿量。molischianum紫色细菌光捕获复合物II（LH-II）环，其产生携带环的振荡器强度的能级。在激子表示中，这些能级与环的第二和第三最低电子激发相关联。我们假设量子比特形成一个闭环晶格，量子比特之间的相互作用仅仅是由于交换效应。正如我们将要展示的，本征态是以这样一种方式构造的，当我们随后划分Rs的量子位时。从molischianum LH-II环到仅由一个量子比特组成的子系统A和由其余量子比特组成的子系统B，各自的纠缠熵增加，直到达到最大纠缠态（二分系统）的值1。由于哈密顿量本质上引入了LH-II环的两级近似，我们将进一步假设量子比特闭环晶格和电磁场之间的相互作用由Jaynes-Cummings哈密顿量描述。这个假设本身就很有趣，因为它导致了量子比特晶格和场以拉比频率来回振荡交换量子能量的行为。这为实验研究Rs提供了一个具有挑战性的机会。molischianum LH-II环的量子力学性质。
2008-01-03 quant-ph
Towards logical entanglement creation in trivalent planar architectures
Institute for Theoretical Nanoelectronics (PGI-2), Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心理论纳米电子学研究所）；Institute for Quantum Information, RWTH Aachen University（亚琛工业大学量子信息研究所）；Department of Applied Physics, Yale University（耶鲁大学应用物理系）；Yale Quantum Institute, Yale University（耶鲁大学耶鲁量子研究所）；Atlantic Quantum（大西洋量子）
研究在三价平面架构中创建逻辑纠缠，通过引入可扩展电路结构实现格手术，与四价方案比减少资源，经实验模拟基准测试逻辑保真度，为可扩展平面三价量子比特架构承载逻辑量子处理器开辟道路。
2026-07-23 quant-ph
Digital feedback in superconducting quantum circuits
这一章涵盖了超导量子比特的反馈控制的发展，使用投影测量和一组离散的条件动作，这里称为数字反馈。我们首先概述了数字反馈在量子计算中的应用。然后，我们介绍了超导量子比特的高保真投影测量的实现。这一发展为基于二进制测量结果的闭环控制奠定了基础。数字反馈控制的第一个应用是快速和确定性的量子位重置，允许量子位的重复初始化比其弛豫速率快一个数量级以上。第二种应用在多量子位设置中采用反馈，以将通过奇偶性测量产生的纠缠从概率性转换为确定性，每次都以具有所需奇偶性的纠缠态为目标。
2015-08-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Qubit Energy Tuner Based on Single Flux Quantum Circuits
本文提出基于单磁通量子电路的量子比特能量调谐器（QET），通过电感回路和磁通偏置单元实现超导量子比特的 Z 控制，仿真验证其能以高保真度执行 Z 门和 iSWAP 门，适用于大规模超导量子计算机的数字 Z 控制。
2023-03-04 quant-ph
A local variable model for entanglement swapping exploiting the detection loophole
在纠缠交换过程中，两个最初不相关的量子比特纠缠在一起，没有任何直接的相互作用。我们提出了一个模型，使用局部变量，旨在重现这一显着的过程中，有限的检测效率的现实假设。该模型假设描述两个量子比特的局部变量最初是完全不相关的。然而，我们表明，一旦条件下的贝尔测量结果，本地变量承担足够的相关性，以模拟量子测量结果与相关非常接近的量子预测。当只模拟部分贝尔测量时，正如迄今为止所进行的所有实验一样，那么模型在分析上恢复了量子预测。
2002-01-18 quant-ph
Non-homogeneous Bell-type Inequalities for Two- and Three-qubit States
本文给出了一种构造非齐次二比特和三比特Bell型不等式的系统方法。当从齐次双量子比特CHSH多项式中减去类投影项时，得到了非齐次不等式，并且当减去的项足够大时，最大量子力学破坏渐近等于一个常数.在三量子比特系统的情况下，我们发现文献中提出的大多数重要的三量子比特不等式都可以在我们的框架下得到恢复。我们还讨论了这些不等式在无环空Bell测试中的表现，并得到了相应的检测效率阈值。
2009-01-21 quant-ph
Quantum Control of Two-Qubit Entanglement Dissipation
研究了环境退相干条件下纠缠耗散的量子控制。我们通过一个简单的双量子比特模型表明，标准的控制方法-相干或开环控制-一般不会防止纠缠损失。然而，我们提出了一种控制方法，利用Wiseman-Milburn反馈/测量控制方案，这将有效地否定环境纠缠耗散。
2014-03-02 quant-ph
Quantum loop programs
循环在经典计算中是一种功能强大的程序结构，但在量子计算中它的功能还没有得到充分利用。要开发这种能力，必须深入了解量子回路程序的机制。本文介绍了量子环的一个一般方案，并描述了它的计算过程。提出了量子回路的终止性和几乎终止性的概念，定义了量子回路计算的函数。为了展示它们的表达能力，量子回路被用来描述量子行走。给出了一般量子回路在任意混合输入态上终止和几乎终止的充要条件。一个量子回路被称为（几乎）终止，如果它（几乎）终止于任何输入状态。我们证明了一个量子回路几乎终止当且仅当它是一致几乎终止的。我们观察到，无论是对环体中的么正变换还是对环保护中的测量的小扰动都可以使任何量子环（几乎）终止。此外，量子回路计算的函数的表示给出的矩阵的有限和。为了说明本文中得到的概念和结果，两个最简单的类的量子回路程序，一个量子比特量子回路，和两个量子比特量子回路定义的受控门，仔细检查。
2007-01-04 quant-ph
HEOM-in-Calibration-Loop: Exposing Non-Markovian Bath Signatures That Markovian Calibration Elides in Superconducting-Qubit Tune-Up
Institute of High Performance Computing (IHPC) Agency for Science, Technology and Research (A*STAR)（高等研究院（IHPC） 科学技术研究局（A*STAR））
本文提出一种结合HEOM求解器的闭环超导量子比特校准方法，通过对比不同算法发现非马尔可夫浴特征，改进校准报告的可解释性。
2026-04-23 quant-ph
Cyclical Quantum Memory for Photonic Qubits
我们已经进行了一个原理验证实验，在该实验中，来自参数下转换源的单光子的偏振态中编码的量子比特被相干地存储并从量子存储器设备中读出。该存储设备利用了一个简单的自由空间存储循环，提供了一个可以与量子计算机的周期时间同步的周期性读出。通过使用高速偏振Sagnac干涉仪开关，在开关操作期间保持光子量子比特的相干性。
2002-07-08 quant-ph
Bell inequality violation with two remote atomic qubits
我们观察到违反贝尔不等式之间的量子态的两个远程Yb离子的距离约为一米的检测漏洞关闭。两个离子的纠缠是通过对两个光子的干涉和联合探测而建立的，光子的偏振与每个离子纠缠。远程量子比特的纠缠也被表征为全量子态层析。
2008-01-14 quant-ph
Fast parametric two-qubit gates with suppressed residual interaction using a parity-violated superconducting qubit
在有限的磁通量偏置下，我们利用由电容分流的非对称约瑟夫森结环组成的违反宇称的超导量子比特实现了快速双量子比特门。量子比特的二阶非线性效应使得它能够通过一阶量子比特间边带跃迁与相邻的单结transmon量子比特相互作用，其拉比频率高达30 MHz。同时，利用连续微波驱动引起的交流斯塔克位移消除了不需要的静态纵向~（ZZ）相互作用。利用随机基准测试，CZ、iSWAP和SWAP门的平均量子比特数分别为0.967、0.951、0.956。
2020-05-07 quant-ph
