Interfacing scalable photonic platforms: solid-state based multi-photon interference in a reconfigurable glass chip
本研究将量子点多光子源与可重构玻璃芯片结合，实现高速三光子干涉，并预测未来可支持约40 Hz的十光子实验。
2019-05-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Interfacing Gottesman-Kitaev-Preskill Qubits to Quantum Memories
针对GKP态难以与长寿命固态量子存储器耦合的问题，提出基于腔介导受控位移门的接口，可实现高质量态传输、免压缩光生成GKP簇态及高速率存储器间纠缠分发。
2024-10-18 quant-ph
Interfacing a quantum dot with a spontaneous parametric down-conversion source
量子网络需要连接静止和飞行的量子比特。这些飞行的量子比特通常是光的非经典状态。在这里，我们考虑两个领先的非经典光源技术，自发参量下转换和单半导体量子点。下转换提供高等级的纠缠光子对，而量子点擅长产生单光子。我们报告的实验，加入这两种技术，并调查的条件下，这些不同的光源之间的最佳干涉可能实现。
2017-06-29 quant-ph
Interfacing microwave qubits and optical photons via spin ensembles
一个协议进行了讨论，它允许一个实现单光子之间的光学和微波频率范围内的换能器。换能器是自旋系综，其中各个发射器具有光学和磁偶极跃迁。可逆频率转换是通过结合光子存储，借助于EIT，与磁偶极跃迁和超导量子比特之间的耦合的受控切换，这是通过微波腔实现的。量子比特的效率通过在单个光子和超导量子比特之间相干传输量子比特激发的全局保真度来量化。我们测试了各种策略，并表明总效率基本上受到光量子存储器的限制：假设最先进的实验参数，NV中心的合奏可以超过80%，冷原子合奏接近99%。该协议允许人们弥合光学和微波制度之间的差距，以便有效地将超导和光学组件结合在量子网络中。
2015-01-23 quant-ph
Interfacing a quantum dot spin with a photonic circuit
可扩展的光学量子信息处理器可能是具有集成源、检测器和确定性量子逻辑或量子存储器元件的波导电路。由于具有微秒相干时间、超快相干控制和寿命有限的跃迁，半导体量子点自旋是静态量子位的自然选择。然而，它们与飞行光子量子比特的集成需要片上自旋光子接口，这带来了一个基本问题：通过圆偏振光子测量和控制自旋状态，但波导仅支持线性偏振。我们在这里展示了一个解决方案的基础上，两个正交的光子纳米线，其中的自旋状态被映射到一个路径编码的光子，从而提供了一个可扩展的自旋光子网络的蓝图。此外，对于某些器件，我们观察到圆偏振态直接映射到正交纳米线。这一结果，这是物理上令人惊讶的非手性结构，被证明是与纳米定位的量子点相对于光子电路。
2012-06-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Bidirectional Quantum Processor Interfacing by a 4-Kelvin Analog Signal Chain for Superconducting Qubit Control and Quantum State Readout
IIT Tirupati（印度理工学院蒂鲁帕蒂分校）；IIIT Hyderabad（印度信息科学与技术研究所海德拉巴分院）
本文提出了一种4K低温模拟信号链，用于实现超导量子比特的双向控制与量子态读取，通过仿真验证了系统的信号完整性和性能指标。
2026-02-15 eess.SP quant-ph
A photonic which-path entangler based on longitudinal cavity-qubit coupling
该研究提出利用调制纵向腔-量子比特耦合控制多光子相干态波包路径，生成QWP纠缠态，从而在无需单光子源或探测器的情况下实现量子网络中的长程多体纠缠分发。
2024-01-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
A low-loss telecom-band nanofiber cavity for interfacing Yb atomic qubits
Nanofiber Quantum Technologies, Inc. (NanoQT)（纳米光纤量子技术股份有限公司）；Department of Applied Physics, Waseda University（早稻田大学应用物理系）；RIKEN center for Quantum Computing (RQC)（理化学研究所量子计算中心）
本文采用氘氧火焰热拉法制备 1389 nm 低损耗纳米光纤腔，实现高精细度与高预期协同系数，为通信波段光纤集成原子-光子接口提供方案。
2025-06-06 physics.optics quant-ph
Modular tunable coupler for superconducting qubits
提出一种内部可调的双transmon耦合器（DTC）架构，通过磁通受控干涉实现可调耦合，其零耦合状态独立于耦合器件，为高保真门操作等应用提供模块化方案。
2023-05-01 quant-ph
Projective Measurement Scheme for Solid-State Qubits
我们提出了一个有效的测量方案，固态量子比特，{ \bf不}引入额外的退相干的量子比特，直到测量是由一个共振脉冲打开。然后，共振脉冲使量子比特与检测器最大程度地纠缠。该方案具有投影、无噪声、可切换等特点。这种方法在超导持续电流量子比特上进行了说明，但是可以应用于各种固态量子比特的测量，其电磁信号的{ \bf直接}检测给出量子比特状态的差分辨率。
2003-10-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Continuous quantum feedback of coherent oscillations in a solid-state qubit
我们从理论上分析了固态量子比特的贝叶斯量子反馈的操作，旨在保持量子比特中的完美相干振荡任意长的时间。特别是，我们研究了反馈效率存在的退相环境和检测器的非理想性。此外，我们还分析了量子比特参数偏差的影响，并研究了能量非对称量子比特的量子反馈控制。
2005-08-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Protected Solid-State Qubits
大规模容错量子计算机的实现需要集成数百万个物理量子比特，物理量子比特的错误率显著低于1%。这一突出的工程挑战可能受益于新兴的量子位，这些量子位受到保护，免受量子位环境中的主要噪声源的影响。除了不同的降噪技术之外，保护方法通常在全局或局部无消相干子空间中或在驱动系统的动态甜蜜点中编码量子比特。我们通过回顾基于半导体、超导体和混合器件的受保护固态量子比特的最新技术来研究这种保护量子比特。
2021-12-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Phase-tuned entangled state generation between distant spin qubits
量子比特之间的量子纠缠是量子网络的一个重要特征。长距离纠缠的分布可以通过经由光子通道的相干接口量子比特对来实现。在这里，我们报道了在两个相距较远的半导体量子点中的电子自旋量子比特之间实现光学产生的量子纠缠。该方案利用三能级$Λ$ -系统中自旋-光子纠缠和拉曼-光子路径的量子擦除，通过对单个拉曼光子的测量，将自旋量子比特投影到一个具有干涉稳定和可调相对相位的联合量子态.我们报道了$61.6\pm2.3\%$的$|ψ^{(+)}\rangle$和$|ψ^{(-)}\rangle$态的平均Bell态保真度和远距离量子比特之间创纪录的7.3 kHz的纠缠产生率。
2017-02-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Correlated quantum measurement of a solid-state qubit
我们提出了一个固态实验来研究量子比特态的连续量子测量过程。该实验将验证单个量子位在测量过程中保持相干（与整体平均密度矩阵的逐渐退相干相反），从而确认通过连续测量进行量子位纯化的可能性。该实验可以使用量子点、单电子晶体管或SQUID来实现。
2000-08-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Hybrid solid state qubits: the powerful role of electron spins
我们回顾了利用电子自旋存储和处理量子信息的进展，特别关注电子自旋与多个量子自由度相互作用的能力。我们研究了固态混合量子比特（量子比特）的好处，这些量子比特是基于将电子自旋耦合到核自旋、电子电荷、光子和超导量子比特。这些好处包括量子位的相干存储时间超过秒，快速量子位操纵，单量子位测量，以及用于纠缠空间分离的基于物质的量子位的可扩展方法。通过这种方式，不同物理量子比特实现的关键优势被结合在一起，为实用的固态量子技术奠定了基础。
2011-03-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Realizing flexible two-qubit controlled phase gate with a hybrid solid-state system
提出了一种实现灵活的双量子比特控制相位门的理论方案。利用传输线谐振器诱导金刚石中的氮空位与超导量子比特之间的耦合。N-V中心作为控制量子位，超导量子位作为目标量子位。通过调节外磁通，我们获得了随机超导量子比特与传输线谐振器之间理想的耦合。此外，我们的协议可以通过目前的实验技术来实现。
2011-10-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
First principles study of charge diffusion between proximate solid state qubits and its implications on sensor applications
由固体中的顺磁点缺陷产生的固态量子比特是实现量子网络和新型纳米传感器的有希望的平台。材料工程的最新进展使得在固体中创建可能相互作用的邻近量子位成为可能，从而导致电子自旋/电荷波动。本文从第一性原理出发，发展了一种计算点缺陷间隧穿介导电荷扩散的方法，并将其应用于金刚石中的氮空位量子比特。计算的隧穿率与以前的实验数据定量一致。我们的研究结果表明，接近中性和带负电荷的NV缺陷对可以形成一个NV-NV分子。基于我们对金刚石中相互作用量子比特的研究结果，提出了近表面NV量子比特退相干源的隧道介导模型。
2018-03-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Measurement of the Berry Phase in a Single Solid-State Spin Qubit
我们测量了与金刚石中氮空位中心相关的单个固态自旋量子比特中的Berry相。我们的研究结果表明，在一个高度复杂的固态环境的存在下，可实现显着程度的相干控制。我们通过仔细应用微波辐射来几何地操纵自旋量子比特，该微波辐射产生有效的旋转磁场，并通过自旋回波干涉术观察所产生的相位。我们发现很好的协议与贝里的预测实验误差。我们还研究了环境对几何相位的作用，并观察到与其他固态量子比特系统不同，退相主要由路径中的快速径向波动主导。
2015-04-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Noisy quantum measurement of solid-state qubits: Bayesian approach
我们讨论了最近发展的形式主义，它描述了由于其连续测量的固态量子比特的量子演化。与传统的整体平均形式主义相比，它考虑了测量记录，因此能够考虑测量过程的个体实现。该形式提供了可检验的实验预测，并可用于分析固态量子比特的量子反馈控制。我们还讨论了将贝叶斯形式主义推广到纠缠量子位的连续测量。
2002-09-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Solid neon as a noise-resilient host for electron qubits above 100 mK
Center for Nanoscale Materials, Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室纳米材料中心）；Department of Physics, Harvard University（哈佛大学物理系）；James Franck Institute and Department of Physics, University of Chicago（芝加哥大学詹姆斯·弗兰克研究所及物理系）；Department of Electrical and Computer Engineering, Northeastern University（东北大学电气与计算机工程系）；Department of Physics and Astronomy, University of Notre Dame（圣母大学物理与天文系）；National High Magnetic Field Laboratory（国家高磁场实验室）；Department of Mechanical Engineering, FAMU-FSU College of Engineering, Florida State University（佛罗里达州立大学FAMU-FSU工程学院机械工程系）；Pritzker School of Molecular Engineering, University of Chicago（芝加哥大学普里茨克分子工程学院）
研究固态氖作为电子量子比特宿主在100 mK以上温度下的噪声鲁棒性，展示其在高频率下维持超长相干时间的能力。
2026-03-31 cond-mat.mes-hall quant-ph
Demonstration of entanglement-by-measurement of solid state qubits
投影测量是操纵量子态的有力工具。特别地，一组量子位可以通过测量诸如量子位奇偶性的联合属性来纠缠。这些联合测量不需要量子比特之间的直接相互作用，因此为具有良好隔离的量子比特的量子信息处理提供了独特的资源。已经提出了许多固态量子比特的测量纠缠方案，但到目前为止，苛刻的实验要求阻碍了实现。在这里，我们利用氮空位中心的电子自旋作为读出辅助，实现了对金刚石核自旋的双量子比特宇称测量。测量使我们能够将最初不相关的核自旋投影到最大纠缠态。通过结合这种纠缠与高保真度单次读出，我们证明了第一次违反贝尔不等式与固态自旋。这些结果为一类新的实验打开了大门，在这些实验中，投影测量被用来创建、保护和操纵固态量子比特之间的纠缠。
2012-06-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Weak values and the Leggett-Garg inequality in solid-state qubits
研究了固态量子比特中弱值的实现。我们证明了弱值可以是非经典的当且仅当Leggett-Garg不等式也可以被违反。描述了广义弱值，其中对一系列弱测量结果进行后选择。施加经典的弱值允许导出有界算子的Leggett-Garg不等式。我们的分析是在踢量子非爆破测量的量子双点电荷量子比特。
2007-07-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Silicon quantum processor with robust long-distance qubit couplings
实用的量子计算机需要构建一个由高度相干的量子比特组成的大型网络，这些量子比特在设计上相互连接，对错误具有鲁棒性。硅中的施主自旋提供了最先进的相干性和量子门相干性，在一个物理平台上，从工业半导体处理。在这里，我们提出了一种可扩展的硅量子处理器设计，不需要精确的施主位置，并允许数百纳米的量子位间距，因此便于使用当前技术制造。所有的量子位操作都是通过电子手段在磷供体的电子核自旋态上进行的。单量子比特门在微波频率下使用低功率电驱动，而快速双量子比特门利用电偶极-偶极相互作用。微波谐振器允许毫米距离的纠缠和与光子链路的接口。甜蜜点保护量子位免受高达二阶的电荷噪声的影响，这意味着即使没有任何主动噪声消除技术，也可以在低于量子纠错阈值的错误率下执行所有操作。
2017-03-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Decoherence in Solid State Qubits
固态量子比特与环境自由度的相互作用强烈地影响量子比特的动力学，并导致退相干。在固态量子比特的量子信息处理中，退相干严重限制了器件的性能。因此，有必要充分了解导致退相干的机制。在这篇综述中，我们讨论了退相干如何影响两个最成功的实现固态量子比特，即自旋量子比特和超导量子比特。在前者中，量子比特被编码在电子的自旋1/2中，并且它通过将电子自旋限制在半导体量子点中来实现。超导器件在低温下表现出量子行为，量子比特被编码在超导电路的两个最低能级中。量子点中的电子自旋具有两个主要的退相干通道，由于自旋-轨道相互作用的存在，（马尔可夫）声子辅助的弛豫通道，以及由通过超精细相互作用与电子自旋相互作用的量子点中的核的自旋构成的（非马尔可夫）自旋浴。在超导量子比特中，退相干是由于控制参数（例如偏置电流、施加的通量和偏置电压）的波动以及耗散电路元件中的损耗而发生的。
2008-09-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum feedback control of a solid-state qubit
我们从理论上研究了一个量子反馈回路的基本操作，该回路被设计成在单个固态量子比特中保持量子相干振荡的期望相位。与外部谐波信号的振荡同步的程度计算作为反馈强度的函数，考虑到可用带宽和耦合到环境。如果量子比特与探测器的耦合比与环境的耦合强，则反馈可以有效地抑制振荡的失相。
2002-04-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Feedback control of a solid-state qubit using high-fidelity projective measurement
我们展示了超导transmon量子比特的反馈控制，使用离散，投影测量和条件相干驱动。反馈实现了一个快速和确定性的量子比特复位到目标状态，平均误差2.4%的输入叠加态，和冷却的transmon从16%的寄生激发到3%。这种闭环量子比特控制对于基于测量的协议是必要的，例如量子纠错和隐形传态。
2012-07-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Continuous measurement of a microwave-driven solid state qubit
我们分析了一个连续观察，阻尼，微波驱动的固态电荷量子比特的动力学。量子比特由双阱势中的单个电子组成，耦合到振荡电场，并且由附近的点接触静电计连续观察。微波场诱导量子比特本征态之间的跃迁，这对探测器的输出电流有深远的影响。我们表明，有用的信息的量子比特的动力学，如退相和弛豫率，拉比频率，可以提取的DC检测器的电导和检测器输出噪声功率谱。我们还证明了这些现象可以用于Single Shot电子\emph{spin}读出，用于基于自旋的量子信息处理。
2004-12-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Decoherence in a N-qubit solid-state quantum computer
研究了由N个量子比特组成的量子寄存器与环境耦合时的退相干过程。我们考虑一个共同的声子浴和几个电子浴组成的环境。这种环境与基于电荷的固态量子计算机的实现有关。我们明确地计算寄存器的简化密度矩阵的所有非对角项的时间演化。我们发现，在现实的配置，“超退相干”和“退相干自由子空间”不存在的N-量子比特系统。这意味着所有非对角项都像exp（-q（t）N）一样衰减，其中q（t）与单个量子位的衰减函数具有相同的阶数。
2005-06-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Entanglement of solid-state qubits by measurement
我们证明了两个相同的固态量子比特可以完全纠缠（从完全混合态开始），概率为1/4，只需通过检测器测量它们，同等地耦合到量子比特。这发生在重复的强（投影）测量的情况下，以及在弱连续测量的更现实的情况下。在后一种情况下，纠缠态可以通过探测器散粒噪声散粒噪声的平坦谱来识别，而非纠缠态（概率为3/4）导致在拉比频率处的谱峰，其最大峰-基座比为32/3。
2002-06-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
A 10-qubit solid-state spin register with quantum memory up to one minute
与固体中的单个缺陷相关联的自旋为量子信息处理和量子网络提供了有希望的量子比特。最近的实验已经证明了长相干时间，高保真操作和长距离纠缠。然而，到目前为止，控制仅限于几个量子比特，演示了三个自旋的纠缠态。由于需要避免串扰并保护整个寄存器的相干性的量子门，实现更大的多量子位寄存器是具有挑战性的。在本文中，我们提出了新的退相干保护门相结合的选择性相位控制驱动的核自旋的电子自旋的动态去耦。我们使用这些门来实现一个10量子比特的量子寄存器，包括一个氮空位中心的电子自旋和9个金刚石核自旋。通过在所有45个可能的量子比特对之间产生纠缠，我们证明了寄存器是完全连接的，并实现了真正的多体纠缠态，最多可达7个量子比特。最后，我们研究寄存器作为一个多量子位存储器。我们展示了高达63（2）秒的相干时间-单个固态量子比特的最长报告-并证明两个量子比特纠缠态可以存储超过10秒。我们的研究结果使得能够控制具有长相干时间的大型量子寄存器，因此为先进的量子算法和具有固态自旋量子位的量子网络打开了大门。
2019-05-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Universal coherence protection in a solid-state spin qubit
退相干在很大程度上限制了量子比特的物理实现，其缓解对量子科学至关重要。在这里，我们构建了一个强大的量子位嵌入在消相干保护的子空间，通过杂交应用微波驱动与碳化硅双空位缺陷的基态电子自旋。量子位被保护不受磁、电和温度波动的影响，这些波动几乎解释了固态中所有相关的退相干通道。这最终导致量子比特的非均匀退相时间增加了超过四个数量级（至> 22毫秒），而其哈恩回波相干时间接近64毫秒。由于只需要很少的关键平台独立组件，这一结果表明，在广泛的量子架构选择中可以实现实质性的相干性改进。
2020-05-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Implementation of standard quantum error correction codes for solid-state qubits
在量子纠错码（QECC）中，需要进行大量的量子操作和测量来纠正逻辑量子比特中的错误。在QECC中广泛使用的稳定器形式中，生成器$G_i (i=1,2,..)$由Pauli矩阵的倍数组成，并执行编码、解码和测量。为了保持编码状态，稳定器哈密顿量$H_{\rm stab}=-\sum_i G_i$是合适的，因为其基态对应于码空间。另一方面，大多数固态量子比特的哈密顿量具有两体相互作用，并显示出自己的动力学。此外，固态量子比特被固定在衬底上，量子比特之间的操作被限制在它们的邻域内。本文的主要目的是展示如何通过应用脉冲控制方法（例如NMR技术）从具有Ising相互作用和XY相互作用的常规两体哈密顿量直接生成稳定剂哈密顿量$H_{\rm stab}$。我们发现，在脉冲控制充分的条件下，利用超导量子比特的典型实验数据，估计了9量子比特码、5量子比特码和Steane码的$H_{\rm stab}$产生时间小于300 ns.我们还展示了如何从初始状态$|0....0>$准备编码状态。此外，我们讨论了一个适当的安排，二维或三维阵列量子位。
2013-07-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Fast coherent control of a charge qubit on solid neon with a spin-qubit-compatible resonator
RIKEN Center for Quantum Computing（RIKEN量子计算中心）；Institute of Physics, University of Augsburg（奥格斯堡大学物理研究所）；Department of Mechanical Engineering, FAMU-FSU College of Engineering, Florida State University（佛罗里达州立大学FAMU-FSU工程学院机械工程系）；Advanced ICT Research Institute, National Institute of Information and Communications Technology (NICT)（国家信息通信技术研究所高级ICT研究所）；Department of Physics and Astronomy, University of Notre Dame（圣母大学物理与天文学系）；Center for Advanced Analytics and Predictive Sciences, University of Augsburg（奥格斯堡大学先进分析与预测科学中心）；RIKEN Pioneering Research Institute（RIKEN先锋研究所）
本文在自旋量子比特兼容的电路QED平台上，将固态氖上的单个电子耦合到超导NbTiN纳米线谐振器，实现了电荷量子比特，展示了微波读取和相干控制，拉比频率高达76 MHz，并观察到强驱动下的非线性频移。
2026-07-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Simple quantum feedback of a solid-state qubit
我们提出了一个关于固态量子比特的量子反馈控制的实验，这几乎是当今技术所能达到的。与之前的提议类似，反馈回路用于在任意长的时间内保持量子位的相干（拉比）振荡;然而，这是以一种非常简单的方式完成的，这需要更小的控制电路带宽。其主要思想是使用有噪声的检测器电流的正交分量来近似地监测量子比特振荡的相位。简单的代价是不太理想的操作：保真度被限制在95%左右。反馈回路操作可以通过检测器电流相对于用于同步的外部振荡信号的正同相分量的出现来实验验证。
2004-04-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Multiple-pulse coherence enhancement of solid state spin qubits
我们描述了如何通过应用设计的电子自旋共振脉冲序列来延长固体中的局域电子自旋（即固态自旋量子比特）的自旋相干时间。特别地，由于由核自旋触发器动力学的非马尔可夫时间波动引起的电子自旋共振频率的谱扩散而引起的自旋回波衰减可以使用类似于核磁共振中的Carr-Purcell-Meiboom-Gill脉冲序列的多脉冲序列来强烈抑制。在GaAs量子点和Si：P量子计算机结构中，使用具有偶数个脉冲的复合序列可以将自旋相干时间增强4-10倍。
2007-02-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Collectively Enhanced Interactions in Solid-state Spin Qubits
我们提出并分析了一种技术，以集体增强由随机网络的自旋量子位组成的固态量子寄存器之间的相互作用。在这样的系统中，无序的偶极相互作用通常导致局部化。在这里，我们证明了一个单一的集体离域本征模的出现，因为一个打开横向磁场。这种对称集体模式和远程自旋量子位之间的相互作用强度通过参与离域模式的自旋数量的平方根来增强。通过这种集体增强，远程自旋寄存器之间的远程量子逻辑可以发生在与光学寻址一致的距离处。讨论了利用金刚石中氮空位缺陷的具体实现，并考虑了退相干的影响。
2013-04-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Corrections to the Berry phase in a solid-state qubit due to low-frequency noise
我们提出了一个量子开放系统的方法来分析超导量子比特的非幺正动力学时，它的外部噪声的影响下演变。我们认为存在的纵向和横向的环境波动影响系统的动态和模型，这些波动通过定义它们的关联函数的时间。利用类高斯噪声关联，我们可以研究低频和高频噪声对退相干的贡献，并将我们的结果应用于开放量子系统中几何相位的计算。我们数值研究了固态量子比特的累积相位何时仍然可以接近幺正（Berry）相位。我们的研究结果可以用来解释高频波动下Berry相位的实验测量，并设计未来操纵超导量子比特时的实验装置。
2014-01-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dephasing of solid-state qubits at optimal points
最近的实验与约瑟夫森结电路的动机，我们分析了各种噪声源的影响，在最佳的操作点，线性耦合到低频波动被抑制的动态的两个级别的系统。我们研究了由于非线性（二次）耦合的退相干，专注于实验相关的1/f和欧姆噪声功率谱。对于1/f噪声，强高阶效应影响演化。
2003-12-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Entangled microwaves as a resource for entangling spatially separate solid-state qubits: superconducting qubits, NV centers and magnetic molecules
宽带双线压缩微波态中的量子关联可以在由两个单量子比特或两个量子比特系综组成的空间分离的二分系统中诱导纠缠。通过对与两个分离但纠缠的浴接触的二体量子系统使用适当的主方程，充分表征了空间分离量子系统中纠缠的产生过程。我们的研究结果提供的证据表明，这种通过耗散的纠缠转移是可行的，从而在二分量子系统中产生稳态纠缠量，该系统可以针对广泛的现实物理系统进行优化，包括最先进的实验，其中NV中心在金刚石中，超导量子位甚至嵌入在晶体基质中的磁性分子。
2016-06-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Undoing a weak quantum measurement of a solid-state qubit
我们提出了一个实验，证明了一个固态量子比特的弱连续测量的撤销，使任何未知的初始状态被完全恢复。由于量子测量的非幺正性质，撤销过程只有有限的成功概率，尽管它伴随着撤销是否成功的明确实验指示。成功的概率随着测量强度的增加而降低，对于传统的投影测量达到零。测量撤销（"量子撤销“）可以被解释为一种量子擦除器，其中从第一次测量获得的信息被第二次测量擦除，这是撤销过程的基本部分。该实验可以使用量子点（电荷）或超导（相位）量子比特来实现。
2006-06-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Decay of Entanglement for Solid-State Qubits
我们研究了各种退相干模型下纠缠的时间演化：一个基于局域弛豫和退相时间的一般启发式模型，以及两个描述量子点中电子自旋量子比特由于与原子核的超精细相互作用而退相干的微观模型。对于每一个退相干模型，我们调查和比较多长时间的纠缠可以检测到。我们还引入了过滤见证算子，它延长了可用的检测时间，并研究了各种多体纠缠态的检测时间。通过比较检测所需的时间与产生和操纵纠缠所需的时间，我们估计了一系列不同的纠缠态有多少量子比特可以纠缠在一维电子自旋量子比特阵列中。
2009-09-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Improved description of trapped ions as an electro-mechanical system
囚禁离子是量子计算技术的主要候选者之一。将离子量子比特连接在单独的陷阱中以及将离子量子比特与超导量子比特连接是扩大量子计算机的许多挑战中的两个。克服这两个问题的一种方法是使用导线来调解不同陷阱中的离子之间或离子与超导量子位之间的库仑相互作用。为此，在导体上感应电荷的被捕获的带电粒子长期以来被建模为等效集总元件电子部件的系统。仔细的考虑揭示了在推导这个模型时的两个假设，这两个假设在许多感兴趣的情况下是不合理的。我们确定这些假设，并解释其含义。此外，我们介绍了一种改进的方法，使用线性关系来描述被困离子与附近导体的相互作用。新的方法是基于现实的假设和再现的结果，从其他作品不是基于电路元件模型。它是针对故障排除实验设计，并允许实验来测试和比较不同的理论模型的准确性。
2021-05-31 physics.class-ph quant-ph
Unconditional quantum teleportation between distant solid-state qubits
实现长寿命量子比特寄存器之间稳健的量子信息传输是量子信息科学与技术的关键挑战。在这里，我们展示了任意量子态之间的无条件隐形传态钻石自旋量子比特间隔3米。我们通过两个遥远的电子自旋之间的光子介导的预示纠缠来制备传送器，随后将源量子比特编码为单个核自旋。通过实现一个完全确定性的贝尔状态测量结合实时前馈，我们实现了隐形传态在每次尝试，同时获得超过经典极限的平均状态保真度。这些结果确立了金刚石自旋量子比特作为实现量子通信和基于网络的量子计算的量子网络的主要候选者。
2014-06-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Decoherence-protected quantum gates for a hybrid solid-state spin register
保护耦合量子系统的动力学不受环境的影响是固态量子信息处理的关键挑战。一个空闲的量子比特可以通过动态解耦有效地与外界绝缘，正如最近对单个固态量子比特所证明的那样。然而，在多量子比特门期间保护量子比特相干性提出了一个重要的问题：一般来说，解耦破坏了量子比特间的动态特性，因此与门操作冲突。这个问题在混合系统中尤为突出，其中不同类型的量子比特以截然不同的速率演化和退相干。在这里，我们提出了集成的动态解耦到量子门的一个范例的混合系统，电子核自旋寄存器。我们的设计利用耦合自旋系统中的内共振来解决门操作和解耦之间的冲突。我们实验证明，这些门在室温下工作的两个量子位寄存器的钻石。量子断层扫描显示，门操作中涉及的量子位与空闲量子位一样受到精确保护。我们通过执行Grover的量子搜索算法进一步说明了我们的设计的力量，即使执行时间超过电子自旋退相时间两个数量级，也能实现90%以上的准确性。我们的研究结果直接使不同类型的有前途的固态量子位之间的退相干保护接口门。最终，具有集成去耦的量子门可以使得能够达到利用固态器件的容错量子信息处理的精度阈值。
2012-02-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum trajectories for the realistic measurement of a solid-state charge qubit
提出了一种新的耦合量子点电荷量子比特连续测量模型。我们模拟一个现实的测量，即增加噪声，并过滤，通过检测器的电流的影响。这是通过将检测器嵌入到等效电路中进行测量来实现的。我们的目标是描述量子比特状态的演化条件的宏观输出的外部电路。我们通过将最近开发的量子轨道理论推广到现实的光电探测器[P.Warszawski，H。M. Wiseman和H. Mabuchi，Phys.Rev.A_65_023802（2002）]来处理固态探测器。这产生了随机方程，其（数值）解是条件量子比特状态的“现实量子逻辑”。我们推导出我们的一般理论的背景下，一个低透明度的量子点接触。我们的理论及其与以前工作的关系的应用领域进行了讨论。
2004-12-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum tomography for solid state qubits
我们提出了一种用于一般类固态系统的量子比特态的层析重建的方法，其中哈密顿量由自旋算子表示，例如，具有海森堡型、$XXZ$型或XY型交换相互作用。我们分析了量子比特态上的投影算子测量或自旋测量的实现。所有自旋哈密顿量的量子比特态都可以用实验数据重建。
2004-09-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Microscopic models for charge-noise-induced dephasing of solid-state qubits
几个实验已经表明，由于环境电荷噪声波动，量子比特相干性衰减的形式为$\mathrm{exp}[-(t/T_2)^α]$。我们提出了一个微观描述的参数$T_2$和$α$的温度依赖性。我们的描述是适当的半导体中的量子比特与耦合到热浴的寄生两级电荷起伏。我们发现不同的幂律依赖性的$T_2$和$α$对温度的波动与相关浴的相互作用的性质。我们考虑由一阶和二阶隧穿引起的具有连续离域电子态的涨落动力学。我们还研究了一个和两个声子过程中的波动在GaAs或Si。这些结果可用于确定占主导地位的电荷退相机制，并抑制它们。
2015-04-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Geometric Quantum Computation on Solid-State Qubits
一个量子系统的控制参数的绝热循环演化以系统上的完整操作结束，完全由参数空间中的几何决定。该操作是由一个简单的相位因子（贝瑞相位）或一个非阿贝尔酉算子取决于简并的本征空间的哈密尔顿。几何量子计算是利用这种完整操作而不是传统的动力学操作来操纵量子态进行量子信息处理的方案。在这里，我们提出了一个几何量子计算方案，可以实现与现有技术的纳米约瑟夫森结网络，被称为一个有前途的候选人的固态量子计算机。
2003-09-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Phenomenological Study of Decoherence in Solid-State Spin Qubits due to Nuclear Spin Diffusion
我们提出了一个研究的前景，在固态自旋量子比特的相干性保持使用动态解耦协议。最近的实验提供了在这个量子比特系统中的多脉冲动态解耦序列的第一个演示，但由于缺乏相关噪声过程的具体知识，对潜在相干性改善的定量分析受到阻碍。基于实验验证的半经典模型，我们模拟了任意动态解耦脉冲序列下的量子比特相干性。这种现象学方法将潜在噪声过程的细节捆绑到一个实验相关的噪声功率谱密度中。我们的研究结果表明，在一个两电子单重态-三重态自旋量子比特的实验测量的主要特征可以复制使用$1/ω^{2}$噪声功率谱与核自旋翻转的主机材料。从这个验证开始，我们解决了核编程，高频核自旋动力学和其他高频经典噪声源的影响，与物理参数和微观计算支持的aptures在相关的。我们的研究结果提供了预期的性能界限，并确定诊断指标，可以通过实验测量，以更好地阐明潜在的核自旋动力学。
2011-01-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Implementing general measurements on linear optical and solid-state qubits
我们展示了一个系统的结构，用于在单个量子比特上实现一般测量，包括强（或投影）和弱测量。我们主要关注线性光学量子比特。本方法由简单可行的要素组成，即，分束器、波片和偏振分束器。我们展示了如何由线性光学元件控制的参数表征的测量算子。我们还提出了一种方法来实现一般的测量在固态量子比特。
2012-04-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Single-electron qubits based on quantum ring states on solid neon surface
本研究探讨了固态氖表面单电子与表面形貌的相互作用，证明表面凸起可形成量子环态，且激发能可由磁场调节，为理解eNe量子比特特性及推动量子计算架构提供了重要见解。
2024-05-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Entanglement and teleportation between polarization and wave-like encodings of an optical qubit
光是各种量子信息处理和存储设备之间不可替代的通信手段。由于它们不同的物理性质，这些器件中的一些更强地耦合到量子光波的离散自由度，而一些耦合到量子光波的连续自由度。因此，希望开发一种技术能力来相互转换以这些自由度编码的量子信息。在这里，我们产生和表征的纠缠态之间的双轨（偏振编码）的单光子量子比特和量子比特编码为相反振幅的相干态的叠加。我们还展示了这种状态作为这些编码之间的量子信息接口资源的应用。特别是，我们展示了一个极化量子比特到一个自由传播的连续变量量子比特的隐形传态。
2017-12-29 quant-ph
Default-off inter-qubit interactions in NMR quantum computing in rotating solids
介绍了一种偶极重耦合技术，作为实现魔角自旋下固态核磁共振量子门操作的新方法。量子位间相互作用的默认关闭性质提供了一种简单的方式来控制操作，而不需要复杂的量子位去耦脉冲。
2005-12-02 quant-ph
Optical spin locking of a solid-state qubit
固态自旋量子比特的量子控制通常涉及微波域中的脉冲，从磁共振光谱学的发达工具箱中提取。通过光学手段驱动固态自旋提供了一种高速的替代方案，在有限的自旋相干性存在的情况下，这使其成为高保真量子控制的首选方法。将磁自旋共振的全部多功能性带到光域需要光场的完全相位和幅度控制。在这里，我们将一个可编程的微波序列压印到激光场上，并通过双光子拉曼过程在半导体量子点中进行电子自旋共振。我们表明，这种方法产生完全SU（2）自旋控制超过98%的π旋转保真度。然后，我们证明了它的多功能性，通过实施一个特定的多轴控制序列，称为自旋锁定。结合电子核Hartmann-Hahn共振，我们也在这项工作中报告，这个序列将使有效的相干转移的量子态从电子自旋的介观核系综。
2019-06-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
