Thresholds for the distributed surface code in the presence of memory decoherence
本研究针对分布式量子计算中记忆退相干的影响,提出分布式环面表面码存储通道模拟框架,结合金刚石色心实验模型,得出更贴合实际的错误阈值及纠缠生成与退相干速率比基准,为实验进展提供参考。
2024-05-18 quant-ph
Bound on the distance between controlled quantum state and target state under decoherence
National Institute of Informatics(情报学环)
针对退相干限制量子态调控性能的问题,本文提出了退相干与非退相干下受控量子系统距离的上界,可直接计算且能用于推导获得目标态概率的理论极限。
2025-10-01 quant-ph
Competition between memory-keeping and memory-erasing decoherence channels
我们研究了同时马尔可夫和非马尔可夫退相干机制作用于单个自旋的竞争效应。我们表明存在一个阈值,在这种机制的相对强度以上的自旋动力学成为完全马尔可夫,揭示了使用几个非马尔可夫措施。我们确定了一个措施依赖的嵌套结构,这样的阈值,暗示在我们的分析中使用的各种非Markovianity证人之间的因果关系。然后,我们的考虑是用来论证暴露于固有和马尔可夫技术噪声,后者的任意强度的单电子量子点的必然非马尔可夫演化。
2013-11-08 quant-ph
Entanglement dynamics under decoherence: from qubits to qudits
研究了退相干影响下任意维两体系统纠缠的时间演化。对于量子比特,我们确定了在不同的系统-环境耦合下,包括有限温度效应的精确纠缠衰减率。对于量子点,我们展示了如何获得衰减率的上界,并提出了各种状态的精确解。
2005-08-16 quant-ph
Error-correction and noise-decoherence thresholds for coherent errors in planar-graph surface codes
我们用数值方法研究了平面图上表面码的相干误差,重点研究了单个量子比特的$Z$ -或$X$ -旋转形式的噪声。我们发现,类似于不相干的位和相位翻转的情况下,弹性对相干$X$ -和$Z$ -旋转之间的权衡可以通过图的连通性。然而,我们的研究结果表明,不像在不相干的情况下,各种图形的纠错阈值不接近一个普遍的界限。我们还研究了误差修正后的最终状态分布。我们表明,图分为三个不同的类,每个导致定性不同的最终状态分布。特别是,我们表明,存在一个图形类的逻辑电平噪声表现出消相干阈值略高于纠错阈值。因此,在这些类别中,即使对于大距离码,高于纠错阈值的逻辑电平噪声也可以保持显著的相干性。为了进行我们的分析,我们开发了一个马约拉纳费米子表示的平面图表面码和描述的表征的逻辑状态存储使用费米子线性光学为基础的模拟。从而推广了Bravyi \textit{et al}为正方形格子引入的方法。[npj Quantum Inf. 4,55(2018)]到一般平面图上的表面码。
2020-06-23 cond-mat.str-el quant-ph
Phases of Floquet code under local decoherence
University of California, Berkeley(加州大学伯克利分校);Kavli Institute for Theoretical Physics, University of California, Santa Barbara(加州大学圣塔芭芭拉分校卡弗里理论物理研究所)
本文研究了Floquet码在局部退相干下的相位特性,推导了相关模型并提出诊断方法,揭示了其在阈值下的稳健性及相变行为。
2025-10-05 cond-mat.stat-mech quant-ph
Succession of Ising criticality and its threshold in critical quantum Ising model subject to $X+ZZ$ decoherence
Graduate School of Engineering science, Akita University(秋田大学工学研究科);Department of Physics, College of Humanities and Sciences, Nihon University(日本大学文理学部物理学系);Department of Applied Physics, Nagoya Institute of Technology(名古屋工业大学应用物理系)
该研究探究X+ZZ退相干下量子伊辛模型的混合态临界性,结合双倍希尔伯特空间形式与矩阵乘积态开展数值研究,发现中等强度退相干下混合态保留伊辛CFT性质,强退相干则冲刷其临界性并诱导对称破缺。
2026-10-26 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el quant-ph
Exact Calculations of Coherent Information for Toric Codes under Decoherence: Identifying the Fundamental Error Threshold
University of California, Berkeley(加州大学伯克利分校);University of Illinois at Urbana-Champaign(伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校)
本文提出退相干拓扑码的相干信息解析表达式,建立了基本错误阈值与随机键Ising模型临界性的严格联系。
2026-03-09 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el quant-ph
Decoherence Effects on the Non-locality of Symmetric States
多体纠缠态的非局域性质的观测对于量子信息协议具有重要意义。然而,这样的性质是脆弱的,可能无法观察到的退相干的存在下表现出的实际物理系统。在这项工作中,我们调查的非局部性的对称状态经历相位和振幅阻尼的鲁棒性,使用适当的贝尔不等式的基础上的一个扩展版本的哈代悖论。我们得到的阈值观察非局部性的实验噪声参数,并证明了选择的测量基地优化的鲁棒性的重要性。对于$W$状态,在相位阻尼的情况下,我们表明,这种选择可以导致获得高违反的非本地测试和最佳鲁棒性阈值之间的权衡,我们还表明,在这种设置的非本地性的$W$状态是特别强大的大量的量子位。此外,我们应用我们的技术属于不同的纠缠类的对称态的歧视,从而说明了它们的实用性广泛的实际量子信息应用。
2014-11-17 quant-ph
Lower limit on decoherence introduced by entangling two spatially-separated qubits
结果表明,一般的波动耗散定理的地方上的品质因数的上限为任何量子门设计纠缠空间分离的量子比特。该界限仅取决于环境的光谱特性。该界限甚至适用于在无消相干子空间内执行量子计算的系统,但可以通过使用环境的非平衡压缩态或通过使用被构造为具有限于某些频率的响应的环境系统来优化。
2002-11-29 quant-ph
Decoherence limits to quantum computation using trapped ions
我们调查的问题,因子分解的大量量子计算机,我们想象中实现的线性离子阱。我们推导出在这样的量子计算机上可以因式分解的数字的大小的上界。这些上限与所施加的激光功率无关。我们研究了两种可能的方式来实现量子比特,在亚稳态光学跃迁和塞曼子级的一个稳定的基态,并表明,在这两种情况下,可以因式分解的数字是不够大的实际利益。我们还研究了量子纠错对我们估计的影响,并表明在现实系统中,量子纠错的影响比预期的要小得多。同样,没有任何实际利益可以被分解。
1996-10-10 quant-ph
Intrinsic Error Thresholds in Nearly Critical Toric Codes
California Institute of Technology(加州理工学院);University of California, Berkeley(加州大学伯克利分校);Princeton University(普林斯顿大学)
研究近临界拓扑量子码的信息保护,通过扰动拓扑稳定器码接近连续量子相变,发现局部泡利退相干强度对地面态简并态信息破坏至关重要,揭示退相干引入二维缺陷不影响临界点,导致有限误差阈值。
2026-03-14 cond-mat.stat-mech quant-ph
Stochastic Noise as a Source of Decoherence in a Solid State Quantum Computer
我们研究了一个随机噪声过程,它对Kane提出的固态量子计算机的量子寄存器中量子比特的平均演化具有消散效应。我们认为,这个过程中的影响上的单量子位操作必要的执行量子逻辑门,并推导出在这个系统中的这些门的保真度的表达式。然后,我们计算一个上限的水平,这种随机噪声容忍在一个可行的量子计算机。
2001-04-11 quant-ph
Generation of a decoherence-free entangled state using a radio frequency dressed state
我们提出了一种利用射频修饰态和自旋相关力相结合的方法来制备钙离子纠缠态的方法。利用这种方法,可以直接产生射频量子比特的无退相干纠缠态,理想情况下其保真度接近于1。我们得到了一个保真度为0.68的rf纠缠态,由于它是一个能级间存在能隙的本征态,因此相干时间超过200 ms,用同样的方法得到了一个保真度为0.77的qutrit-qutrit纠缠态,它超过了2/3的可分性阈值.
2011-10-19 quant-ph
Error threshold estimation by means of the [[7,1,3]] CSS quantum code
量子计算中所需的状态受到退相干的极大影响。已经提出了几种方法来控制误差扩散。他们使用两个主要工具:容错结构和级联量子纠错码。在这项工作中,我们估计了进行足够长的量子计算所需的阈值条件。使用[[7,1,3]] CSS量子码和Shor方法来测量错误伴随式。不包括串联。利用去极化信道误差模型引入了退相干效应,通过数值仿真得到了几个阈值。关于在存储器中稳定的量子位的维持,错误概率必须小于2.9 × 10-5。为了以有效的容错方式实现一个或两个量子比特编码门,如果存储器错误概率小于1.3 × 10-5,则可以选择适当的非编码噪声门。此外,满足最后一个条件允许我们假设与等效的非编码过程相比更有效的行为。
2004-11-05 quant-ph
Decoherence rate in random Lindblad dynamics
本文研究由随机 Lindblad 算符支配的开放混沌量子系统的退相干速率,发现其上限由 Hilbert 空间维度决定且与系综对称性无关,并揭示此类系统普遍表现出最快退相干。
2024-06-07 cond-mat.stat-mech hep-th quant-ph
Decoherence Correction by the Zeno Effect and Non-Holonomic Control
我们表明,多维芝诺效应与非完整控制相结合,可以有效地保护量子系统从退相干的方法类似于经典编码。与传统的方法相反,我们的方法适用于任意错误诱导的哈密顿量和一般的量子系统。我们还提出了算法,找到编码的方法,随着实际实现的编码的汉明上限。作为一个例子,构造了两个新的码,保护7个信息量子比特中的2个和9个信息量子比特中的4个不受任意小的失败概率的单个错误的影响。
2002-10-31 quant-ph
The effect of large-decoherence on mixing-time in Continuous-time quantum walks on long-range interacting cycles
在本文中,我们考虑长程相互作用圈(LRIC)上的连续时间量子行走中的退相干,LRIC是圈图的推广。为此,我们使用Gurvitz的模型,并假设每个节点是由相应的点接触引起的退相干过程的监测。然后,我们专注于大的退相干率和计算的概率分布解析,并获得混合时间的上下界。我们的结果证明了混合时间正比于退相干速率和距离参数($\emph{m}$)平方的倒数。这表明混合时间随着相互作用范围的增加而减少。同时,我们对$\emph{m}=0$的计算结果与Febrankin,Solenov和Tamon的\cite{FST}对循环的计算结果一致,并且发现随着相互作用边的增加,循环上CTQW的混合时间得到改善.
2009-10-30 quant-ph
Decoherence-assisted transport and quantum criticalities
我们研究了在外部磁场存在下,XY自旋链形式的二能级量子系统与外部环境相互作用的动力学。虽然浴本身的存在可以提高从较低的水平到较高的水平的系统的跃迁概率,我们表明,这种噪声辅助的现象是敏感的环境的量子相位的变化。在各向同性和各向异性链的情况下,转移概率的导数显示与所施加的场的临界值相对应的最大值。
2012-08-10 quant-ph
Scalability of GHZ and random-state entanglement in the presence of decoherence
我们推导出广义Greenberger-Horne-Zeilinger态耦合到局部去极化和退相环境的纠缠的解析上界,以及任意温度的局部热浴。这些界适用于任何纠缠的凸量词,并且纠缠随组成粒子数呈指数衰减,对于去极化和退相通道,这些界是紧的。我们还表明,随机生成的初始状态往往违反这些界限,这种差异与粒子的数量增长。
2009-03-23 quant-ph
Cubic nonlinear squeezing and its decoherence
针对非高斯量子态的非线性压缩易受退相干影响的问题,研究了立方非线性压缩量子态在损耗和退相位下的行为,发现可优化初始参数以提升其鲁棒性,为量子技术应用提供支撑。
2022-04-26 quant-ph
An upper bound on quantum fault tolerant thresholds
在本文中,我们计算上界的容错,没有限制的开销。使用最优自适应恢复算子,并使用Shannon熵来估计阈值。通过允许不切实际的高水平的开销,我们发现量子容错阈值为6.88%的去极化噪声使用的Knill,这与“以上3%”证明了Knill。根据哈希率,我们推测最佳阈值为6.90%。我们还进行阈值计算的噪声类型以外的讨论由Knill。
2008-05-05 quant-ph
Experimental analysis of decoherence of quantumness in a continuous variables bi-partite entangled system
一旦量子系统与经典环境相互作用,量子特性很快就会受到退相干的影响。本文实验研究了高斯信道中传输损耗对亚阈值Ⅱ型光参量振荡器(OPO)产生的二分高斯纠缠态的影响。实验结果进行了讨论,在不同的量子标记,如隐形传态保真度,量子不和谐和互信息,和连续变量(CV)纠缠标准。为了分析系统的状态特性,我们用一个零差探测器恢复了复合系统的协方差矩阵。我们在实验中发现,即使在强退相干的情况下,产生的态也不会解纠缠,并不断突破不和谐的量子极限。这一结果证明了本文所讨论的CV纠缠态在原则上可以在无限长的高斯信道上实现量子隐形传态。
2012-09-20 quant-ph
Decoherence control in microwave cavities
我们提出了一个方案,能够保护腔模的量子态免受光子损失的散肩效应。该方案保持了量子态具有确定的宇称,并改进了先前的腔中退相干控制方案。它是通过将单个原子一个接一个地发送通过腔来实现的。原子状态首先与光子数奇偶性相关。错误的宇称导致原子处于上态。然后,在这种状态下的原子被用来通过绝热转移在模式中注入光子,校正场宇称。通过数值求解系统的精确主方程,我们表明,简单的量子态的保护,可以用现有的实验装置实验证明。
2002-11-18 quant-ph
Optimal control for maximally creating and maintaining a superposition state of a two-level system under the influence of Markovian decoherence
减少退相干是实现通用量子计算机的重要一步,超越了目前嘈杂的中间尺度量子计算机(NISQ)。为此,经常采用动态解耦(DD)方法,其中外部场被施加到量子位。我们数值研究DD使用两个级别的模型系统(量子比特)的影响下,马尔可夫退相干通过使用量子最优控制理论略有修改的设置,其中的物理目标是最大限度地创建和维持一个指定的叠加态在指定的控制周期。通过系统地改变失相、粒子数衰减、脉冲能量密度和控制周期等参数,并采用两种目标泛函,数值设计了最优脉冲。尽管由于退相干导致的纯度降低导致目标期望值的上限,即,饱和值,最佳成形脉冲通过逐渐创建目标叠加态以尽可能实现饱和值来有效地处理退相干。
2022-09-21 quant-ph
Quantum speed limit under decoherence: unitary, dissipative, and fluctuation contributions
本文为马尔可夫开放量子系统推导出新的量子速度极限,将其分解为幺正、耗散和涨落三项贡献,并建立与量子 Fisher 信息的关系,揭示退相干对信息获取的双重作用。
2025-07-03 quant-ph
On the Capacity of the Quantum Switch with and without Entanglement Decoherence
本文研究了两种退相干模型下量子开关的容量上下界,刻画了其容量区域,并提出了基于梯度下降的吞吐量最优策略。
2024-07-29 math.OC quant-ph
Quantum Fisher Information as a Predictor of Decoherence in the Preparation of Spin-Cat States for Quantum Metrology
在最简单的形式中,当一个量子态与另一个量子态纠缠时,就会发生退相干,但对第二个量子态的测量结果是不可访问的。由于第二态有效地“测量”了第一态,本文认为量子费舍尔信息是预测和量化这种退相干的相关度量。量子费舍尔信息通常用于确定一个状态测量的上限,以精确地估计一个经典参数,因此它是一个重要的资源。量子增强计量学的目标是创建具有大量子费舍尔信息的非经典态,并将其用于精确测量。在这样做的过程中,状态有可能经历退相干,例如用于创建原子状态的相干叠加的原子-光相互作用可能导致原子-光纠缠。高度非经典的状态,如自旋猫态(薛定谔猫态由集体自旋的叠加构成)被证明是非常容易受到这种退相干的影响。我们还调查了所需的第二个状态的字段占用,这样,这种退相干是可以忽略不计的。
2017-04-28 quant-ph
Coherence and decoherence in generalized Shor's algorithm
Nanchang University(南昌大学);Shanghai University of Engineering Science(上海工程技术大学)
本文研究了广义和噪声Shor算法中的量子相干与退相干,推导了算法性能的上下界,并探讨了不同初始态下计算r的概率关系。
2026-10-05 quant-ph
Information Transfer Implies State Collapse
我们试图澄清一些关于状态崩溃和退相干的困惑。在开放量子系统退相干被证明是一个必要的后果的信息转移到外面,我们证明了一个上限的相干量,可以生存这样的转移。我们声称,在大型封闭系统中,退相干从未被观察到,但我们将表明,它通常是无害的假设它的发生。在薛定谔方程和量子态的概率解释之上的一个独立的态坍缩假设是多余的。
2006-02-16 quant-ph
Decoherence Rate of Semiconductor Charge Qubit Coupled to Acoustic Phonon Reservoir
本文分析了双量子点中电子与声学声子相互作用的退相干。对于量子点之间的大隧穿速率,退相干的主要贡献来自声子发射弛豫过程,而对于小隧穿速率,虚声子退相过程占主导地位。我们的研究结果表明,在常见的半导体,如Si和GaAs,后者的机制决定了双点电荷量子比特性能测量的上限。
2003-09-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Limited Parallelization in Gate Operations Leads to Higher Space Overhead and Lower Noise Threshold
本文针对门操作并行化受限的问题,推导了纠错能力更强的框架下空间开销关于并行化水平的解析下界,发现其严格大于完全并行化的已知下界,揭示并行化不足会导致更高空间开销,且并行门操作数量不线性扩展时噪声阈值将消失。
2025-02-14 quant-ph
Effects of imperfect noise correlations on decoherence-free subsystems: SU(2) diffusion model
我们提出了一个N-量子位通道的模型,其中连续的量子位经历相关的随机旋转。我们的模型是标准的消相干子系统方法(DFS)的扩展,它假设所有的量子位经历相同的干扰。作用在连续量子比特上的旋转变化被建模为SU(2)群上的扩散。该模型可以应用于在变化的磁场中行进的自旋,或者应用于通过光纤的光子,该光纤的双折射随光子之间的时间间隔而波动。我们推导出一个明确的公式描述的作用的通道上的任意N-量子比特状态。对于N=3,我们研究了扩散对通道的经典和量子容量的影响。我们观察到,非正交状态是必要的,以达到最佳的经典容量。此外,我们找到了阈值的扩散参数,超过该信道的相干信息消失。
2007-04-24 quant-ph
Concatenating Decoherence Free Subspaces with Quantum Error Correcting Codes
导出了无退相干子空间(DFS)的算子和表示,并用于(i)证明DFS是一类具有固定的酉恢复算子的量子纠错码(QECC),(ii)找到集体退相干的Kraus算子的显式表示.我们演示了如何可以用来构建一个级联DFS-QECC码,防止集体退相干扰动独立的退相干。该码产生一个误差阈值,它只依赖于扰动独立的退相干率。
1999-04-28 cs.IT math-ph math.IT
Quantum Computers, Factoring, and Decoherence
在量子计算机中,输入的任何叠加都统一地演化为相应的输出叠加。最近已经证明,这种计算机可以显着加快寻找大数因子的任务-一个具有重大实际意义的问题,因为它的密码应用。最快的经典算法所需的近似指数($\sim \exp L^{1/3}$,对于具有$L$数字的数字)时间,量子算法给出了$L$($\sim L^2$)中时间多项式的因子。这种巨大的加速在原则上是可能的,因为量子计算可以同时遵循与不同经典输入相对应的所有路径,作为备选方案之间相干量子干涉的结果获得解决方案。因此,量子计算机是复杂的干涉装置,并且其量子态在操作过程中保持相干是必不可少的。在这份报告中,我们研究了退相干对量子因子分解算法的影响,并根据每个操作步骤所遭受的退相干,建立了一个"量子因子分解“$L$的上限。
1995-03-08 quant-ph
Intrinsic decoherence in isolated quantum systems
研究了孤立量子系统在其自身动力学作用下的内禀无序诱导退相干。具体来说,我们研究了特征时间尺度(即,退相干时间)与失去其初始状态的记忆的相互作用多体系统相关联。为了表征初始状态记忆的擦除,我们定义了一个时间尺度,内在的退相干时间,阈值的无序平均返回概率的逐渐衰减。我们证明了在不同的模型中,系统的大小无关的内禀退相干时间,我们研究了它的依赖于无序强度。我们发现,内禀退相干时间随着无序强度的增加而单调增加,这与局部可测量的弛豫一致。我们研究了几种相互作用的自旋(例如,伊辛和海森堡)和费米子(例如,Anderson和Aubry-André)模型来获得作为无序和相互作用强度的函数的内禀退相干时间。
2017-01-09 cond-mat.dis-nn quant-ph
Decoherence-protected entangling gates in a silicon carbide quantum node
University of Science and Technology of China(中国科学技术大学)
本研究在硅碳中实现去相干保护的纠缠门,通过动态去耦与超精细相互作用结合,制备高保真度纠缠态,推动量子节点发展。
2026-02-03 quant-ph
Experimental exclusion of a generalized Károlyházy gravity-induced decoherence model
Centro Ricerche Enrico Fermi - Museo Storico della Fisica e Centro Studi e Ricerche “Enrico Fermi”(恩里科·费米研究中心-物理历史博物馆及恩里科·费米研究与教育中心);Laboratori Nazionali di Frascati, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare(弗拉斯卡蒂国家实验室,意大利国家核物理研究所);Laboratori Nazionali del Gran Sasso, INFN(格兰萨索国家实验室,INFN);Fudan University(复旦大学);Istituto Nazionale di Fisica Nucleare(意大利国家核物理研究所);IFIN-HH, Institutul National pentru Fizica si Inginerie Nucleara Horia Hulubei(霍里亚·胡卢贝伊国家核物理与核工程研究所)
实验排除了广义Károlyházy引力诱导退相干模型,并显著收紧了引力相关退相干场景的实验限制。
2026-01-02 quant-ph
Optimized trajectory unraveling for classical simulation of noisy quantum dynamics
本研究针对开放量子系统经典模拟问题,提出优化轨迹拆解方案,通过降低纠缠相变阈值拓展可模拟范围,还给出解析最优基与自适应启发式算法,验证了其在含噪声系统中的有效性。
2025-03-25 quant-ph
Entanglement in a fermionic spin chain containing a single mobile boson under decoherence
在有限低温下,在均匀弱磁场附近,严格研究了含单个玻色子的费米子自旋链的首末位纠缠。我们把玻色子看作是一个自旋为1的粒子在链中移动,研究了无退相干和有退相干时的纠缠,并给出了链中第一个和最后一个半自旋之间两两纠缠的一些有趣的相位翻转和比特翻转反应.我们的研究表明,两个考虑的半自旋之间的并发有不同的行为的不同位置的单个玻色子沿链。事实上,我们意识到,单玻色子迁移率有一个重要的作用,探测两个自旋之间的成对纠缠强度位于相对两端的费米子链。有趣的是,当玻色子是第一费米子的最近邻居时,纠缠在更高的温度下仍然存在。当玻色子处于链的中间时,证明了临界温度(共点消失的温度)与退相干率的关系可以看作是临界温度边界。这些结果为建立和解释量子信息在量子态传输、量子通信科学和量子信息处理等实际应用中的数值和解析表达式奠定了基础。
2018-06-12 cond-mat.stat-mech quant-ph
Nonlocal growth of quantum conditional mutual information under decoherence
该研究将测量诱导纠缠纳入退相干下长程条件互信息增长的框架,推导了退相干产生长程条件互信息的速率上界及饱和态特征,探究了随机量子电路中的相关动力学,指出擦除与测量下的有限深度隐形传态相变普适类及下临界维度存在差异。
2024-10-08 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el quant-ph
Quantum coherence and entanglement under the influence of decoherence
本文研究量子系统受多种噪声信道影响时 REQC 与 concurrence 的动力学差异,证明 REQC 更普遍且更鲁棒,并揭示二者在比特翻转、相位阻尼及振幅阻尼信道中的不同演化行为。
2024-02-29 quant-ph
Threshold in quantum correlated interference for a particle interacting with two scatterers
本研究针对由量子粒子与两个可动量子散射体构成的一维干涉仪,发现关联干涉存在微观消失、介观出现的阈值,可通过仅测量回射粒子验证多体量子关联并确定介观散射体退相干特性。
2024-08-14 quant-ph
Steady state entanglement in open and noisy quantum systems at high temperature
我们发现,量子力学纠缠可以占上风,即使在嘈杂的开放量子系统在高温和远离量子平衡,尽管退相干的恶化效果。该系统由N个相互作用的量子粒子组成,它可以与环境相互作用并交换粒子。退相干的影响被一个简单的机制抵消,其中系统粒子被随机重置到一些标准的初始状态,例如用来自环境的粒子替换它们。我们提出了一个主方程,描述了这个过程,我们可以解决小N解析。如果我们改变相互作用强度和重置对退相干率,我们发现一个阈值,低于该阈值的平衡态是经典相关的,并在该阈值以上有一个参数区与真正的纠缠。
2005-12-23 quant-ph
Upper bounds on fault tolerance thresholds of noisy Clifford-based quantum computers
我们考虑了在量子线路中加入噪声以使其有效地经典模拟的可能性。在以前的作品中,这种方法已被用来获得容错阈值的上限-通常是通过识别一个特权资源,如纠缠门或非克利福德操作,然后推导出所需的噪声水平,使其“unobliged”。在这项工作中,我们考虑这种方法的扩展,噪音被添加到克利福德门太多,然后“通勤”,直到它集中在攻击非克利福德资源。虽然周围的通勤噪声并不总是简单的,我们发现,容易的情况下,可以确定在流行的容错建议,从而使更清晰的上限在这些情况下推导。例如,我们发现,如果我们把Knill的高阈值建议与在布洛赫球的$XY$平面中准备任何可能状态的能力结合在一起,那么不超过3.69%的每门误差噪声就足以使其成为经典,而Knill的伽马噪声模型的13.71%就足够了。这些界限已被推导出没有噪声被添加到电路的解码部分。在一个玩具例子中引入这样的噪声表明,本方法可以进一步优化,以产生更严格的边界。
2008-10-23 quant-ph
Entanglement Dynamics for Two Spins in an Optical Cavity---Field Interaction Induced Decoherence and Coherence Revival
本文研究了两个中性自旋粒子与单模光腔通过通常的磁相互作用耦合的量子关联。在光子相干态的假设下,我们得到了自旋极化方向平行和反平行的双自旋纠缠态。基于量子主方程,我们导出了含时的Clauser-Horne-Shimony-Holt(CHSH)型量子关联,并与已知的纠缠测度并发进行了比较.在双自旋单重态(被认为是系统的本征态之一)中,CHSH关联和并发度保持在它们的最大值,且与平均光子数无关,不随时间变化。在平均光子数较低的情况下,一般纠缠态的关联随时间呈周期性变化。当光子数增加到一定值时,振荡变得随机,相关性被抑制到Bell限以下,表明纠缠态的退相干。在高光子数限制下,相干性周期性地恢复,使得CHSH关联在与腔场周期相关联的特定时间点接近上限值
2017-07-04 quant-ph
The Persistent Quantum Bit
由于退相干无处不在的性质,量子计算所需的大型相干量子系统的构建仍然是一个诱人但难以捉摸的目标。量子纠错方案的最新进展给这一领域带来了新的希望,但到目前为止,文献中提出的码假设有限数量的错误和无错误的编码,解码和测量。我们研究了一个特定的情况下,没有这些假设,特别是,我们评估了一个计划,以保持一个单一的量子位对相位阻尼使用三量子位编码的基础上Shor。通过应用一种新的形式主义,它给出了简单的运营商的消相干和噪声逻辑门,我们发现存储的量子位的保真度作为时间的函数,包括消相干,不仅发生在存储过程中,而且在处理过程中。我们推广我们的结果,包括任何来源的错误,并推导出允许的退相干每时步的上限。物理上,我们的结果表明工程的人工亚稳态,通过反复纠错的可行性。
1996-04-26 quant-ph
Degeneracy Counting Quantum Algorithm using Decoherence
针对经典优化问题全局最优解计数的#P困难问题,开发基于CTPQ态的CTPQsd#量子算法,利用探针退相干与简并度的关系,通过小型探针测量实现高效计数,模拟验证了算法有效性。
2026-08-18 cs.LG quant-ph
A model for decoherence of entangled beauty
在$Υ(4S)$共振态产生的纠缠$B^0 \bar B^0$态的背景下,我们考虑了通常的量子力学时间演化的一个修改与耗散项,它只包含一个参数表示为$λ$和尊重完全的积极性。这样,在2粒子$B^0 \bar B^0$态的时间演化中引入了退相干效应,该退相干效应随着两个粒子之间的距离的增加而变得更强。虽然我们的时间演化模型具有2粒子系统的退相干,我们假设,在两个B介子之一的衰变后,产生的1粒子状态服从纯粹的量子力学时间演化。从双轻子事件的数据中,我们导出了$λ$的一个上界。我们还显示了$λ$是如何与所谓的"退相干参数" $ζ$,参数化中性味介子-反介子系统的退相干。
2001-05-16 hep-ph quant-ph
High-threshold topological quantum error correction against biased noise
量子信息可以免受退相干和其他错误的影响,但前提是这些错误足够罕见。为了使量子计算成为一种可扩展的技术,有必要制定能够容忍实际高错误率的量子纠错实用方案。在某些物理系统中,错误可能会表现出一种特征结构,可以仔细利用这种结构来提高纠错的效率。在这里,我们描述了一个方案的拓扑量子纠错,以保护量子信息从一个去相位偏置的错误模型,在这里我们结合了一个重复码的拓扑集群状态。我们发现,该计划容忍的错误率高达1.37%-1.83%,每个门,只需要在一个二维阵列的短程相互作用。
2013-12-12 quant-ph
Quantum memory optimisation using finite-horizon, decoherence time and discounted mean-square performance criteria
Australian National University(澳大利亚国立大学);University of Sydney(悉尼大学)
本文提出并扩展了量子存储器的优化准则,通过最大化退相干时间并关联有限时域与折扣均方偏差最小化,以提升有限时间区间内的量子信息保留性能。
2025-10-09 cs.SY eess.SY math.OC
An Upper Bound to the Number of Gates on Single Qubit within One Error-Correction Period of Quantum Computation
基于相干场驱动的量子拉比振荡的振幅行为,我们证明了在量子计算的一个纠错周期内,对任何单个量子比特进行逻辑运算的次数存在一个上界.我们引入一个参数来描述该数的最大值并估计其退相干极限。分析表明,量子逻辑门的一个普遍接受的错误率阈值限制参数到如此之小的数字,即使是容错Toffoli门的两倍,很难可靠地实现在一个纠错周期内。这一结果表明,设计可行的容错量子线路仍然是一项艰巨的任务。
2007-12-26 quant-ph
Group transference techniques for the estimation of the decoherence times and capacities of quantum Markov semigroups
量子信道的容量和退相干时间都量化了量子信息可以承受与其环境相互作用的退化的程度。然而,直接计算容量通常是难以处理的。最近的许多工作都集中在上界某些能力方面更容易处理的数量,如特定的规范从算子理论。与此同时,最近也有大量的进展,估计退相干时间的技术,从分析和几何,即使许多困难的问题仍然开放。在这篇文章中,我们介绍了一类连续时间的量子信道,我们称之为转移信道,这是通过表示理论建立从一个经典的马尔可夫核定义在一个紧群。我们研究两个子类的内核:Hörmander系统紧李群和有限群上的马尔可夫链。传递通道的示例包括去极化通道、去相位通道和作用于$d$量子位的集体退相干通道。提出的一些估计是新的,如随机交换子系统的通道。然后,我们扩展工具开发的高,Junge和LaRacuente在早期的工作转移估计的经典马尔可夫内核的转移通道,并以这种方式研究不同的非交换函数不等式。这篇文章的主要贡献是应用这种转移原理来估计各种容量以及估计纠缠打破时间,定义为第一次为该信道成为纠缠打破。此外,我们的估计举行非遍历信道,如集体退相干信道,一个重要的情况下,一直被忽视,因为缺乏技术。
2021-06-04 quant-ph
Optimal realistic attacks in continuous-variable quantum key distribution
量子密码协议通常通过假设潜在对手可以执行所有物理操作来分析,这一假设赋予了远远超过现有技术的能力。调整这一假设,以反映更现实的能力是一个有吸引力的前景,但只有一个严格的,定量的框架,将对抗性限制的协议的安全性和性能是合理的。研究了限制窃听者(Eve)进行相干攻击的能力对连续变量量子密钥分发(CV-QKD)安全性的影响。我们考虑了一个现实的攻击,在攻击过程中诱导的总退相干建模的高斯信道。基于我们的退相干模型,我们提出了一个最佳的混合攻击,它允许夏娃同时执行相干和个人攻击的组合。我们评估的渐进和可组合的有限大小的安全性外差CV-QKD协议对这种混合攻击的夏娃的退相干。我们表明,当退相干大于阈值,夏娃的最有效的策略是减少到个人的攻击。因此,如果我们愿意假设由记忆和集体测量引起的退相干足够大,则仅针对个体攻击来分析协议的安全性就足够了,这在密钥速率和最大安全传输距离方面都显着提高了CV-QKD的性能。
2018-11-13 quant-ph