Quantum logic gates with controllable and selective interaction for superconducting charge qubits via a nanomechanical resonator
在本文中，我们提出了一个方案，实现两个量子位逻辑门的可控和选择性的相互作用在一个可扩展的超导电路的电荷量子位。纳米机械谐振器被用作连接量子位的数据总线。指出利用数据总线可以实现量子比特之间的可控相互作用。结果表明，当系统中包含多个量子比特时，可以实现量子比特之间的选择性相互作用。
2008-03-30 quant-ph
Quantum Computing by Two-Dimensional NMR using Spin- and Transition-Selective Pulses
使用二维NMR的量子计算最近已被描述为使用标量耦合演化技术[J. Chem. Phys.，109，10603（1998）]。本文描述了利用选择性脉冲实现二维核磁共振量子计算。使用两个和三个量子位实现了许多逻辑门，其中一个额外的观察者自旋。实现了一些多合一门（或Portmanteau门）。Toffoli门（或AND/NAND门）和OR/NOR门在三个量子位上实现。Deutsch-Jozsa量子算法的一个和两个量子位，使用一个额外的工作量子位，也已经实现了使用选择性脉冲后，创建一个相干叠加态，在二维的方法。
2000-06-27 quant-ph
Further quantum-gate methods using selective displacement of trapped ions
我们考虑利用离子的状态选择性位移来设计囚禁离子的量子门。我们推广以前的工作，以治疗任意分离的陷阱。这需要估计库仑相互作用引起的非谐性的影响。我们表明，它的影响总是足够小，允许高保真度。特别地，该方法可以应用于同一阱中的两个离子。我们还表明，非相邻离子之间的门，因此Toffoli（三量子位控制非）门，可以实现。我们讨论了如何将该门应用于编码在无消相干子空间中的逻辑量子比特。|01>，|10>}，其中每对离子存储单个量子位。我们还建议替代自旋回波方法，以抑制不必要的条款的演变。
2004-02-06 quant-ph
Single qubit gates by selective excitation with Jump and Return sequences
我们讨论了使用硬脉冲和延迟序列的频率选择性旋转的实现。这些旋转适合于在核磁共振（NMR）量子计算机中实现单量子比特门，但也可以用于量子计算的其他相关实现中。我们还推导出用于实现硬脉冲中存在的适度的非共振效应的方法，并描述了一个简单的程序，用于实现硬180度旋转的两个自旋系统。最后，我们将展示如何将这两种方法相结合，以产生更准确的频率选择性旋转。
2006-09-28 quant-ph
Parallel selective nuclear spin addressing for fast high-fidelity quantum gates
由于它们的长相干时间，核自旋作为物理量子比特获得了相当大的关注。不同共振频率的核自旋之间的双量子比特门可以由电子自旋介导，通常采用一系列电子-核门。在这里，我们提出了一种不同的方法，灵感来自，但不限于，在钻石中的NV中心，并讨论可能的应用。为此，我们概括了外部电子自旋控制序列的核自旋初始化和超极化，以实现不同的核自旋通过电子自旋的同时控制。这种方法导致有效的纠缠门，与标准技术相比，当门时间受到与其他自旋的非共振耦合的限制时，门时间减少了50%以上，当门时间受到小的电子-核耦合的限制时，门时间减少了22%。
2021-01-25 quant-ph
Implementing efficient selective quantum process tomography of superconducting quantum gates on the IBM quantum processor
选择性量子过程层析成像（SQPT）的实验实现涉及在称为量子2-设计状态的一组特殊状态的帮助下计算过程矩阵的各个元素。然而，从量子2-设计态准备输入态以选择性地和精确地计算过程矩阵的期望元素所需的实验设置的数量仍然很高，因此在实验室中构建相应的幺正运算是一项艰巨的任务。为了减少实验的复杂性，我们在数学上重新制定了标准的SQPT问题，我们称之为改进的SQPT（MSQPT）方法。我们设计了广义量子线路来准备所需的输入态集，并制定了一个有效的测量策略，旨在最大限度地减少SQPT的实验成本。我们在IBM QX 2云量子处理器上实验演示了MSQPT协议，并选择性地表征了各种两量子位和三量子位量子门。
2021-07-15 quant-ph
Error-detected three-photon hyperparallel Toffoli gate with state-selective reflection
基于偏振光子与腔-氮-空位（NV）中心系统的界面，提出了一种用于三光子系统的误差检测超平行Toffoli（hyper-Toffoli）门。该超Toffoli门可以同时对三光子系统的偏振和空间模自由度（DoF）进行双Toffoli门操作，与仅在一个DoF中的两个独立的三光子系统相比，具有低退相干、缩短操作时间和较少的量子资源需求。基于探测器的预示机制，将非理想的腔-NV-中心相互作用转化为可探测的失效而不是失真，从而实现量子超Toffoli门的近单位保真度.通过循环使用这些过程，我们的超Toffoli门协议的效率得到了进一步提高。同时，通过实验参数对门的性能进行了评估，结果表明，在现有的实验技术条件下，该方法是可行的，为量子计算提供了一个很有前途的构建模块。
2022-06-15 quant-ph
Selective Noise Resistant Gate
在基于自旋的量子寄存器中实现对单个量子位的单独控制是一个不断增加的挑战，因为量子位谐振频率非常接近。目前的方案通常受到保真度和量子位选择性之间的固有权衡的影响。在这里，我们报告了一个新的方案，它结合了噪声保护的动态去耦和基于磁梯度的选择性，以提高保真度和选择性。在金刚石中具有单个氮空位中心的情况下，我们实验证明了保真度= 0.9 $\pm$ 0.02和50 kHz光谱带宽的量子门，这几乎比未受保护的带宽窄一个数量级。我们的方案将能够选择性地控制一个单独的氮空位量子位在一个相互作用的量子位阵列使用相对温和的梯度约1 mG/nm。
2020-09-08 quant-ph
Holonomic swap and controlled-swap gates of neutral atoms via selective Rydberg pumping
提出基于选择性里德伯泵浦和含时软控制的中性原子完整交换门快速实现方案，并扩展至三量子比特受控交换门，以抑制失谐与退相干。
2024-05-10 quant-ph
Narrowband composite two-qubit phase gates
我们提出了一种方法来构建复合双量子位门与窄带配置文件的自旋-自旋耦合。复合序列对自旋-自旋耦合的幅度和持续时间的变化具有选择性，并且可以用于具有大大减少的串扰的高选择性量子位寻址、量子逻辑光谱学和量子传感。
2022-06-28 quant-ph
Quantum cellular automata quantum computing with endohedral fullerenes
我们提出了一个计划，以执行通用量子计算使用全球寻址技术，适用于一个物理系统的内掺杂富勒烯。该系统由ABAB线性阵列的V族内面体掺杂的富勒烯。每个分子自旋位点由通过超精细相互作用耦合到电子自旋的核自旋组成。每个分子的电子自旋处于四重基态$S=3/2$。相邻的分子电子自旋通过磁偶极相互作用耦合。我们发现量子元胞自动机的全电子结构由于电子跃迁的简并性而失效。然而，我们可以构建一个量子元胞自动机量子计算架构使用这些分子通过编码的量子信息的核自旋，而使用电子自旋作为本地总线。我们推导出所需的NMR和ESR脉冲执行基本的元胞自动机操作，并获得一个粗略的品质因数的门操作的数量每消相干时间。我们发现，这个品质因数与其他物理量子计算机方案相比很好。我们认为，所提出的架构符合前四个Diplenzo标准，我们概述了各种路线，以满足第五个标准：量子位读出。
2002-10-30 cond-mat quant-ph
Selective nuclear-spin interaction based on a dissipatively stabilized nitrogen-vacancy center
目前实现核-核量子门的典型方法需要通过使用动态解耦技术来实现一系列电子-核量子门，由于室温下NV自旋的退相干和弛豫时间短，因此动态解耦技术在低温下实现。这种限制可以通过使用NV自旋的周期性重置作为两个核自旋之间相互作用的介质来克服[Chen，Schwarz和Plenio，119，010801（2017）]。然而，这种方法需要严格的耦合强度条件，这使得它不适用于异质量子门操作。在这里，我们开发了这个方案，通过使用射频（RF）场来控制不同的核自旋物种。NV中心的周期性重置保护核自旋免于NV自旋的退相干和弛豫。RF控制提供了在异质自旋之间具有高选择性和高保真度量子门以及通过在环境条件下使用核自旋传感器来检测核自旋的可能性。
2022-01-05 quant-ph
Buckyball Quantum Computer: Realization of a Quantum Gate
我们研究了由两个内嵌富勒烯分子组成的体系。我们发现该体系可以作为实现量子门的良好候选者。每个分子都包含一个带有自旋的原子，因此它们通过自旋偶极相互作用相互作用。我们表明，如果我们对每个包裹自旋施加静态和时间相关的磁场，可以实现相位门。我们已经评估了操作时间的$π$相位门，这是纳秒的顺序。我们对每个自旋的门时间的理论估计和实验退相干时间进行了比较。比较表明自旋弛豫时间远大于$π$门操作时间。因此，这表明，在退相干时间内，可以执行数千次量子计算操作。此外，通过对纠缠度的研究，我们对两量子比特系统的纠缠度也得到了很好的结果。这一发现为量子计算机的实现开辟了新的途径。
2005-10-31 quant-ph
Fast Quantum Computing with Buckyballs
我们已经发现，富勒烯分子中包裹的原子携带自旋，可以用于快速量子计算。我们描述了执行量子计算的方案，通过量子比特态的准备和两个量子比特的量子门的实现。当我们对每个被包裹的自旋施加一个静态磁场时，我们找到了制备量子态的理想设计。因此，在我们的系统中加入一个随时间变化的磁场，我们就可以进行相位门。与$π-$相位门相关的操作时间为$ns$的数量级。这一发现表明，在与$μs$成比例的退相干时间期间，我们可以执行数千次门操作。此外，在$π-$门之后出现的两量子比特状态的特征在于高度纠缠。这为实现快速量子计算开辟了新的途径。
2005-07-18 quant-ph
CNOT gates for fluxonium qubits via selective darkening of transitions
我们分析了磁通鎓电路的交叉共振效应，并研究了一种基于跃迁选择性暗化的双量子比特门方案。在这种方法中，两个微波脉冲在目标量子比特的频率下同时施加，其幅度之间具有适当的比率，以实现受控非操作。我们详细研究了相干门动力学和计算门误差。考虑到非酉效应，我们证明了低于$10^{-4}$的门误差对于现实的硬件参数是可能的。计算跃迁的长相干时间和通量的强非谐性促进了这个数字，这很容易阻止在栅极微波驱动期间激发到更高的激发态。
2022-09-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Selective recoupling and stochastic dynamical decoupling
提出了一种嵌入式选择性重耦合方法，该方法基于将Yamaguchi等人[quant-ph/0411099]最近提出的确定性选择性重耦合方案嵌入到随机动态解耦方法中的思想，例如最近提出的Pauli-random-error-correction-（PAREC）方案[Eur. J. D 32，153，quant-ph/0407262]。再耦合方案通过部分抑制不需要的相互作用使得能够在量子信息处理器中实现基本量子门。随机动力学解耦方法取消了很大一部分残余相互作用。因此，可靠的量子计算的时间尺度显着增加。数值模拟的条件两量子比特交换门和复杂的迭代量子算法。
2006-02-20 quant-ph
Scalable Neutral Atom Quantum Computer with Interaction on Demand: Proposal for Selective Application of Two-Qubit Gate
我们提出了一个可扩展的中性原子量子计算机，通过选择性的双量子比特门操作按需相互作用。原子被近场菲涅耳衍射光的晶格捕获，使得每个陷阱捕获单个原子。单量子比特门操作是通过施加到单个原子上的门控激光束来实现的。任意一对原子之间的双量子比特门操作是通过将这些原子发送到状态相关的光晶格并使它们碰撞来实现的，使得特定的双量子比特状态获得动力学相位。我们给出了相应的数值评估这些过程中，我们估计的上界的两个量子位门的操作时间和相应的门保真度。我们的建议是可行的冷原子气体，MEMS，纳米光刻，和光学的各个领域的现有技术。
2011-09-14 cond-mat.quant-gas quant-ph
Cavity State Manipulation Using Photon-Number Selective Phase Gates
大的可用希尔伯特空间和腔谐振器的高相干性使这些系统成为存储编码量子比特的有趣资源。然而，为了对该编码信息执行量子门，必须同时对振荡器的多个电平应用复杂的非线性操作。在这项工作中，我们介绍了选择性依赖于数字的任意相位（SNAP）门，它赋予不同的相位，每个Fock状态组件使用非共振耦合量子位。我们表明，SNAP门允许控制的量子相位校正不必要的相位演化由于克尔效应。此外，通过将SNAP门与振子位移相结合，我们获得了高保真度的单光子Fock态。仅仅使用这两个控件，就可以构建任意的酉操作，为在编码器编码的量子位上执行逻辑操作提供了一条可扩展的路径。
2015-03-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
Selective-Resonance-Based Quantum Entangling Operation on Qubits in Circuit QED
提出了一种在准色散区利用谐振腔辅助的超导量子比特的快速量子纠缠操作，该操作具有一种新的效应-由放大的量子比特态依赖的谐振腔跃迁频率产生的选择性谐振，以及所需量子拉比振荡和所不需量子拉比振荡之间的可调周期关系.这种操作不需要任何类型的驱动场和量子位之间的相互作用。更有趣的是，电荷量子比特的非计算第三激发态可以在缩短纠缠门的操作时间方面发挥重要作用。所有这些特性为在超导量子比特上实现比以前的方案快得多的量子纠缠门提供了一种有效的方法。
2014-03-01 quant-ph
Distributed Variational Quantum Optimisation by Entanglement-Selective Transport
Pawsey Supercomputing Research Centre（珀斯超级计算研究中心）
提出QESTO分布式变分量子算法，利用预共享Bell对实现图优化问题的分布式求解，无需非局域门，在瓦片匹配问题中优于分区QAOA。
2026-06-03 quant-ph
Enhancing Circuit Trainability with Selective Gate Activation Strategy
Yonsei University（延世大学）；Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学）
针对VQAs中可训练性与表达能力的权衡，本文在VQE中评估三类选择性门激活策略，发现基于参数大小的激活可改善收敛。
2025-03-17 cs.LG quant-ph
Selective darkening of degenerate transitions for implementing quantum controlled-NOT gates
我们提出了一个理论分析的选择性暗化方法实现量子控制非（CNOT）门。我们最近提出并演示的这种方法包括用与两个量子位之一共振的驱动场驱动两个横向耦合的量子位（量子位）。对于两个量子比特感受到的驱动场的特定相对振幅和相位，简并对中的两个跃迁之一变暗，或者换句话说，被有效的选择规则禁止。在这些驱动条件下，双量子位状态的演化实现了CNOT门。门的速度被发现是有限的耦合能量J，这是任何纠缠门的基本速度限制。数值模拟表明，在对应于0.48J和0.07J的门速度下，门保真度分别为99%和99.99%，并且随着门速度的降低而进一步增加。此外，还研究了高能级和弱非谐性的影响，以及该方法对多量子比特系统的可扩展性。我们的结论是，在所有这些方面，这种方法是有竞争力的现有方案产生纠缠，与适用于量子比特在固定频率下工作（无论是通过设计或利用相干甜蜜点），并具有简单的微波操作的附加优势。
2012-07-23 cond-mat.supr-con quant-ph
Fast microwave-driven two-qubit gates between fluxonium qubits with a transmon coupler
QuTech and Kavli Institute of Nanoscience, Delft University of Technology（代尔夫特理工大学量子技术与卡弗里纳米科学研究所）；Netherlands Organization for Applied Scientific Research (TNO)（荷兰应用科学研究组织（TNO））；Quantum Engineering Centre for Doctoral Training, H. H. Wills Physics Laboratory and Department of Electrical and Electronic Engineering, University of Bristol（布里斯托大学量子工程博士培训中心、H.H.威尔斯物理实验室及电气与电子工程系）
本研究通过精心设计的微波驱动脉冲，实现了一个高保真度的回旋子量子比特间两个量子比特门，展示了快速频率选择性纠缠门的实现方法。
2025-04-22 quant-ph
Implementing quantum logic operations, pseudo-pure states and the Deutsch-Jozsa algorithm using non-commuting selective pulses in NMR
我们实验证明了选择性脉冲在核磁共振进行量子计算的有用性。已经提出了三种基于选择性脉冲激发的不同技术来制备处于赝纯态的自旋系统。我们描述了新的“portmanteau”门的设计使用水平人口的选择性操纵。给出了Deutsch-Jozsa算法在两量子比特和三量子比特量子计算机上的选择脉冲实现。
2000-02-05 quant-ph
Exact solutions for time-optimal control of spin I=1 by NMR
本文用NMR研究了自旋I=1的四极核的时间最优控制问题。与基于选择性脉冲的传统方法相比，该控制使用由自由演化间隔分隔的非选择性脉冲来实现。利用Cartan分解，得到求控制场参数的方程组。对重要的单量子门（选择性旋转和量子傅里叶变换）找到了部分时间最优解，并观察到最小实现时间与门的全局相位的强相关性。最小时间的解析值与数值结果一致。
2015-06-04 quant-ph
A cavity-mediated reconfigurable coupling scheme for superconducting qubits
Pritzker School of Molecular Engineering, University of Chicago（芝加哥大学普里茨克分子工程学院）；Institute of Applied Physics, Seoul National University（首尔国立大学应用物理研究所）；NextQuantum Innovation Research Center, Seoul National University（首尔国立大学NextQuantum创新中心）；Department of Physics and Astronomy, Seoul National University（首尔国立大学物理与天文学系）
本文提出了一种基于谐振腔的可重构耦合方案，通过动态调整量子比特间的相互作用，实现高保真度的量子门操作，为超导量子处理器提供了增强的交互灵活性。
2026-02-09 quant-ph
Floquet-engineered fast SNAP gates in weakly coupled circuit-QED systems
针对弱耦合高相干超导腔中SNAP门速度受色散频移限制的问题，提出通过边带相互作用放大型色散耦合结合Floquet系统最优控制的快速高保真SNAP门协议，并用微扰理论与模拟验证，拓展了最优控制的应用范围。
2025-10-01 quant-ph
Conditional Quantum Dynamics and Logic Gates
量子逻辑门提供了条件量子动力学的基本例子。它们可以构成一般量子信息处理系统的基本组成部分，这些系统最近被证明具有许多有趣的非经典性质。本文描述了一种简单的量子逻辑门--量子受控非门，并分析了它的一些应用。我们讨论了两种可能的物理实现的门，一个基于拉姆齐原子干涉法和其他的两个子系统进行偶极-偶极相互作用的光共振的选择性驱动。
1995-03-24 quant-ph
Stabilizing entanglement via symmetry-selective bath engineering in superconducting qubits
巴斯工程，利用耦合到量子系统中的损耗模式来产生非平凡的稳态，是一个诱人的替代门和测量为基础的量子科学。在这里，我们证明了耗散稳定的两个超导transmon量子比特之间的纠缠在一个选择性的方式。我们利用工程对称性的耗散环境，以稳定的目标贝尔状态，我们进一步证明了抑制贝尔状态的相反对称性，由于奇偶选择规则。这种实现是资源高效的，实现了稳态保真度$\mathcal{F} = 0.70$，并且可扩展到多个量子位。
2015-11-02 quant-ph
Selective spin coupling through a single exciton
我们提出了一种新的方案，通过离域的单激子态，通过点间Foerster相互作用形成的相邻半导体量子点中的两个自旋量子比特之间的条件相位门。我们考虑两个共振量子点，每个量子点包含一个多余的导带电子，其自旋体现了量子位。我们证明了两个量子比特的门，和任意的单量子比特旋转，可以实现与当前的半导体和激光技术的高保真度。
2004-10-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Method for implementation of universal quantum logic gates in a scalable Ising spin quantum computer
我们提出了一个可扩展的固态伊辛自旋量子计算机的通用量子门的实现协议的任意叠加的量子态。自旋链由1/2相同的自旋组成，相邻自旋之间存在伊辛相互作用。自旋的选择性激发由外部磁场的梯度提供。协议是由矩形射频脉冲构建的。相位和不必要的过渡所造成的概率误差被最小化，并计算数值。
2002-12-11 quant-ph
Suppressed crosstalk between two-junction superconducting qubits with mode-selective exchange coupling
固定频率的量子比特可能会受到永远在线的相互作用的影响，从而抑制独立控制。在这里，我们解决这个问题，通过实验证明了超导体系结构使用量子位，包括两个电容并联约瑟夫森结串联连接。历史上被称为可调谐耦合量子位（TCQ），这种双结量子位支持具有不同频率和空间对称性的两种模式。通过选择性地只耦合一种类型的模式，并使用其他作为我们的计算基础，我们大大抑制了数据模式之间的串扰，同时允许全微波双量子比特门。
2021-11-22 quant-ph
Experimental implementation of quantum gates through actuator qubits
通用量子计算需要在量子寄存器上实现任意控制操作。在大多数情况下，这是通过外部控制场选择性地作用于每个量子位来驱动单量子位操作来实现的。结合包含量子位之间的相互作用的漂移哈密顿算子，这允许实现任何所需的门操作。在这里，我们展示了一个替代方案，不需要对所有量子位进行本地控制：我们间接地在一组目标量子位上实现一个和两个量子位的门操作，通过直接控制的致动器量子位上的门与耦合致动器和目标量子位的漂移哈密顿量的组合。实验进行核自旋，使用射频脉冲作为门操作和磁偶极耦合的漂移哈密顿量。
2014-05-28 quant-ph
Microoptical Realization of Arrays of Selectively Addressable Dipole Traps: A Scalable Configuration for Quantum Computation with Atomic Qubits
我们实验证明了新的结构，实现登记册的原子量子位：我们陷阱中性原子在一维和二维阵列的远失谐偶极陷阱通过聚焦红色失谐激光束与微制造阵列的微透镜。我们能够有选择地解决个别陷阱网站，由于他们的大横向分离125 μ m。我们初始化并读取各个站点的不同内部状态。我们还创建了两个交错设置的陷阱阵列与可调的分离，所需的许多建议实施的量子门操作。
2002-08-14 quant-ph
Pulse-controlled quantum gate sequences on a strongly coupled qubit chain
我们提出了一个选择性的动态解耦方案上的永久耦合的量子位链与XX型相互作用，这是能够动态抑制链中的任何耦合，通过施加序列的本地脉冲的个人量子位。我们证明，高保真的单和双量子位门可以通过这个过程来实现，并且可以通过单独的脉冲控制来实现门的序列。我们讨论了我们的模型的适用性和物理限制，特别是强耦合超导磁通量子比特。由于动态修改通量量子位之间的耦合具有挑战性，因此它们是我们方法的自然候选者。
2015-10-16 quant-ph
Soft Quantum Control for Highly Selective Interactions among Joint Quantum Systems
我们提出了一个量子控制方案，旨在相互作用的系统，使其近共振成分之间的高度选择性耦合。我们的协议实现了交互强度的时间控制，并自动地将其打开和关闭。这种软时间调制显著抑制了相互作用中的非共振贡献。在我们的方法的应用中，我们表明，它使我们能够执行一个有效的行波近似在一个广泛的参数制度，消除侧峰在量子传感实验，并选择性高保真纠缠门的核自旋与关闭频率。我们将我们的理论应用于金刚石中的氮空位中心，并证明了在强微扰存在下检测弱电子-核耦合的可能性。
2018-08-03 quant-ph
Universal and deterministic manipulation of the quantum state of harmonic oscillators: a route to unitary gates for Fock State qubits
我们提出了一个简单的量子线路，它允许对受限谐振子的量子态进行普适的和确定性的操纵。该方案是基于与辅助三能级系统和一个经典的外部驱动源的参考振荡器的选择性相互作用，并使任何Fock态的幺正操作，二乘二。一个电路等效于Fock态量子位上的单个量子位酉逻辑门。类似协议的序列允许对谐振子量子态进行完全的、确定性的和与状态无关的操纵。
2004-11-10 quant-ph
One-step implementation of multiqubit phase gate with one control qubit and multiple target qubits in coupled cavities
我们提出了一个一步实现多量子位控制相位门的方案，即在耦合腔阵列中，一个量子位同时控制多个三能级原子。选择性的量子比特-量子比特耦合是通过消除原子激发态和光子态来实现的，而控制量子比特和任意目标量子比特之间所需的相移可以通过适当地选择外场参数来实现。此外，有效的模型对退相干是鲁棒的，因为在门操作期间，原子和场模式都没有被激发，从而向可扩展的量子计算网络迈出了有用的一步。
2014-02-04 quant-ph
Site-selective quantum control in an isotopically enriched 28Si/SiGe quadruple quantum dot
硅自旋量子比特是一种有前途的量子计算平台，提供长的相干时间、小的器件尺寸以及与工业支持的器件制造技术的兼容性。近年来，高保真度的单量子比特和双量子比特操作已经在Si中得到了证实。在这里，我们展示了相干自旋控制的四重量子点使用同位素富集28 Si制造。我们调整的基态电荷配置的四重点下降到单电子制度，并展示了可调interdot隧道耦合高达20 GHz，这使得交换为基础的两个量子位门操作。在磁场梯度中使用电偶极自旋共振实现了位点选择性单自旋旋转。我们在270 ns内在两个相邻自旋之间执行谐振CNOT门。
2019-03-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Modularization of multi-qubit controlled phase gate and its NMR implementation
量子线路网络是实现一定计算任务的电路集合。多量子比特控制的相移是量子门的重要组成部分，处于量子线路网络的中心。本文将经典计算机体系结构中的模块化构造方法应用到量子计算机中，给出了多量子比特相位门的递归实现。受控相移门的这种实现在实现某些量子算法时是方便的。我们在一个三量子位的核磁共振量子系统中实验实现了这种模块化的多量子位控制相位门。该网络在核磁共振技术中用选线脉冲进行了实验验证。该程序具有简单和易于实施的优点。
2004-11-24 quant-ph
Noise-resilient Quantum Computing with a Nitrogen-Vacancy Center and Nuclear Spins
为了量子信息处理的目的而选择性地控制量子寄存器中的量子位代表了固态系统中的密集自旋系综的关键挑战。在这里，我们提出了一个协议，实现了一套完整的选择性的单和双量子位门的核自旋在这样一个合奏钻石促进附近的NV中心。该协议抑制核间相互作用以及NV中心和系综的其他自旋之间的不必要的耦合，以实现量子门的结晶度远远超过99%。值得注意的是，我们的方法可以应用于弱耦合，远距离，自旋，因此代表了一个可扩展的程序，利用钻石中核自旋的特殊性质作为强大的量子存储器。
2016-09-20 quant-ph
Optically controlled phase gate and teleportation of a controlled-NOT gate for spin qubits in quantum dot-microcavity coupled system
在线性光学操纵、单光子、纠缠光子对、光子测量和经典通信的辅助下，提出了一种利用光学微腔中的量子点实现双自旋量子比特相位门和两个电子自旋之间的CNOT门从作用于本地量子比特到作用于远程量子比特的隐形传态方案.该方案是基于自旋选择性光子反射从腔和实现在一个确定性的方式通过顺序检测光子和单量子位旋转的单电子自旋在自组装GaAs/InAs量子点。该方案的可行性评估表明，高的平均结晶度的门是可以实现的弱耦合制度时，侧漏和腔损耗低。该方案为远距离量子通信、分布式量子计算和构建远程量子信息处理网络开辟了广阔的前景。
2013-06-20 quant-ph
Deterministic CNOT gate and entanglement swapping for photonic qubits using a quantum-dot spin in a double-sided optical microcavity
提出了一种确定性和可扩展性的方案，利用量子点（QD）自旋在双面光学微腔中构造两量子比特的受控非（CNOT）门，实现光子量子比特之间的纠缠交换.该方案是基于自旋选择性光子从腔的反射，可以实现在一个非破坏性和预示的方式。我们评估该计划的可行性，并表明该计划可以在弱耦合和强耦合制度。该方案为长距离光量子通信和分布式量子信息处理开辟了广阔的前景。
2013-09-02 quant-ph
Towards quantum error correction with two-body gates for quantum registers based on nitrogen-vacancy centers in diamond
Universität Ulm（乌尔姆大学）
针对金刚石NV中心量子计算硬件，提出确定自适应XY序列生成两体门最优执行时间的方法，平衡保真度与速度，并利用核自旋环境实现色心寄存器内的量子纠错编码。
2025-03-03 quant-ph
Experimental demonstration of selective quantum process tomography on an NMR quantum information processor
我们提出了第一个NMR实施方案的选择性和有效的量子过程层析成像没有辅助。我们推广这个计划，使它可以有效地实现只使用一组测量涉及产品运营商。该方法允许我们估计的任何元素的量子过程矩阵所需的精度，提供了一组量子态可以有效地制备。与标准的选择性和有效的量子过程层析成像相比，我们的改进技术需要更少的实验资源，因为它利用NMR测量的特殊性质，允许我们通过一组限制性的子系统测量来计算过程矩阵的特定元素。为了证明我们方案的有效性，我们实验性地对对应于“无操作”的过程进行层析成像，控制非门（CNOT）和控制阿达玛门在双量子位NMR量子信息处理器上的应用。
2018-02-08 quant-ph
Quantum computation with quantum-dot spin qubits inside a cavity
利用嵌入微腔中的量子点的导带电子自旋量子比特，通过双通道拉曼相互作用实现了通用的量子门。所有的门操作是独立的腔模式状态，\emph{i.e.}，不敏感的热腔场。单独寻址和腔介导的相互作用的有效开关在这里是直接可能的。同时，门操作也可以并行进行。选择性量子比特所需相互作用的简单实现使得当前方案更适合于可扩展的量子计算。
2007-12-19 quant-ph
Universal quantum gates by nonadiabatic holonomic evolution for the surface electron
本文提出在表面电子系统中利用非均匀磁场耦合Rydberg态与自旋态，通过非绝热完整演化实现高保真度任意受控U门，为二维平台量子计算提供鲁棒方案。
2023-10-29 quant-ph
Fast universal quantum gates on microwave photons with all-resonance operations in circuit QED
电路量子电动力学（QED）中超导量子比特上的斯塔克位移在以前的工作中被用来在超导谐振器上构造通用量子纠缠门。它是色散区中谐振器和量子比特之间的二阶耦合效应，这导致量子比特上的缓慢状态选择旋转。本文提出了两种在多个超导谐振器耦合到一个超导量子点构成的微波-光子量子处理器中的超导谐振器上构造快速通用量子门的方案，即在两个微波-光子谐振器上构造受控相位（c相位）门和在两个微波-光子谐振器上构造受控相位门在三个谐振器上的（cc-相位）门，采用量子谐振操作，而没有任何驱动场。与以往的工作相比，我们的通用量子门在理论上具有更高的量子效率和更短的操作时间。数值模拟结果表明，我们的c相门的保真度为99.57%，在约38.1 ns和我们的cc相门的保真度为99.25%，在约73.3 ns。
2015-03-11 quant-ph
High-fidelity iSWAP gate with Double Transmon Coupler
University of Massachusetts, Lowell（马萨诸塞大学洛厄尔分校）；RTX BBN Technologies（RTX BBN科技公司）；University of Colorado, Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）；National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院）；Air Force Research Laboratory（空军研究实验室）；Northwestern University（西北大学）
本文利用双超导谐振子耦合器实现高保真iSWAP门，通过鲁棒相位估计校准非交换误差项，达到99.827%的门保真度。
2026-04-29 quant-ph
Regaining a spatial dimension: Mechanically transferrable two-dimensional InAs nanofins grown by selective area epitaxy
报道了一种利用介质模板选择区域外延生长具有确定长度、宽度和高度的矩形InAs纳米鳍的方法。这些独立的纳米鳍可以被转移以平放在单独的衬底上用于器件制造。一个关键目标是重新获得与纳米线相比的器件设计的空间维度，同时保留自下而上外延生长的优点。转移的纳米鳍被制成具有多个接触的器件，用于霍尔效应和四端电阻研究，以及用于密度控制的全局背栅和纳米级局部顶栅。霍尔研究给出了一个三维电子密度$2.5~-~5 \times 10^{17}$ cm $^{-3}$，对应于一个近似的表面积累层密度$3~-~6 \times 10^{12}$ cm $^{-2}$，以及同意与以前的研究InAs纳米线。在温度高达$20$ K时，我们获得了高达$1200$ cm $^{2}$ /Vs的霍尔迁移率，高达$4400$ cm $^{2}$ /Vs的场效应迁移率和清晰的量子干涉结构。我们的器件显示出制造成具有多个欧姆接触、局部栅极和可能的其他功能元件（例如，图案化的超导体接触，这可能使它们成为未来量子信息应用的有吸引力的选择。
2019-06-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Independent, extensible control of same-frequency superconducting qubits by selective broadcasting
实现大规模量子信息处理器的一个关键因素是能够经济地使用量子位控制硬件。我们展示了一种可扩展的策略，用于在具有表面代码兼容连接性的电路QED芯片中重用相同频率transmon量子比特上的控制硬件。矢量开关矩阵使得能够选择性地将输入脉冲广播到多个transmons，其中每个transmons具有单独定制的脉冲求积，以根据需要最小化泄漏对弱非谐波量子比特的影响。使用随机基准测试，我们比较了多个广播策略，每个都通过了单量子比特门的表面代码错误阈值。特别是，我们引入了一个选择性广播控制策略，使用五个脉冲原语，它允许独立的，同时Clifford门的任意数量的量子位。
2015-08-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Engineering Non-Gaussian Bosonic Gates through Quantum Signal Processing
Simon Fraser University（西蒙菲莎大学）
本文提出利用量子信号处理技术在混合qumode-qubit系统上工程化非高斯门，实现高精度、固定时间的SNAP门替代方案，并拓展至纠缠qudit、猫态生成及非酉操作。
2026-09-15 quant-ph
Quantum gates by resonantly driving many-body eigenstates, with a focus on Polychronakos' model
在许多量子比特上进行精确的、非平凡的量子操作在实验上是具有挑战性的。与将较大的幺正元编译成2-qubit门序列的标准方法相反，我们提出了一种关于哈密顿控制场的协议，该协议在强耦合多体量子系统中实现了高度选择性的多qubit门。我们利用共振驱动的选择性交换只有2出$2^N$本征态的一些背景哈密顿量，并讨论了一个基础变换，本征门，这使得这个操作相关的计算基础。后者有第二个用途作为哈恩回声撤销的动力学阶段，由于背景哈密顿。我们发现，这种协议的错误与门时间成正比，如$t^{-2}$，但随着量子比特数N的增加，协议变得低效。该框架的背景下，首先描述的Polychronakos的自旋链模型，我们表明，早期的解决方案的方法自然会产生一个本征门的数值测试。我们的技术可能是独立的利益驱动多体系统的理论。
2019-01-18 cond-mat.stat-mech quant-ph
High-fidelity superconducting quantum processors via laser-annealing of transmon qubits
在保持高保真度量子门的同时缩放量子比特的数量仍然是量子计算的关键挑战。目前，具有>50个量子比特的超导量子处理器是活跃可用的。对于这样的系统，固定频率的传输是有吸引力的，由于其长的相干性和抗噪性。然而，由于精确的相对频率要求，缩放固定频率架构具有挑战性。在这里，我们采用激光退火来选择性地将transmon量子比特调谐到所需的频率模式。对数百个退火量子位的统计表明，经验调谐精度为18.5 MHz，对量子位相干性没有可测量的影响。我们在一个调谐的65量子位处理器上量化了门误差统计，其中位两量子位门保真度为98.7%。基线调谐统计产生4.7 MHz的频率-等效电阻精度，足以用于超过1000量子位水平的高产率缩放。展望未来，我们预计选择性激光退火将在缩放固定频率架构中发挥核心作用。
2020-12-15 quant-ph
