法拉第镜上的量子比特

量子密码学的“即插即用”系统

``Plug and play'' systems for quantum cryptography

提出了一种基于法拉第镜的时分复用干涉仪，并将其应用于量子密钥分发。干扰脉冲遵循完全相同的空间路径，确保非常高的稳定性和自平衡。法拉第镜的使用自动补偿了传输光纤中的任何双折射效应和偏振相关损耗。第一个实验结果表明，一个23公里长的干涉仪的条纹可见度为0.9984，基于安装的电信光纤。

用于完美量子比特传输、镜像和计算的全局控制量子线

Globally controlled quantum wires for perfect qubit transport, mirroring and computing

预期在许多量子计算机实现中将需要量子线（q线）来传输量子信息。在这里，我们描述了一种新的设计的q线与完美的传输使用均匀耦合的伊辛自旋链受到全球（严格施加）脉冲。除了允许单个量子比特的完美传输外，该设计还可以在导线内产生多重编码量子比特的完美“镜像”。我们进一步利用这种全局脉冲产生的完美镜像操作作为“时钟周期”，对这些多重编码的量子比特进行通用量子计算。我们演示了单量子位和双量子位量子逻辑门的操作，并表明只需要$N-1$完整的镜像周期就可以在q线内编码的$N$量子位上执行量子傅里叶变换。

超导量子比特中的局域几何相位和量子态层析

Local Geometric Phase and Quantum State Tomography in a Superconducting Qubit

我们研究了Aharonov-Bohm磁通穿过的超导量子比特的量子态重构，特别关注局部几何相位。介绍了一种状态重建方案，适当考虑了法拉第感应定律产生的局部几何相位。我们的方案是基于三个互补量的测量，即额外的电荷和两个本地电流。通过对时间反演对称性和法拉第定律的解释，我们证明了在规范的选择上，完全的密度矩阵可以被无歧义地重建。这个过程清楚地表明，量子法拉第效应在涉及Aharonov-Bohm通量的量子系统的动力学中起着至关重要的作用。

用于最佳量子通信的$2N$量子比特“镜像态”

$2N$ qubit "mirror states" for optimal quantum communication

我们引入了一种新的真正的2N量子比特态，称为“镜像态”，具有有趣的纠缠特性。著名的Bell态和团簇态是这些“镜像态”的一个特例，分别为N=1和N=2。它可以用$SWAP$和多路控制相移操作实验实现。在建立了适用于各种量子和经典信息通信协议的状态的一般条件后，证明了该状态可以最优地实现任意N比特态的量子隐形传态算法，并以所有可能的方式实现量子信息分裂.关于超密集编码，可以通过仅发送N个量子比特并消耗N个比特的纠缠来发送2N个经典比特。显式比较的镜像状态与重排的N贝尔对和线性集群状态被认为是这些量子协议。我们还表明，镜像状态比重排的贝尔对更强大的一类碰撞退相干。

线性寄存器中量子态的镜像反转

Mirror Inversion of Quantum States in Linear Registers

线性量子寄存器中的数据传输可以通过预先设计但不动态控制的量子位间耦合来显著简化。我们将展示如何实现镜像反转的寄存器的状态在每个激励子空间相对于该寄存器的中心。我们的构造特别吸引人，因为它不需要对单个量子比特间的相互作用进行动态控制。然而，如果相互作用的单独控制是可用的，则可以对寄存器中的量子位的任何子串执行镜像反转操作。在这种情况下，镜像反转的序列可以生成所涉及的量子位的量子态的任何排列。

Generation of entangled matter qubits in two opposing parabolic mirrors

We propose a scheme for the remote preparation of entangled matter qubits in free space. For this purpose, a setup of two opposing parabolic mirrors is considered, each one with a single ion trapped at its focus. To get the required entanglement in this extreme multimode scenario, we take advantage of the spontaneous decay, which is usually considered as an apparent nuisance. Using semiclassical methods, we derive an efficient photon-path representation to deal with this problem. We also present a thorough examination of the experimental feasibility of the scheme. The vulnerabilities arising i…

Mirror, mirror: Landau-Zener-Stuckelberg-Majorana interferometry of a superconducting qubit in front of a mirror

We investigate the Landau-Zener-Stuckelberg-Majorana interferometry of a superconducting qubit in a semi-infinite transmission line terminated by a mirror. The transmon-type qubit is at the node of the resonant electromagnetic (EM) field, hiding from the EM field. "Mirror, mirror" briefly describes this system, because the qubit acts as another mirror. We modulate the resonant frequency of the qubit by applying a sinusoidal flux pump. We probe the spectroscopy by measuring the reflection coefficient of a weak probe in the system. Remarkable interference patterns emerge in the spectrum, which c…

镜像对称量子比特态的最大保真度重传

Maximum Fidelity Retransmission of Mirror Symmetric Qubit States

本文讨论了当已知原量子态是某个特定集合的一个成员时，由单次测量结果最优重建一个量子态的问题。这个过程的一个合适的品质因数是保真度，它是我们根据测量结果构建的状态被随后的测试发现与原始状态匹配的概率。我们考虑一组三个镜像对称量子比特态的保真度的最大化。与前面的例子相比，我们发现，最小化错误识别状态的概率的策略通常不会最大化保真度。

一维超导量子比特阵列在镜前的可伸缩集体兰姆位移

Scalable collective Lamb shift of a 1D superconducting qubit array in front of a mirror

我们从理论上研究了在一维几何结构中，由N个传输子量子比特通过传输线耦合实现的人造原子之间的共振偶极-偶极相互作用（RDDI）。与原子的情况类似，RDDI来自非激发模的虚光子交换，并引起所谓的集体兰姆位移（CLS）。为了探测这种位移，我们有效地将传输线的一端设置为反射镜，并从另一端检查探测场的反射谱。我们的计算表明，当一个量子比特被放置在由入射波和反射波形成的驻波的节点处时，即使它被认为是与场解耦的，它也会导致位于其他地方的共振量子比特的光谱轮廓中的大的能量分裂。这直接表明虚光子过程的相互作用，并明确证明了CLS。我们进一步推导出一个主方程来描述系统，它可以考虑到参与量子比特的失配和退相效应。我们的计算还展示了原子态的超辐射和亚辐射性质，以及当涉及更多量子比特时CLS如何缩放。

Scalable randomized benchmarking of quantum computers using mirror circuits

The performance of quantum gates is often assessed using some form of randomized benchmarking. However, the existing methods become infeasible for more than approximately five qubits. Here we show how to use a simple and customizable class of circuits -- randomized mirror circuits -- to perform scalable, robust, and flexible randomized benchmarking of Clifford gates. We show that this technique approximately estimates the infidelity of an average many-qubit logic layer, and we use simulations of up to 225 qubits with physically realistic error rates in the range 0.1-1% to demonstrate its scala…

使用物理上相隔35米的干涉仪的非定域双光子关联

Non-local two-photon correlations using interferometers physically separated by 35 meters

给出了量子关联的一个实验演示。在704和1310 nm的波长的能量和时间纠缠的光子产生的KNbO3中的参数下转换，并通过光纤发送到一个块光（704 nm）和全光纤迈克尔逊干涉仪（1310 nm），分别。两个干涉仪相距35米。在光纤干涉仪中使用法拉第镜，可以自动补偿光纤中的所有双折射效应。我们获得了高达95%的双光子条纹，其中一个可以预测8个标准偏差的贝尔不等式的违反。法拉第镜干涉仪的良好性能和自动对准功能显示了它们在未来测试贝尔不等式的潜力，以检查长距离量子相关性。

法拉第光学控制量子点自旋中从拉比振荡到绝热布居转换的交叉

Crossover from Rabi oscillations to adiabatic population switching in the Faraday optical control of quantum dot spins

通过研究法拉第几何中受激拉曼跃迁的斯塔克位移振荡，揭示了从拉比振荡到绝热布居转换的连续交叉机制，并利用Landau-Zener-Stückelberg干涉实现了阶梯式布居反转。

Qubit Motion as a Microscopic Model for the Dynamical Casimir Effect

The generation of photons from the vacuum by means of the movement of a mirror is known as the dynamical Casimir effect (DCE). In general, this phenomenon is effectively described by a field with time-dependent boundary conditions. Alternatively, we consider a microscopic model of the DCE capable of reproducing the effect with no time-dependent boundary conditions. Besides the field, such a model comprises a subsystem modeling the mirror's internal structure. In this work, we study the most straightforward system for the mirror: a qubit moving in a cavity and coupled to one of the bosonic mode…

量子模拟实验：单离子及其镜像的光干涉

Quantum simulating an experiment: Light interference from single ions and their mirror images

我们通过引入用于相干光-物质相互作用的数字量子模拟方法来拓宽量子计算的应用范围：我们模拟了一个实验，其中来自单个离子的发射光干扰其镜像[Reynner et.例如，Nature 431，495（2001）]。利用量子模拟软件q1 tsim，我们精确地再现了实验上观察到的干涉图样，并给出了反射镜位置对离子自发发射率的影响。为了最小化所需的量子位数，我们实现了量子位重新初始化技术。我们表明，在原子和量子物理学的复杂实验的数字量子模拟是可行的，不超过7个量子位，这是先进的量子计算平台触手可及的设置。

耗散光机械腔系统中镜面运动的量子比特辅助压缩

Qubit-assisted squeezing of the mirror motion in a dissipative optomechanical cavity system

我们研究了一个由囚禁在耗散光机械腔中的原子系综和微扰耦合组成的混合系统。结果表明，这样的混合系统是非常适合于产生稳态压缩的镜子运动在长时间限制下的未解决的边带制度。基于主方程和协方差矩阵的方法，我们详细讨论了各自的压缩效应，发现在这两种方法中，通过绝热消除高耗散腔模来简化系统动力学是非常有效的。在主方程方法中，我们发现压缩是冷却过程的结果，并且对机械模的热涨落具有鲁棒性。而在协方差矩阵法中，我们可以近似地从简化的动力学方程得到稳态机械位置方差的解析结果。最后，我们比较了这两种不同的方法，发现它们是完全等价的平稳动态。该方案对于可能的涉及机械压缩的超精密量子测量具有重要意义。

带噪声镜像反转自旋链的图态生成

Graph state generation with noisy mirror-inverting spin chains

我们研究了噪声对利用镜像反转自旋链的图态生成方案的影响。在该方案中，自旋链被反复用作纠缠总线（EB）来产生多体纠缠。我们考虑的噪声模型包括该EB的每个自旋暴露于独立的局部噪声，这降低了EB的能力。在这里，我们专注于量化它作为单量子位通道和作为两量子位纠缠门的中介的性能，因为这些是使用EB生成图形状态所必需的基本操作。特别地，对于单量子比特的情况，我们数值计算平均信道保真度以及信道是否变成纠缠破坏，即，消除了所传送的量子位可能与其他外部量子位具有的任何纠缠。我们发现，无论是局域衰变还是退相噪声都不会引起纠缠破缺。这是在对比本地的热和去极化噪声，我们确定一个临界长度和临界噪声耦合，分别在纠缠断裂发生。局部去极化噪声的临界噪声耦合被发现表现出幂律依赖于链长。对于两个量子比特，我们类似地计算平均门保真度，以及是否保持该门产生纠缠的能力。用于构建五量子比特线性簇状态和Greenberger-Horne-Zeilinger状态的这些噪声门的级联指示可以容忍用于图形状态生成的噪声水平受到严格约束。

验证三个量子比特配置的不对称性

Certifying asymmetry in the configuration of three qubits

通过构建线性见证者验证三个量子比特态配置的不对称性，利用数值优化发现最不对称配置在布洛赫球上形成直角不等边三角形。

Bloch球上任意镜像对称分布的克隆：最优性证明和实用光子学实现的建议

Cloning of arbitrary mirror-symmetric distributions on Bloch sphere: Optimality proof and proposal for practical photonic realization

我们研究了能优于普适克隆的态相关量子克隆。这可以通过使用关于待克隆的给定量子态的一些先验信息来实现。具体地说，我们提出了量子最优镜像相位协变克隆的推广和光学实现，它是指泡利Z算子的期望值的模已知的量子比特集的最优克隆。我们的结果可以应用于Bloch球上任意镜像对称分布的量子比特的克隆，包括特殊情况下的普适克隆和相位协变克隆。我们表明，克隆是最优的，通过调整我们以前的最优性证明轴对称克隆[物理学评论82，042330（2010）]。此外，我们提出了一个光学实现的最佳镜像相位协变1到2克隆的量子位，其中成功克隆的平均概率从1/6到1/3取决于先验信息的一组量子位被克隆。量子比特由I型自发参量下转换产生的光子的偏振态表示。该方案是基于两个光子的干涉的非平衡偏振相关的分束器具有不同的垂直和水平偏振分量的分束比和额外的应用程序的前馈通过普克尔斯盒。仔细研究了所提出的设置的实验可行性，包括各种缺陷和损失，包括：（i）在I型自发参量下转换中产生纠缠光子对的有限效率，（ii）选择不平衡分束器的各种分束比的影响，（iii）常规和单光子鉴别探测器的应用，（iv）暗计数和探测器的有限效率。

京津间本征稳定单向量子密钥分发

Intrinsic-Stabilization Uni-Directional Quantum Key Distribution Between Beijing and Tianjin

量子密钥分发为通信提供了无条件的安全性。然而，由于不稳定性或后向散射，现有的实验方案不适合长距离光纤传输。我们提出了一个单向的本质稳定的方案，是基于迈克尔逊-法拉第干涉仪，其中反射镜被替换为90度法拉第镜。该方案实现了北京到天津125公里的密钥交换，平均差错率小于6%，限制距离超过150公里。实验结果表明，该系统对环境不敏感，能在噪声车间昼夜不间断运行。

高数值孔径球面镜对囚禁离子的成像

Trapped Ion Imaging with a High Numerical Aperture Spherical Mirror

有效地收集和分析囚禁离子量子比特荧光对于囚禁离子量子计算方案中稳健的量子比特态检测是必不可少的。我们讨论了提高光子收集效率的简单技术，使用高数值孔径（NA）。反射光学为了测试这些技术，我们放置了一个具有有效N. A的球面镜。在线性Paul阱附近的真空室内，约为0.9。我们表现出稳定和可靠的捕获单个钡离子，在很好的协议与我们的模拟的电场在这个设置。一个大的N。球面镜引入了显著的球面像差，通过在真空系统外部设计非球面校正透镜，可以大大改善离子成像质量。我们的模拟表明，相比于更复杂的抛物柱面镜设置，球面镜/校正器设计是实现高光子收集率的简单且具有成本效益的方式。

量子计算中的极化

Polarization in Quantum Computations

提出了一种利用偏振光子实现量子计算的方法。信息在光子的两个偏振方向上编码，并利用条件法拉第效应进行双量子比特操作。我们调查的系统作为一个计算设备的性能。

电流镜量子比特的光谱和相干特性

Spectrum and Coherence Properties of the Current-Mirror Qubit

电流镜电路[A. Kitaev，arXiv：cond-mat/0609441（2006）]表现出鲁棒的基态简并性和具有对适当电路参数的不相交支持的波函数。在这种受保护的制度下，库珀对激子形成相关的低能量激发。基于对电流镜器件的全电路分析，我们引入了一个有效的模型，该模型系统地捕获了相关的低能自由度，并且可以使用密度矩阵重整化群（DMRG）方法对角化。我们发现DMRG和精确对角化之间有很好的一致性，并且可以将DMRG模拟推到比精确对角化更大的电路尺寸。我们讨论的电流镜电路的光谱特性，并预测相干时间超过1毫秒的参数制度相信是在实验范围内。

利用原子系综和压缩光将量子比特编码到振荡器中

Encoding qubits into oscillators with atomic ensembles and squeezed light

振荡器内的量子位的Gottesman-Kitaev-Preskill（GKP）编码在用于量子计算的容错架构中使用时提供了许多优点，最值得注意的是高斯运算足以实现所有单量子位和双量子位Clifford门。编码的主要缺点是逻辑状态本身很难产生。在这里，我们提出了一种方法，用于产生光学GKP编码的量子比特耦合原子系综压缩态的光。系综的后续自旋测量的特定结果预示着在光学模式中资源状态的成功产生。我们分析的方法所需的资源（总自旋和挤压量）和成功的概率。我们提出了一个物理实现使用法拉第为基础的量子非爆破相互作用。

基于超导电流镜的保护量子比特

Protected qubit based on a superconducting current mirror

我们提出了一种基于电容耦合约瑟夫森结链中激子凝聚的量子比特实现方案。量子位是受保护的，因为随着链长的增加，其有效哈密顿量中所有不需要的项都被指数抑制。我们还描述了一套通用的量子门的实现。大多数门还提供指数误差抑制。唯一一个本质上不是容错的门需要以大约50%的精度实现，前提是其他门是精确的。

使用酉镜像电路探测测量诱导纠缠相变

Detecting Measurement-Induced Entanglement Transitions With Unitary Mirror Circuits

提出一种基于矩阵乘积态的酉镜像混合量子-经典算法，通过张量网络表示能力在临界点处的指数级失效来探测测量诱导纠缠相变。

光机械系统中量子比特辅助的量子关联增强

Qubit assisted enhancement of quantum correlations in an optomechanical system

我们对机械镜与辅助量子比特微扰耦合的光机系统中的量子关联进行了理论研究。在我们的研究中，我们考虑对数负性来量化腔场和机械镜之间的静态纠缠程度，高斯量子不和谐作为超越纠缠的关联的量子性的见证。利用实验可行的参数，我们表明，纠缠和量子不和谐显着增强镜量子比特耦合的增加。此外，我们发现，在镜像量子比特耦合纠缠的存在下，可以在相当低的光机械耦合强度下产生，这对环境温度也是非常鲁棒的。总体而言，我们提出的方案提供了一些相当大的优势，实现连续变量的量子信息和通信。

自旋链作为完美量子态镜

Spin Chains as Perfect Quantum State Mirrors

量子信息传输是量子信息处理的重要组成部分。最近提出了几种沿最近邻耦合量子比特或自旋线性阵列传输量子信息的方案。完美的传输被证明存在于两个模型与专门设计的强烈的非均匀耦合。我们表明，完美的转移发生在整个类链，包括系统的最近邻耦合变化只有弱沿链。这些观测的关键是自旋到非相互作用晶格费米子的乔丹-维格纳映射，如果单粒子能谱合适，晶格费米子会显示出完美的周期动力学。经过半个周期的动力学后，任何状态都被转换成它相对于链中心的镜像。费米子相互作用的缺乏在任意温度下保留了这些特征，并允许几个自旋或量子比特的非平凡纠缠态的转移。

一种受保护的涡旋激子量子比特

A protected vortex exciton qubit

我们提出了一个受保护的量子比特，它是超导电流镜量子比特的“对偶”建议[A。Kitaev，arXiv：0609441（2006）]。我们的构建可以被视为Kitaev提议的磁模拟：它继承了电流镜像量子位的固有容错性，但在实验室中可能表现得更好，因为磁噪声通常比电噪声问题要小。我们适应Kitaev提出的通用容错量子计算方案，我们的建设。

单边光学微腔量子点电子自旋量子比特上的通用量子门

Universal quantum gates on electron-spin qubits with quantum dots inside single-side optical microcavities

我们提出了一些紧凑的量子线路的确定性量子计算的电子自旋量子比特的辅助量子点内的单面光学微腔，包括CNOT，Toffoli，和Fredkin门。它们是利用腔量子电动力学的结果，在单侧光学微腔中的量子点中，单电子自旋引起的巨大的光学法拉第旋转而构造的。我们的通用量子门有一些优势。首先，原则上所有的门都以100%的成功概率完成。其次，我们的方案不需要额外的电子自旋量子比特，它们是通过单个光子的一些输入-输出过程来实现的。第三，这些门的电路简单而经济。此外，我们的器件在弱耦合和强耦合两种情况下都能工作，并且在实验上是可行的。

利用集成球面镜有效收集捕获离子的荧光

Efficient fluorescence collection from trapped ions with an integrated spherical mirror

从被捕获的离子有效收集荧光对于量子光学和量子计算应用是至关重要的，具体地，对于量子比特状态检测以及在产生用于离子-光子和远程离子纠缠的单光子中是至关重要的。在典型的设置中，只有百分之几的离子荧光被成像光学器件的孔径拦截。我们采用了一个简单的金属球面镜集成线性保罗离子阱，以实现从单个Ba $^+$离子的光子收集效率至少为10%。使用非球面校正器来减小由反射镜引起的像差，并获得高的图像质量。

光泵浦下强耦合三量子比特波导系统中的缀饰态与量子非线性探测

Probing dressed states and quantum nonlinearities in a strongly coupled three-qubit waveguide system under optical pumping

本文研究光泵浦三量子比特波导的强耦合与非线性光谱，结合介质依赖主方程和 matrix product states 揭示缀饰态、巨原子延迟效应及 Markov 模型局限。

最优镜像相位协变克隆

Optimal mirror phase-covariant cloning

我们提出了一个量子克隆机，它克隆一个量子比特成两个克隆假设已知的模的期望值的泡利Z-矩阵。该过程被称为镜像相位协变克隆，对于该过程，输入状态比标准相位协变克隆的输入状态先验地更少被知道。通过推广Fiurasek [Phys.Rev.A64，062310（2001）]的方法，导出了最优克隆的极值方程，并进行了解析求解。描述了实现最优克隆变换的量子线路及其在量子点系统中的物理实现。

自由费米子黑洞作为偏振镜

Free fermionic black holes as polarised mirrors

本文研究随机自由费米子黑洞模型，发现其作为“偏振镜”按表示论结构选择性反射信息，低阶信息保留导致完全恢复需几乎完全蒸发，而加入克利福德酉可恢复反射性，且高保真下恢复单比特消息所需发射量子比特数比哈达姆随机情形少约37%。

用NMR模拟XY自旋链中量子态的镜像反转

Simulation of mirror inversion of quantum states in an XY spin chain using NMR

我们报道了一个具有预设计耦合的XY自旋链幺正动力学的实验量子模拟。利用这个模拟，我们证明了镜像反转的量子态，提出了由Albanese等人。93，230502（2004）]。实验是在一个5-qubit偶极耦合自旋系统中用核磁共振技术进行的。为了执行量子模拟，我们利用最近提出的Ajoy等人[Phys.Rev.A85，030303（2012）]的酉算子分解算法以及数值脉冲优化技术。进一步，利用镜像反转，我们证明了纠缠态可以从链的一端转移到另一端。模拟实现了高实验保真度，这意味着这些模拟可能在更大的系统。

通过量子镜的爱丽丝与鲍勃

Alice and Bob through a quantum mirror

本文提出将量子镜作为量子网络节点，利用相干态传输实现量子 teleportation、量子态传输和纠缠交换，具有高保真度和抗干扰能力。

Cavitylike strong coupling in macroscopic waveguide QED using three coupled qubits in the deep non-Markovian regime

We introduce a three qubit waveguide QED system to mimic the cavity-QED strong coupling regime of a probe qubit embedded in atom-like mirrors, which was realized in recent experiments. We then extend this system into the deep non-Markovian regime and demonstrate the profound role that retardation plays on the dressed resonances, allowing one to significantly improve the polariton lifetimes (by many orders of magnitude), tune the resonances, as well as realize Fano-like resonances and simultaneous coupling to multiple cavity modes. Exact Green function solutions are presented for the spectral r…

波导QED：双光子在多个远距离量子比特和镜面上散射的功率谱和关联

Waveguide QED: Power Spectra and Correlations of Two Photons Scattered Off Multiple Distant Qubits and a Mirror

我们研究了两能级系统（2LS）在不同的点耦合到一维波导，其中一端是开放的，另一端是开放的（无限波导）或关闭的镜子（半无限）。在注入两个光子（对应于弱相干驱动）时，共振荧光和光子相关性由有效量子比特跃迁频率和衰减速率形成，其基本上由干涉效应修改。与无限波导中的公知结果相反，由耦合到半无限波导的单个2LS反射的光子最初聚束，该结果可以简单地由受激发射解释。随着2LS的数量增加（这里考虑到10个），相关性中的快速振荡会持续很长时间。例如，当入射光子稍微失谐时，无限波导中的透射光子高度反聚束。另一方面，在共振驱动时，非相干反射光子主要分布在光子带隙和几个尖锐的侧峰内。这些特征可以通过考虑马尔可夫体系中单粒子格林函数的极点与时滞相结合来解释。我们的计算不限于马尔可夫制度，我们得到了几个完全非马尔可夫的结果。我们发现，一个单一的2LS在半无限波导不能通过将其放置在节点的光子场去耦，在最近的结果在马尔可夫制度。我们的结果说明了当几个量子比特强耦合到总线（波导）时，可能会发生在量子信息处理中的复杂性。

利用相干量子反馈增强自发纠缠产生

Enhancement of spontaneous entanglement generation via coherent quantum feedback

研究了半无限一维光子波导中两个二能级辐射源（量子比特）的纠缠动力学。每个量子比特与波导的耦合是手性的，这取决于光的传播方向。波导的有限端由完美的反射镜终止，使得相干量子反馈被引入系统。我们证明了通过控制反馈的时间延迟可以保持量子比特之间的手征纠缠。此外，当时间延迟可以忽略时，量子比特-量子比特约化系统在强耦合区域内演化，量子比特几乎可以达到最大纠缠。我们还分析了一些相关参数的变化的协议的鲁棒性。

MIRAGE：利用镜像门的量子电路分解与路由协同设计

MIRAGE: Quantum Circuit Decomposition and Routing Collaborative Design using Mirror Gates

MIRAGE提出利用镜像门协同设计量子电路分解与路由，通过减少SWAP门和降低电路深度，在iSWAP系统中平均减少29.6%深度，提升执行效率。

全局控制下的离域量子比特量子信息处理

Quantum Information Processing with Delocalized Qubits under Global Control

任何用于量子信息处理（QIP）的技术都必须包含量子比特（qubit），并保持对它们叠加和纠缠的关键量子特性的控制。典型的QIP方案设想一系列物理系统，例如电子或原子核，每个系统代表一个给定的量子位。为了进行充分的控制，系统必须通过物理分离或独特的频率来区分，并且它们的相互作用必须是可单独操纵的。这些困难的要求排除了许多纳米级技术，其中系统是密集包装和不断相互作用的。在这里，我们展示了一个新的范例：将我们自己限制在全局控制脉冲中，我们允许系统自由和连续地相互作用，其结果是量子比特可以在整个设备上变得离域。我们使用丙氨酸中三个碳-13核的NMR研究实现了这一点，展示了所有关键方面，包括量子镜，一个和两个量子比特门，密集排列的量子比特和Deutsch算法。

利用拓扑绝缘体异质结构的拓扑法拉第效应实现微波到光波的量子转换

Microwave-to-Optical Quantum Transduction Utilizing the Topological Faraday Effect of Topological Insulator Heterostructures

针对微波-光波量子转换效率低的问题，本文提出利用拓扑绝缘体薄膜的厚度无关拓扑法拉第效应增强光-磁振子耦合，理论上将Bi2Se3/YIG异质结构的转换效率提升至10^-4量级。

镜像基准测试理论及其在量子计算机上的演示

Theory of mirror benchmarking and demonstration on a quantum computer

本文证明镜像基准测试在均匀噪声和2-设计条件下使存活概率指数衰减，并提出据此估计噪声相干性的方法，同时在Honeywell H1上完成实验演示。

晶格中加速光引起的量子比特非马尔可夫动力学

Non-Markovian dynamics of a qubit due to accelerated light in a lattice

本文研究量子比特在耦合腔阵列中因合成力加速光子导致的发射，发现强力下出现可逆手性激发，弱力下产生非马尔可夫衰减，并用延迟微分方程描述，类比多模腔中的原子衰变。

腔库量子比特间局域量子不确定性的动力学

Dynamics of local quantum uncertainty among cavity-reservoir qubits

研究了两腔两库系统的局域量子不确定性动力学。在开始时，被视为两个量子比特的腔体彼此量子相关，而储存库既不彼此相关，也不与腔体相关。在这项工作中，我们回答了两个主要问题。首先，局域量子不确定性如何从两个量子关联腔衰减并在储存库中增长。第二个问题是在四个量子位之间开发的LQU的检查，也揭示了它的动力学。我们观察到LQU在储层中的发展与其从空腔衰变的镜像类似。对于四个量子比特，我们提出了如何计算LQU，使得该方法是直观的，符合观察。我们发现，在四个量子比特中，LQU从零开始增长到最大值，然后随着腔的渐近状态完全转移到库而再次衰减到零。我们建议采用实验设置来实现我们的结果。

单量子发射体产生的光子张量网络

Photonic tensor networks produced by a single quantum emitter

我们提出并分析了一个协议，以产生二维张量网络状态使用一个单一的量子系统，顺序地与一个1D字符串的量子位相互作用。这是通过使用字符串本身的一部分作为量子队列内存来实现的。作为物理实现，我们考虑耦合到具有远镜的1D波导的单个原子或类原子系统，其中引导光子表示量子比特，而镜允许实现队列存储器。我们确定的类多体量子态，可以使用这种方法产生。这些包括基于测量的量子计算和与拓扑有序相关联的状态的通用资源。我们讨论了一个明确的协议，确定性地创建一个2D集群状态的量子纳米光子实验，允许实现量子计算机使用一个耦合到光的单原子。

Defining Standard Strategies for Quantum Benchmarks

As quantum computers grow in size and scope, a question of great importance is how best to benchmark performance. Here we define a set of characteristics that any benchmark should follow -- randomized, well-defined, holistic, device independent -- and make a distinction between benchmarks and diagnostics. We use Quantum Volume (QV) [1] as an example case for clear rules in benchmarking, illustrating the implications for using different success statistics, as in Ref. [2]. We discuss the issue of benchmark optimizations, detail when those optimizations are appropriate, and how they should be rep…

耗散量子比特中的规范量子迈珀姆巴效应

Canonical Quantum Mpemba Effect in a Dissipative Qubit

本研究通过耗散量子比特实现了规范量子迈珀姆巴效应，展示了高温初始态在弛豫动力学上比低温态快指数级，并提出实验实现方案。

用于量子比特系统的最优量子克隆机设计

Designing optimal quantum cloning machine for qubit system

在\emph{Phys.Rev.A 58, 4377(1998)}中，我们将继续牛和格里菲斯的工作，研究如何利用布洛赫球表象设计量子比特系统的最优量子克隆机。代替那里的品质因数，Fiuráusek的最优条件，其中最优克隆机应该最大化平均保真度的凸混合，被用作本协议中的最优性准则。对以往工作中已知的几乎所有最优QCM，如定极角态克隆、相位协变克隆、普适QCM、任意两纯态克隆、镜像相位协变克隆等，都应作系统的讨论。已知的结果，根据不同的最优性准则的各种输入系综的最优性，恢复这里。我们的方案还提供了一种构造酉变换以实现最优克隆的一般方法。

信息流在量子演化加速中的作用

Role of flow of information in the speedup of quantum evolution

在非马尔可夫环境中，量子演化可以被加速。已有的结果表明，系统-环境束缚态的形成决定了量子加速比。虽然在系统-环境光谱中更强的束缚态似乎会导致更快的进化速度，但这种看似直观的想法可能并不总是正确的。我们通过研究一个由经典场驱动的量子比特，并在镜子的存在下耦合到光子晶体波导来说明这一点。完美的镜子可以迫使部分发射的光返回到量子位，从而诱导非马尔可夫动力学。在所考虑的模型中，我们展示了进化速度如何受到记忆时间和经典驱动强度的影响。特别地，我们发现束缚态的形成并不是加速演化的本质原因。量子加速归因于信息的流动，而不管信息流动的方向。我们的结论也适用于其他非马尔可夫环境。

高码率且资源高效的全光子量子中继架构，中继间距9公里

High-Rate and Resource-Efficient All-Photonic Quantum Repeater Architectures with 9 km Repeater Spacing

提出一种全光子量子中继架构，通过级联连续变量和离散变量量子纠错码（GKP码和Steane码）实现9公里中继间距，支持1000公里量子通信，并显著降低每中继站所需GKP量子比特数。

基于MEMS的束流控制系统对捕获$^{171}$ Yb $^+$离子量子比特的单独寻址

Individual addressing of trapped $^{171}$Yb$^+$ ion qubits using a MEMS-based beam steering system

单独操纵数量不断增加的量子比特的能力是对具有捕获离子的可扩展量子信息处理的许多挑战之一。利用微机电系统（MEMS）技术制造的微反射镜，我们将激光束聚焦在线性链中的单个离子上，并在二维中控制焦点。我们演示了多个$^{171}$ Yb $^+$量子位上的顺序单量子位门，并使用量子态层析来表征门的性能。我们的系统具有可忽略不计的串扰相邻离子（$< 3\times 10^{-4}$），和开关速度相当于典型的单量子位门时间（$<$ 2 $μ$ s）。

同调量子转子码：来自挠率的逻辑量子比特

Homological Quantum Rotor Codes: Logical Qubits from Torsion

该研究正式定义同调量子转子码，可在同一码块编码逻辑转子与逻辑量子多态，讨论其距离缩放特性并给出基于流形的构造，还指出超导器件可作为硬件平台，0-π量子比特等是其小型示例。

用于量子比特读出的多路干涉约瑟夫森定向放大器

Multi-Path Interferometric Josephson Directional Amplifier for Qubit Readout

我们实现并表征了一个适用于量子比特读出的量子限制的定向约瑟夫森放大器。该器件由两个非简并的三波混频放大器组成，它们以干涉方案耦合在一起，嵌入在印刷电路板中。非互易性是通过在馈送设备的同频泵之间施加相位梯度来产生的，该相位梯度在法拉第介质中起磁场的作用。通过系统中多路径之间的波干扰，诱导定向放大和反射增益消除。我们测量并讨论了器件的主要品质因数，实验结果与理论符合得很好。这种定向放大器的改进版本有望消除对体积庞大的片外隔离级的需求，这些隔离级通常在高保真、量子非破坏测量设置中将量子系统和前置放大器分开。

多光子散射加延迟量子反馈激发连续介质中的束缚态

Exciting a Bound State in the Continuum through Multi-Photon Scattering plus Delayed Quantum Feedback

通过散射激发连续谱（BIC）中的束缚态是有问题的，因为它根据定义是非耦合的。在这里，我们考虑了一种类型的打扮BIC，并表明它可以激发在一个非线性系统中通过多光子散射和延迟量子反馈。该系统是一个耦合到量子比特的半无限波导，其中已知存在单光子、修饰的BIC。我们表明，这个BIC可以通过多光子散射填充在非马尔可夫制度，其中光子延迟时间（由于量子位镜距离）与量子位的衰变。类似的过程激发了存在于耦合到两个遥远量子位的无限波导中的BIC，从而在量子位之间产生了稳定的纠缠。这特别表明，通过多光子散射的单光子捕获可以在没有带边效应或腔的情况下发生，基本资源是由单个反射镜或发射器本身提供的{ \it延迟}量子反馈。