High fidelity CNOT gates in photonic integrated circuits using composite segmented directional couplers
本文提出了一种基于复合分段方向耦合器的高保真CNOT门设计，通过实验和模拟验证其在提升门保真度和降低误差方面的优势。
2025-12-03 physics.optics quant-ph
Deterministic photonic spatial-polarization hyper-controlled-not gate assisted by quantum dot inside one-side optical microcavity
量子逻辑门是量子计算的重要组成部分，迄今为止，所有关于构造量子逻辑门的工作都集中在量子系统的单自由度上。本文研究了基于两自由度量子系统实现可扩展光子量子计算的可能性，并构造了一个确定性的超受控量子系统（超CNOT）门同时在光子对的空间模式和偏振DOF上操作，通过利用单电子自旋在单量子点内的量子点中引起的巨大光学法拉第旋转，侧光学微腔作为腔量子电动力学的结果。利用这种超CNOT门和线性光学元件，可以制备和分析双光子四量子比特团簇纠缠态，为用较少的资源处理更多的信息提供了应用。我们分析了这种超CNOT门的实验可行性，并表明它可以实现与当前的技术。
2013-08-01 quant-ph
Chip-to-chip quantum photonic controlled-NOT gate teleportation
本文基于硅光子集成电路实现芯片间高保真度CNOT门隐形传送，在5米和1公里光纤互连下验证了远程量子门操控，为大规模实用化量子网络奠定基础。
2024-11-23 quant-ph
Hyper-parallel photonic quantum computation with coupled quantum dots
众所周知，并行量子计算机比经典计算机更强大。作为量子计算的关键元件，通用量子逻辑门的构造到目前为止已经有了一些重要的工作。然而，他们专注于在量子系统的一个自由度（DOF）上操作。在这里，我们研究了基于两个自由度光子系统实现可扩展超并行量子计算的可能性。利用量子点自旋在双面光学微腔中引起的巨光学圆双折射效应，构造了一个同时作用于双光子系统的空间模和偏振自由度的确定性超可控非门.这种超CNOT门是通过在没有辅助空间模式或偏振模式的情况下操纵双光子系统的两个自由度中的四个量子比特来实现的。与在一个自由度上集成多个级联的CNOT门相比，它减少了量子信息处理的运算时间和资源消耗，并且对光子耗散噪声具有更强的鲁棒性。
2014-05-01 quant-ph
Quantum teleportation of an elemental silicon nanophotonic CNOT gate
研究首次在硅纳米光子芯片上实验演示了CNOT门的量子隐形传态，利用局域操作与共享纠缠实现了非局域量子门，各项保真度均超83%，为大规模分布式量子计算提供了可扩展路径。
2025-07-22 quant-ph
CNOT and Bell-state analysis in the weak-coupling cavity QED regime
我们提出了一个光子自旋和电子自旋之间的界面，该界面被限制在嵌入微腔的量子点中，微腔工作在弱耦合状态。这种基于自旋选择性光子反射的界面可用于构造CNOT门、多光子纠缠器和光子贝尔态分析器。最后，我们分析了实验的可行性，得出结论，该方案可以实现与当前的技术。
2010-04-08 quant-ph
High-fidelity realisation of CNOT gate in Majorana-based optical platform
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）
在Majorana基光平台中，通过拓扑编码和辫形操作实现高保真CNOT门，提升量子计算的可行性。
2025-12-23 cond-mat.str-el quant-ph
Realization of permutation groups by quantum circuit
本文研究使用CNOT门实现由两个以上元素生成的置换群，证明了双量子比特SWAP门需3个CNOT门，n量子比特替换操作最多需3(n-1)个，并确定实现三量子比特置换元素(123)需6个CNOT门，为量子电路优化提供了理论基础。
2024-06-03 quant-ph
Self-error-corrected hyperparallel photonic quantum computation working with both the polarization and the spatial-mode degrees of freedom
通常，超并行量子计算可以提高量子计算的速度，减少量子资源的大量消耗，抗噪声，简化量子信息的存储。在这里，我们提出了第一个方案的自纠错超并行光子量子计算工作的偏振和空间模式的光子系统的自由度同时。它可以在近乎现实的条件下防止由于不完美的非线性相互作用而发生位翻转错误。利用双面微腔系统中圆偏振光子与量子点中电子自旋之间的非线性相互作用，在近似现实的条件下考虑非理想相互作用，给出了在双光子系统中设计通用超平行光子量子控制非门的方法.它的自纠错模式避免了超并行量子CNOT门中的位翻转错误，保证了其鲁棒保真度，并放宽了对实验的要求。与此同时，这一计划以一种失败的方式运作。同时，我们将这种方法推广到一个多光子系统中，实现了自纠错超并行量子CNOT $^N$门。这些优良的特性使得该方案在未来的光子量子计算和量子通信中具有更大的应用前景。
2018-09-01 quant-ph
Interaction-Free Measurement applied to Quantum Computation: a New CNOT Gate
在本文中，我们提出了一个新的研究方向，实现量子控制非门的基础上被称为“无相互作用测量”的技术，其中量子比特是两个能级原子（或离子）和信息从一个量子比特到另一个量子比特介导的激光在叠加的$π$和$2π$脉冲。我们调查这样的门的优点和局限性，并讨论可能的适用性。
2001-09-20 quant-ph
Optimization complexity and resource minimization of emitter-based photonic graph state generation protocols
本研究利用图论优化器最小化基于发射器的光子图态生成中的纠缠门数量，显著降低CNOT资源，并实现中继图态资源的全局最优，同时解析了图的局部等价轨道。
2024-07-22 quant-ph
Generic Two-Qubit Photonic Gates Implemented by Number-Resolving Photodetection
我们结合数值优化技术[Uskov等人，Phys.Rev.A79，042326（2009）]，以获得通用线性光学KLM型双量子比特纠缠门的最佳实现。我们发现，虽然任何两个量子比特控制的U门，包括CNOT和CS，都可以只使用两个辅助资源来实现，成功概率S > 0.05，但一般的SU（4）操作需要三个未纠缠的辅助光子，成功概率S > 0.0063。具体来说，我们获得了接近0.0072的B门的最大成功概率。我们表明，一个通用的SU（4）门的单发实现提供了一个以上的数量级的成功概率和开销辅助资源减少两倍的数量级的增加相比，标准的三重CNOT和双B门分解。
2009-10-01 quant-ph
Realization of quantum gates by Lyapunov control
我们提出了一种李雅普诺夫控制设计来实现特定的（或一族）酉时间演化算子，即，薛定谔图景中的量子门。两个例子。在第一部分中，我们说明了如何在单量子比特系统中实现Hadamard门，而在第二部分中，受控非（CNOT）门在具有Ising和Heisenberg相互作用的双量子比特系统中实现。此外，我们证明了控制可以驱动的CNOT门的局部等价类的时间演化算子和运营商保持在这个类永远与伊辛耦合的存在。
2014-01-14 quant-ph
Optimal synthesis of the Fredkin gate in a multilevel system
一个三量子比特的Fredkin门的最佳成本是5个两量子比特的纠缠门，而当限制到受控非（CNOT）门时，开销攀升到8。通过利用更高维的希尔伯特空间，我们将三量子比特Fredkin门的成本从8个hocTs降低到5个最近邻hocTs。我们还提出了一个具有2n+3个hocTs和2n个单量子操作的n控制量子比特Fredkin门的构造。最后，我们设计了光子结构中的确定性和非确定性三量子比特Fredkin门。非确定性三量子比特Fredkin门的成本进一步降低到4个最近邻hocT，并且这种门的成功由单光子探测器预示。我们的见解弥合了理论下限和目前最好的结果之间的差距的n量子比特量子计算。
2020-04-07 quant-ph
Methods for linear optical quantum Fredkin gate
本文研究了仅用线性光学和单光子实现量子Fredkin门。首先，我们使用四个预示控制非（CNOT）门来构造一个预示Fredkin门。然后我们将此方法简化为仅利用两个CNOT门的后选择方法。我们还给出了这种方法的一种可能实现，该方法在当前的实验技术下是可行的。另一种后选择方案需要输入光子的时间纠缠，但不需要辅助光子。
2008-04-07 quant-ph
Realization of a Knill-Laflamme-Milburn C-NOT gate -a photonic quantum circuit combining effective optical nonlinearities
量子信息科学致力于研究叠加和纠缠等独特的量子力学现象如何增强通信、信息处理和精密测量。光子因其低噪声、光速传输和易于使用传统光学元件进行操作而具有吸引力。然而，在单光子水平上缺乏高效的光学克尔非线性是一个主要障碍。在一项突破中，Knill，Laflamme和Milburn（KLM）表明，仅使用线性光学元件，辅助光子和测量就可以实现这种有效的非线性。他们提出了一种用于可扩展量子计算的预测控制非（CNOT）门，使用光子量子线路组合两个这样的非线性元件。在这里，我们实验证明了KLM CNOT门。我们开发了一个稳定的架构，以实现所需的四光子网络的嵌套多个干涉仪的基础上位移Sagnac干涉仪和几个部分偏振分束器。这一结果证实了在KLM '配方'的全光量子计算的第一步，应该是有用的按需纠缠产生和纯化。光学量子线路结合了巨大的光学非线性，可能会在电信和传感领域得到广泛的应用。
2010-06-24 quant-ph
CNOT gates in inductively coupled multi-fluxonium systems
研究四诱导耦合多通量onium系统中CNOT门的性能，通过调整频率抑制旁观者误差，实现低错误率的量子计算
2025-12-12 quant-ph
Modal and Polarization Qubits in Ti:LiNbO$_3$ Photonic Circuits for a Universal Quantum Logic Gate
锂酸盐光子电路具有允许在单个芯片上容纳光子的产生、传输和处理的有益特性。像这样的紧凑型光子电路，具有集成在单个芯片上的多个组件，对于有效地实现量子信息处理方案至关重要。我们提出了一套基本的变换，是有用的操纵模式量子比特在Ti：铌酸锂$_3$光子量子线路。这些包括模式分析器，一种将状态的偶数和奇数分量分成两个单独的空间路径的设备;模式旋转器，它在模式空间中旋转状态一个角度;和模态泡利自旋算子，影响相关的操作。我们还描述了一个确定性的，双量子位，单光子，CNOT门，在某些通用量子逻辑门的关键元素的设计。它被实现为Ti：LiNbO $_3$光子量子线路，其中单个光子的偏振和模式数分别用作控制和目标量子比特。结果表明，在CNOT电路中增加一条额外的路径，可以有效地消除色散对CNOT电路的影响，并通过数值仿真验证了这些元件的性能。这些变换的实现依赖于单模和双模波导之间的选择性和可控的功率耦合，以及铌酸锂$_3$中普克尔斯系数的偏振灵敏度。
2010-09-22 quant-ph
Protocol for Efficient Generation of Fusion-Based Quantum Computing Resource States from Quantum Emitters
Duke University（杜克大学）；Virginia Tech（弗吉尼亚理工大学）
本文提出利用融合量子计算资源态的对称性，通过优化算法减少所需量子发射器和CNOT门数量，实现高效生成24光子资源态。
2026-05-10 quant-ph
Realization of universal quantum cloning with SQUID qubits in a cavity
提出了一种利用超导量子干涉器件（SQUID）量子位实现$1\to 2$通用量子克隆机（UQCM）的方案。提出了一种基于双光子喇曼共振过程的CNOT操作方案，并利用双光子喇曼共振过程提高了操作速率。与以往的工作相比，我们的方案在实验实现和进一步利用方面具有优势。
2007-07-05 quant-ph
Resource-efficient loss-aware photonic graph state preparation using atomic emitters
本文提出了一种基于原子发射体的高效光子图状态制备方法，通过减少发射体数量和图状态深度，实现了比传统线性光学方法更高效的资源利用。
2024-12-02 quant-ph
Walsh-Transform Realization of Dense-to-Sparse Quantum State Preparation
提出一种基于Walsh-Hadamard变换的混合量子态制备方法，通过间接制备稀疏系数并利用Hadamard门重建，实现稠密到稀疏量子态的高效制备，无额外CNOT开销。
2026-09-25 quant-ph
Experimental realization of quantum cheque using a five-qubit quantum computer
我们演示了由Roy Moulick和Panigrahi提出的量子支票的实现[Quantum Inf. Process（2016）15：2475]，使用五量子比特IBM量子计算机。在一个量子网络银行系统中，我们设计了合适的单量子比特、CNOT和Fredkin门，实现了量子支票交易。量子态层析成像揭示了与理论和实验密度矩阵的可比结果的实施的准确性。
2017-07-10 quant-ph
Feasible Entanglement Purification for Quantum Communication
量子纠缠态在远距离位置之间的分布对于未来大规模实现量子通信方案如量子密码和量子隐形传态是必不可少的。由于量子通信信道中不可避免的噪声，两个粒子之间的纠缠度随着它们传播的距离越来越小。因此，纠缠纯化是从低纠缠态中提取高纠缠态的关键。现有的一般纯化协议是基于量子控制非（CNOT）或类似的量子逻辑操作，这是非常难以实现的实验。目前CNOT门的实现太不完善，不能用于长距离量子通信。本文提出了一种对一般混合纠缠态进行纠缠纯化的可行方案，该方案不需要任何CNOT操作，只需要简单的线性光学元件。由于这些元件的完美度非常高，因此可以以所需的精度执行纯化所需的局部操作。我们的程序在当前技术的范围内，应该可以大大简化长距离量子通信的实现。
2000-12-05 quant-ph
Adiabatic two-photon quantum gate operations using a long-range photonic bus
绝热技术具有很大的潜力，以实现实用和鲁棒的光波导器件。传统上，光子元件限于依赖于与最近相邻元件的接近度的耦合方案。我们结合绝热通道与连续的远程光学总线，打破这种拓扑限制，从而勾勒出一个新的方法来光子量子门设计。我们明确显示绝热量子门，产生一个阿达玛，50：50和1/3：2/3分束器，和非确定性CNOT门的基础上平面薄，浅脊波导的设计。我们的计算是在单光子和双光子输入的条件下进行的。
2014-12-01 quant-ph
Bell state generation and CNOT operation using on-demand identical photons from shape-controlled spatially ordered quantum dots
本文利用台面顶部单量子点阵列产生的按需相同光子，实现了偏振基下的CNOT门操作，贝尔态保真度达0.825，为规模化光学量子计算提供了可行平台。
2024-11-09 physics.optics quant-ph
Integrated photonic quantum gates for polarization qubits
集成光子电路在量子信息处理方面具有很强的潜力。事实上，通过集成器件操纵光的量子态的能力可能为量子力学的基础测试和新的技术应用开辟新的前景。然而，处理偏振编码量子比特的技术，最常用的方法，在量子光学电路中仍然缺失。在这里，我们展示了第一个集成的光子控制非（CNOT）门偏振编码量子比特。这一结果已使集成，基于飞秒激光波导写入，部分偏振分束器的玻璃芯片上。我们描述了量子门的逻辑真值表，证明了它对预期的高度保真度。此外，我们展示了这种门的能力，可分离的状态转换成纠缠的，反之亦然。最后，充分利用我们的设备的可访问性，通过量子过程层析成像进行CNOT门的完整表征。
2011-05-07 physics.optics quant-ph
Design of Adiabatic Logic for a Quantum CNOT Gate
本文研究了用绝热操作实现量子CNOT门的方法，简要讨论了这种系统的原理和分析，并对由两个弱耦合双势阱量子比特组成的模型进行了数值研究。区域的参数空间与适当的定义良好的波函数集被发现，然后在绝热扫描的外部偏置产生的开关行为的CNOT。给出了绝热条件下的计算结果，并与磁通耦合双SQUID系统的参数进行了辨识，得到了典型参数下纳秒范围内的绝热时间。
2002-10-16 cond-mat quant-ph
OQMD: Single-Qubit Rotation Control Improves Low-CNOT Multiclass Quantum Classification
Binghamton University, State University of New York（纽约州立大学宾汉姆顿分校）；The University of Electro-Communications（电气通信大学）
提出OQMD方法，通过训练测量前的读出层优化量子结果到经典标签的映射，在不增加CNOT门的情况下提升变分分类器精度，实验表明在低CNOT电路上效果显著。
2026-06-15 quant-ph
Photonic realization of the relativistic Kronig-Penney model and relativistic Tamm surface states
提出了相对论Kronig-Penney模型和相对论表面Tamm态的光子模拟，用于研究光在具有相位缺陷的光纤布拉格光栅中的传播。FBG中的周期性相位滑动序列实现了相对论性克罗尼格-彭尼模型，其能带结构被映射到FBG的光谱响应中。对于半无限FBG，可以出现Tamm表面态，并且可以将其可视化为光栅透射谱中的窄共振峰。
2011-02-02 quant-ph
Realization of single-qubit positive operator-valued measurement via a one-dimensional photonic quantum walk
我们通过将量子位实现为光子量子行走中的硬币并使行走者进行投影测量来执行量子位的广义测量。我们的实验技术可以用来实现光子任何秩1单量子比特正算符值测量通过构建一个适当的干涉量子行走网络，然后投影测量的步行者的位置在最后一步。
2015-01-22 quant-ph
Experimental realization of a generalized measuring device via a one-dimensional photonic quantum walk
我们通过一维光子量子行走实验实现了两个等概率单比特态的无歧义状态鉴别。此外，我们实验上实现了一个量子行走算法，实现了一个广义的测量，在一个单一的量子比特上的正算子值测量。单光子的位置的测量对应于对单光子的偏振的正算子值测量的元素的测量。
2014-10-09 quant-ph
Transverse mode-encoded quantum gate on a silicon photonic chip
正交横模作为集成光子电路中的一个重要自由度，为经典和量子信息处理提供了一种灵活的提高通信能力的途径。为了构建大规模的片上多模多自由度量子系统，需要一个横模编码的受控非门（CNOT）。在这里，我们通过在硅光子芯片上设计和集成横向模式相关的定向耦合器和衰减器，首次实现了双量子比特量子门的多模实现。借助于态制备和分析部分，我们证明了该门能够纠缠两个分离的横模量子比特，平均保真度为$0.89\pm0.02$，在量子非局域性验证中实现了10个标准偏差的违反。此外，从用于完全表征CNOT门的量子过程层析成像获得了$0.82\pm0.01$的保真度。我们的工作为普遍的横模编码量子操作和大规模多模多自由度量子系统铺平了道路。
2021-11-08 physics.optics quant-ph
Experimental Realization of a Photonic Bell-State Analyzer
高效的隐形传态是量子计算和量子网络的关键一步。在量子比特的情况下，必须区分四种不同的纠缠贝尔态。我们已经实现了一个概率，但在原则上是确定性的，贝尔态分析仪的两个光子量子比特的使用无损控制非门的基础上完全线性光学元件。由于利用了量子干涉效应，该门能够以高于75%的保真度区分所有的贝尔态，而没有任何噪声扣除。
2005-07-19 quant-ph
Realization of quantum operations on photonic qubits by linear optics and post-selection
单光子偏振态作为量子比特应用的最大困难之一是实现两个光子之间可控的相互作用。最近，已经表明，这种相互作用可以实现仅使用分束器和高效率的光子检测，通过后选择的输出中的结果的一个明确定义的部分。我们分析了这些相互作用，并讨论了基于这种机制的量子比特操作方案。
2002-05-13 quant-ph
Experimental realization of highly-efficient broadband coupling of single quantum dots to a photonic crystal waveguide
我们提出了时间分辨的自发发射测量单量子点嵌入在光子晶体波导。耦合到光子晶体波导的量子点被发现比未耦合的量子点快27倍。从这些测量$β$ -因子高达0.89的推导，并证明了前所未有的大带宽20纳米。这显示了光子晶体波导作为高效单光子源的巨大潜力。考虑到光-物质耦合由于光子晶体波导中的光的显著减慢而被强烈增强，观察到增强的缩放频率与理论非常一致。
2008-08-15 quant-ph
Realization of Arbitrary Gates in Holonomic Quantum Computation
在实现量子计算机的许多建议中，完整量子计算（HQC）与其他方法的区别在于它本质上是几何的，因此预计对退相干具有鲁棒性。在这里，我们分析了实现各种量子门通过解决逆问题：给定一个酉矩阵，我们开发了一种形式主义，我们发现循环的参数空间生成这个矩阵作为一个holonomy。我们首次证明，这样的一个量子比特门的Hadamard门和这样的两个量子比特门的CNOT门，SWAP门和离散傅立叶变换可以得到一个单一的循环。
2002-09-02 quant-ph
Experimental realization of a single qubit SIC POVM on via a one-dimensional photonic quantum walk
对称信息完全正算符值测量（SIC-POVM）是一类重要的量子测量，对各种量子信息处理任务都有重要意义。SIC-POVM的优点是为量子态提供了一个无偏的估计器，具有完全断层扫描所需的最少数量的结果。我们提出了一个实验方法上的光子量子行走，可用于实现单量子比特上的SIC-POVM。单光子位置的投影测量对应于SIC-POVM关于单光子偏振的元素。
2014-12-07 quant-ph
Circuit QED: single-step realization of a multiqubit controlled phase gate with one microwave photonic qubit simultaneously controlling $n-1$ microwave photonic qubits
提出了一种利用微波光子量子比特同时控制$n-1$目标微波光子量子比特实现多目标量子比特受控相位门的新方法。该门是用耦合到超导通量quutrit的$n$微波腔实现的。每个腔都有一个微波光子量子比特，它的两个逻辑态分别由单个腔模的真空态和单光子态表示。在门操作期间，qutrit保持在基态，因此从qutrit的退相干被极大地抑制。该方案只需要一个单步操作，因此门的实现非常简单。门操作时间与量子比特的数量无关。此外，该方案不需要施加经典脉冲或任何测量。数值模拟结果表明，利用现有的电路QED技术，可以实现一个微波光子量子比特同时控制两个目标微波光子量子比特的受控相位门的高保真实现。该方案具有很好的通用性，可以应用于多种物理系统中，如多个微波或光腔耦合到自然或人工$Λ$型三能级原子中。
2019-10-18 quant-ph
Design and characterization of integrated components for SiN photonic quantum circuits
设计，制造，和详细的校准的基本积木走向完全集成的线性光学量子计算进行了讨论。光子器件由氮化硅脊形波导制成，其中对环形谐振器的测量显示出小的传播损耗。定向耦合器被设计成对制造变化不敏感。测量它们的偏移和耦合长度，以及透射光和反射光之间的相位差。通过仔细校准，定向耦合器的插入损耗被发现是小的。最后，集成的受控非电路的特征在于通过输入和输出的不同组合来测量传输。在后选择之后，用该电路进行CNOT操作的门保真度估计为99.81%。这种高保真度归功于我们稳健的设计、良好的制造再现性和广泛的表征。
2016-03-02 quant-ph
Realization of Surface Code Quantum Memory on Systems with Always-On Interactions
我们实现了具有常通伊辛相互作用的最近邻量子比特的表面码量子存储器。这是通过利用模拟几个门的功能的多量子位门来完成的。先前提出的表面码存储器依赖于基于CNOT门的错误校正子检测电路。在二维平面架构中，为了在与其他相邻量子位耦合的情况下实现两个量子位的CNOT门，目标量子位与其他三个相邻量子位的相互作用必须抵消。在这里，我们提出了一种新的错误综合征检测电路利用多量子位奇偶校验门。除了在纠错周期中加速之外，在我们的方法中，错误伴随式检测电路的深度不会通过增加逻辑量子比特布局中的量子比特的数量来增长。我们解析地设计了系统参数，以实现新的五量子比特门，适用于最近邻二维量子比特阵列中的错误伴随式检测。五个量子比特的门被设计成使得中间的量子比特是目标量子比特，并且所有四个耦合的邻居是控制量子比特。在我们的方案中，只需要调整目标量子比特的一个控制参数就可以实现受控幺正操作。在由九个最近邻量子位组成的模拟系统中，门操作的保真度>99.9%。
2019-10-20 quant-ph
Comparison of the Cost Metrics for Reversible and Quantum Logic Synthesis
提出了一种确定由量子非门、量子控制非门、量子控制V门和量子控制V+门组成的最佳三线电路的宽度优先搜索方法。结果是简单的门计数和技术驱动的成本指标。最佳的NCV电路也比较NCV电路从最佳的非，CNOT和Toffoli（NCT）门电路。这里提出的工作提供了基本的结果和动机继续研究的直接综合的NCV电路，并建立在不同的电路成本指标的功能实现之间的关系。
2006-02-04 quant-ph
Attacking quantum key distribution with single-photon two-qubit quantum logic
Fuchs-Peres-Brandt（FPB）探测器通过一个控制非门实现了对Bennett-Schmidard 1984量子密钥分发（BB84 QKD）的最强个体攻击。本文描述了一个完整的物理模拟的FPB探针攻击基于偏振的BB84量子密钥分配使用一个确定性的CNOT构造从单光子双量子比特量子逻辑。将光子数的偏振保持量子非破坏测量添加到该配置将物理模拟转换为FPB攻击的真正确定性实现。
2005-09-22 quant-ph
Hybrid photonic entanglement: Realization, characterization and applications
我们证明了在双光子系统上通过参量下转换实现的量子退纠缠擦除器是产生混合光子纠缠的一般方法，即光子对不同自由度之间的纠缠。为了证明这一点，我们产生和表征的源与两个量子比特之间的混合纠缠度可调，一个编码的横向动量和位置的光子，和其他在其合作伙伴的偏振。此外，我们表明，我们的设置的一个简单的扩展，使双光子量子比特量子比特混合纠缠态的产生。最后，我们讨论了这种类型的纠缠可以为光量子网络带来的好处。
2009-11-14 quant-ph
On Actual Preparation of Dicke State on a Quantum Computer
在给定架构中实现量子算法所需的CNOT和单量子位门的确切数量是量子计算的中心问题之一。在这项工作中，我们研究的重要性，部分定义的酉变换更好的电路建设使用的情况下，迪克状态准备的简洁实现。Dicke态$(\left|D^n_k \right>)$是一类重要的纠缠态，在量子信息的许多分支中都有着重要的应用。在这方面，我们提供了最有效的确定性迪克状态准备电路的CNOT和单量子位门计数相比，现有的文献。我们进一步观察到，我们的改进也减少了电路的架构约束。我们实现的电路准备$\left| D^4_2 \right>$上的“ibmqx2”机器的IBM QX服务，并观察到，由于系统中的噪声引起的错误是较小的比较现有的电路描述。最后，我们描述了通用$\left| D^n_k \right>$准备电路的CNOT映射，并分析了电路中CNOT门的不同分布方式及其对诱导误差的影响。
2020-07-19 quant-ph
The color code, the surface code, and the transversal CNOT: NP-hardness of minimum-weight decoding
Yale Quantum Institute & Department of Applied Physics, Yale University（耶鲁大学应用物理系与耶鲁量子研究所）；CSE Division, University of Michigan（密歇根大学计算机科学与工程分部）
研究证明在三种关键场景下，最小重量解码问题具有NP难性，揭示了量子存储和逻辑电路实现中计算复杂性分离。
2026-03-23 cs.CC quant-ph
Realization of reliable solid-state quantum memory for photonic polarization-qubit
忠实地存储未知的量子光态对于先进的量子通信和分布式量子计算应用是必不可少的。所需的量子存储器必须具有高保真度，以提高量子网络的性能。在这里，我们报告的光子偏振态的可逆转移到集体原子激发在一个紧凑的固态设备。量子存储器基于稀土离子掺杂晶体中的原子频率梳（AFC）。对单光子级相干脉冲的存储和恢复过程，我们获得了高达0.998的过程保真度。这种可靠的量子存储器是基于固态设备的量子网络的关键一步。
2012-05-13 quant-ph
Resonant single-shot CNOT in remote double quantum dot spin qubits
实现可扩展量子处理器的一个关键因素是节点之间的非局部耦合。扩展最近邻交互之外的连接性需要实现通常称为“量子总线”的中介交互。腔光子长期以来一直被超导量子比特社区用作总线，但直到最近才证明，双量子点架构中的基于自旋的量子比特可以达到强耦合状态，并通过实光子或虚光子的交换表现出自旋-自旋相互作用。双量子位门操作中的色散制度，腔损耗起着不太突出的作用进行了预测。在这项工作中，我们提出了一个框架，交流驱动的量子门，在一个CNOT操作的上下文中，两个非本地单自旋量子比特色散耦合到一个共同模式的超导谐振器。我们预计门控时间接近150 ns，并且在现有技术下的重复率超过90%。
2022-07-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Experimental Realization of a Controlled-NOT Gate with Four-Photon Six-Qubit Cluster States
我们实验证明了一个基于4光子6量子比特团簇态的任意单输入的光控非（CNOT）门。我们首先生成6个量子比特的状态，然后通过执行单量子比特测量，将CNOT门应用于任意单输入量子比特。为了表征门的性能，我们估计了它的量子过程保真度，并证明了它的纠缠能力。结果表明，局部操作和经典通信都不能再现该门。我们的实验表明，团簇态是有效的光量子计算的有希望的候选者。
2010-03-30 math-ph math.MP quant-ph
Simulating Universal Quantum Gate Sets on Photonic OAM Qubits: Single-Qubit and Multi-Qubit Operations via Spatial Light Modulator Phase Holography
NED University of Engineering & Technology（NED工程与技术大学）
本文基于HOLOEYE LC 2012透射式SLM，通过三通道噪声模型模拟通用单量子比特门和两量子比特纠缠门，预测保真度在0.9914-0.9936之间，并分析了噪声来源和最优工作波长。
2026-06-24 quant-ph
Photonic realization of nonlocal memory effects and non-Markovian quantum probes
开放量子系统的研究对于量子物理的基本问题以及诸如量子信息处理的技术应用都是重要的。这一领域的最新进展增加了我们对非马尔可夫效应如何影响开放量子系统动力学的基本理解，为利用记忆效应进行各种量子控制任务铺平了道路。通常，开放系统的环境被认为是系统信息的接收器。然而，在这里，我们通过实验证明，光子开放系统可以利用其环境最初持有的信息。在环境自由度的相关性诱导非局部记忆效应的二分开放系统显示，违反直觉，本地马尔可夫和全球非马尔可夫字符。我们的研究结果还提供了新的方法来保护和分发纠缠，并在实验上量化光子环境中的相关性。
2013-05-07 quant-ph
Towards High-Fidelity Quantum Computation and Simulation on a Programmable Photonic Integrated Circuit
我们提出并分析了一种可编程光子集成电路的设计，用于高保真量子计算和模拟。我们证明，我们的设计的可重构性，使我们能够克服两个主要的障碍，量子光学芯片上：它消除了需要一个完整的制造周期的每个实验，并允许使用数值优化技术的制造误差补偿。在悲观的制造模型的绝缘体上硅工艺，我们证明了一个显着的保真度改善线性光学CNOT和CPHASE门，并显示这种方法的可扩展性，迭代相位估计算法建立从单独优化的门。我们还提出并模拟了一个新的实验，我们的系统的可编程性将使：一个统计上强大的研究纠缠光子在无序量子行走的演变。总的来说，我们的研究结果表明，现有的制造工艺足以构建一个能够高保真操作的量子光子处理器。
2014-12-16 quant-ph
Photonic realization of quantum resetting
与通常的量子动力学至少部分控制的假设相反，最近一个令人惊讶的结果证明，任意量子态可以通过以一致但$uncontrolled$的方式与探测系统相互作用而概率性地重置为过去的状态。我们提出了一个光子实现，以实现这一重置过程，实验验证，一个状态可以概率重置到它的过去与$0.870\pm0.012$的保真度。我们进一步证明了纠缠态的保存，仍然违反了贝尔不等式，后的纠缠对的一半被重置。重置不受控制的量子态的能力对量子物理学的基础和量子技术领域的应用具有影响。
2019-11-26 quant-ph
Experimental realization of a photonic weighted graph state for quantum metrology
Stellenbosch University（斯泰伦博斯大学）；Hanyang University（汉阳大学）
本研究通过实验实现可调图权重的光子加权图态，用于提升量子相位传感的精度，验证了在低于最大纠缠极限时仍能实现超越经典极限的测量精度。
2026-02-20 quant-ph
