反铁磁NMR量子寄存器中空间分离量子比特间的受控间接耦合

量子寄存器反铁磁核自旋模型中的量子比特态退相干

The qubit states decoherence in antiferromagnet-based nuclear spin model of quantum register

本文进一步发展了可伸缩量子寄存器的核自旋模型，提出了核自旋为1/2的磁性原子的一维链，取代了核自旋为零的易轴三维反铁磁体中的基本原子。计算了反铁磁基态中核自旋量子比特与虚自旋波相互作用引起的单量子比特态和两个被移除量子比特纠缠态的退相干率以及纵向弛豫率。它也被认为是一个量子比特的绝热退相干，是由核自旋的量子寄存器与核自旋的随机分布的同位素，取代反铁磁体的基本核自旋的相互作用引起的。我们考虑了最终编码的DFS（Decoherence-Free Subspaces）逻辑量子比特构造在四个物理量子比特的簇上，由具有零总角动量的两个状态给出。

Hybrid scheme for factorization: Factoring 551 using a 3-qubit NMR quantum adiabatic processor

Quantum processors are potentially superior to their classical counterparts for many computational tasks including factorization. Circuit methods as well as adiabatic methods have already been proposed and implemented for finding the factors of a given composite number. The main challenge in scaling it to larger numbers is the unavailability of large number of qubits. Here we propose a hybrid scheme that involves both classical and quantum computation, which reduces the number of qubits required for factorization. The classical part involves setting up and partially simplifying a set of bit-wi…

系综大规模固态NMR量子计算机中量子态的退相干及其抑制

Decoherence of quantum states and its suppression in ensemble large-scale solid state NMR quantum computers

讨论了基于核自旋I = 1/2的P施主原子阵列的系综大规模固态NMR量子计算机中的退相干问题。本文认为，低温（< 0.1 K）退相干的主要机制是量子位共振频率随机调制的绝热过程，该过程由核自旋与基本原子、杂质顺磁原子以及杂质反磁原子的电子自旋相互作用的长期部分决定。它是由估计的允许浓度的磁性杂质和自旋温度，从而获得所需的消相干抑制。讨论了系综量子寄存器基态中随机相位误差的抑制。

量子寄存器中任意内部耦合的抑制

Suppression of arbitrary internal coupling in a quantum register

为了实现量子计算机，有必要对所使用的物理系统的哈密顿量进行完全控制。对于NMR量子计算，可以通过脉冲序列来操纵有效作用的哈密顿量。在这里，我们研究一个寄存器组成的N个选择性可寻址的自旋与成对耦合之间的每个自旋对。我们表明，完全解耦的自旋是可能的独立的特定形式的自旋-自旋相互作用。所提出的方法基于正交阵列是有效的，在这个意义上，关于时间和脉冲量的努力只与寄存器的大小N的多项式增加。然而，外部控制误差在不准确的控制脉冲方面的影响最终限制了可实现的精度。

Discriminating between Lüders and von Neumann measuring devices: An NMR investigation

Measurement of an observable on a quantum system involves a probabilistic collapse of the quantum state and a corresponding measurement outcome. Lüders and von Neumann state update rules attempt to describe the above phenomenological observations. These rules are identical for a nondegenerate observable, but differ for a degenerate observable. While Lüders rule preserves superpositions within a degenerate subspace under a measurement of the corresponding degenerate observable, the von Neumann rule does not. Recently Hegerfeldt and Mayato [Phys. Rev. A, 85, 032116 (2012)] had formulated a proto…

液态NMR作为量子控制方法发展的实验平台

Liquid State NMR as a Test-bed for Developing Quantum Control Methods

在构建量子信息处理器（QIP）时，挑战在于相干地控制大型量子系统以足够好地执行任意量子算法，并且能够校正由退相干引起的误差。核磁共振（NMR）量子干涉仪提供了一个很好的测试平台，可以用来开发和测试控制量子系统的工具和技术。在设计控制方法时要考虑的两个主要问题是精度和效率，到目前为止，已经开发了两种互补的方法来用液态NMR方法控制量子位寄存器。第一个应用最优控制理论数值优化控制领域，实现高保真度的低维系统上的酉操作。第二种技术是基于一系列不完美的控制元件的有效优化，使一个完整的量子算法的实施是可能的，同时最大限度地减少误差积累。本文总结了我们在实现这两种方法时所做的工作。此外，我们表明，一起，它们形成了一个基础，设计量子控制方法的块结构QIP，使大系统的大小是不是一个障碍，实现最优控制技术。

非均匀磁场下可伸缩量子寄存器的反铁磁核自旋模型

Antiferromagnet-based nuclear spin model of scalable quantum register with inhomogeneous magnetic field

作为一种可伸缩量子寄存器的核自旋模型，考虑了核自旋为1/2的磁性原子链替代核自旋自由易轴三维反铁磁体中的基本原子的一维链.在自旋波近似下（低温），考虑了非均匀外磁场，该磁场沿垂直于板平面的易磁化轴方向，沿核自旋链方向具有恒定梯度，导出了广义反铁磁哈密顿量.在弱梯度条件下，得到了反铁磁哈密顿量对角化幺正变换系数的渐近表达式，并由此求得了原子中超精细核电子耦合和反铁磁基态中虚自旋波传播引起的间接自旋间耦合的表达式.结果表明，非均匀磁场从本质上改变了间接自旋间耦合的特性。当两核自旋中点的局域场接近体反铁磁自旋翻转型量子相变的临界场或接近反铁磁共振时，间接相互作用随自旋间距的增大而增大，甚至振荡.因此，外部磁场、其梯度、微波频率和功率可以起到量子比特状态的控制参数的作用。最后计算了反铁磁基态中核自旋与虚自旋波相互作用引起的单、双量子比特态的退相干和纵向弛豫速率。

用于NMR中长寿命单重态制备与检测的量子交替算子拟设

Quantum Alternating Operator Ansatz for the Preparation and Detection of Long-Lived Singlet States in NMR

本研究设计了用于NMR中长寿命单重态制备的QAOA序列，经数值与双量子比特实验验证其在含噪条件下性能优于主流方法，并可拓展至多质子系统。

通过核磁共振实验将量子核学习扩展至量子数据

Experimentally Extending Quantum Kernel Learning to Quantum Data by NMR

该研究利用液态核磁共振平台，实验实现并基准测试量子核学习，将其扩展至量子数据处理，证实其在量子数据分类任务中优于经典方法，可高效比较量子算子。