Spin Environment Engineering for a Persistent Current Qubit
持续电流量子比特具有两个量子态，其中在超导回路中流动相反的电流。它们的磁场与核自旋耦合。量子比特态不仅受到自旋的扰动，而且在很短的时间尺度上与自旋态纠缠。然而，当相同的自旋暴露于强但小于临界的外部磁场时，量子位场只是外部场之上的小扰动，并且与每个自旋的纠缠可以忽略不计。对于比特定阈值更微观的量子比特，这种部分纠缠导致可以忽略的部分退相干。
2001-01-30 cond-mat quant-ph
Sudden violation of the CHSH inequality in a two qubits system
研究了两个量子比特在零温非马尔可夫环境中相互作用时违反CHSH不等式的动力学行为。我证明了两个量子比特最初准备在一个因式分解状态的不平等突然违反。由于量子位和库之间的强耦合，动力学的特征在于许多急剧的复苏。此外，我专注于一个更现实的物理系统，其中的量子位的自发发射考虑。当包括自发发射时，即使对于小的衰减参数，破坏中的恢复也被严重抑制。如果衰减率超过某个阈值，则不等式总是满足的。
2010-02-04 quant-ph
Decoherence of the Superconducting Persistent Current Qubit
基于固态的量子位的退相干可以通过耦合到固体中的微观自由度来引起。我们提出了一个简单的理论，并用它来估计退相干最近提出的超导持续电流设计。所有考虑的退相干源被发现是相当弱的，导致这个量子位的高品质因数。
2000-04-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Exploiting fermion number in factorized decompositions of the electronic structure Hamiltonian
要精确描述费米子系统，通常需要比费米子多得多的轨道。之前对量子化学模拟的资源分析通常未能在基于Trotter的方法的实现中利用这种低费米子数信息，并因此高估了量子计算机的运行时间。它们还依赖于数值程序，这些程序在计算上过于昂贵，无法扩展到具有实际意义的大型系统。在这里，我们提出的技术，解决这两个问题，通过使用各种分解分解的电子结构的哈密顿量。我们展示了我们的均匀电子气技术，发现低填充分数的Trotter误差有了实质性的改善（超过100倍），并将轨道数量推到了比现有方法更高的水平。最后，我们计算的T计数执行相位估计的Jeltron。在低填充状态下，我们观察到与迄今为止报道的最佳Trotter方法相比，门复杂度提高了10倍以上。我们还报告门计数竞争与qubiization为基础的方法的物理利益的维格纳-塞茨值。
2022-05-21 quant-ph
A Superconducting Persistent Current Qubit
我们提出了一个超导量子比特的设计，它的两个状态具有相反符号的循环电流。该电路由三个纳米级的铝约瑟夫森结连接在一个超导回路，并由磁场控制。这种量子位的优点是，它可以对衬底中的背景电荷不敏感，两种状态下的通量可以用SQUID检测，并且可以用磁场操纵状态。耦合系统的量子位也讨论以及退相干的来源。
1999-08-23 cond-mat quant-ph
Noise-induced quantum coherence and persistent Rabi oscillations in a Josephson flux qubit
我们从理论上证明了噪声对超导磁通量子比特中量子相干性的增强作用。首先，外部经典噪声可以增加量子比特密度矩阵的非对角分量。第二，在存在噪声的情况下，拉比振荡存活的时间明显长于无噪声系统中的拉比衰减时间。这些拉比振荡表现为量子位对交流驱动场的强制响应的调制。这些效应可以被认为是量子随机共振的表现，并且与实验技术有关，例如拉比光谱。
2009-09-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Resonant Readout of a Persistent Current Qubit
我们已经实现了一个谐振电路，使用SQUID作为磁通敏感约瑟夫森电感器的量子位读出。与传统的开关电流测量相比，当SQUID切换到电压状态时会产生不希望的准粒子，我们的方法在测量过程中保持读出SQUID沿超导支路偏置。通过将SQUID电感器并入高Q谐振电路中，我们可以通过观察幅度和相位谱的谐振频率的偏移来区分铌持续电流（PC）量子比特的两种通量状态。读出电路的特点是在非线性制度，以研究其潜在的使用作为一个非线性放大器。
2005-01-12 cond-mat.supr-con 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
How to Maximize the Capacity of General Quantum Noisy Channels
一般量子噪声信道进行了分析，其中传输的量子比特可能会遇到破坏的退相干，以及记忆效应。我们发现，最佳的基础不是完全纠缠，但组合的因式分解和部分纠缠状态的存在下的记忆，不对称性和噪声的状态偏置。容量最大化被证明是可以实现的传输量子比特的时间整形和最佳的基础选择相结合。
2008-10-09 quant-ph
Stabilization of product states and excited-state quantum phase transitions in a coupled qubit-field system
我们研究了一个单量子比特（或几个量子比特）与软模玻色子场相互作用的系统。考虑一个扩展版本的拉比模型与宇称守恒和宇称破坏的相互作用，我们揭示了一个复杂的安排，量子相变在基态和激发态域。这些转变中的一些的实验上可测试的签名是涉及场真空的完全因子化的量子位场状态的动态稳定。它发生在超辐射场平衡远离真空态的超强耦合区。稳定的程度随相互作用参数的变化而急剧变化，并随场模式的柔软度而增加。我们分析了这些效应的半经典起源，并展示了它们与各种形式的激发态量子相变的联系。
2021-10-26 quant-ph
Quantum discord dynamical behaviors due to initial system-cavity correlations
我们分析了两个量子比特系统与耗散腔之间的初始关联对两个量子比特的量子不和谐动力学的作用。考虑两个初始系统-腔态，我们证明了初始系统-腔关联不仅在初始阶段会增加两量子比特的量子不协调，而且会导致更大的长时间量子不协调渐近值.此外，由于初始关联的量子不和谐比初始因式分解态的情况下更鲁棒。最后，我们指出了初始关联对互信息和经典关联动力学行为的重要性。
2010-07-09 quant-ph
Asymmetry and decoherence in a double-layer persistent-current qubit
使用广泛使用的阴影蒸发技术制造的超导电路可能包含改变其量子动力学的非预期结。我们讨论了一种超导磁通量子比特的设计，它利用电路的对称性来保护量子比特免受不必要的耦合到噪声环境中，在噪声环境中，意外的结会破坏量子相干性。我们提出了一个理论模型的基础上最近开发的超导量子比特电路理论和计算弛豫和退相干时间，可以与现有的实验。此外，量子位到电路谐振（等离子体激元模式）的耦合根据电路的不对称性来解释。最后，延长所研究的超导量子比特的弛豫和退相干时间的可能性提出了所获得的结果的基础上。
2005-04-27 cond-mat.supr-con quant-ph
Tensor Factorized Hamiltonian Downfolding To Optimize The Scaling Complexity Of The Electronic Correlations Problem on Classical and Quantum Computers
针对强关联分子电子关联计算复杂度高的问题，提出张量分解哈密顿量降维法及量子比特化降维法，将高阶张量压缩为二阶网络，大幅降低经典与量子计算的复杂度，实现超二次方加速。
2025-05-20 quant-ph
Persistent entanglement in arrays of interacting particles
研究了一类由具有Ising型相互作用的量子比特阵列产生的$N$量子比特量子态的纠缠特性。这些状态包含大量的纠缠，如它们的施密特测度所给出的。它们还具有高的{ \em纠缠持久性}，这意味着必须测量$\sim N/2$量子位才能解开状态。通过简单的测量和经典通信（LOCC），可以产生一系列其他多粒子纠缠态，如$<N/2$量子比特的广义GHZ态，这些态可以被看作是一种纠缠资源。
2000-08-28 quant-ph
Efficient application of the factorized form of the unitary coupled-cluster ansatz for the variational quantum eigensolver algorithm by using linear combination of unitaries
针对变分量子本征求解器中分解 UCC 算符实现复杂度高的问题，本文利用隐藏 SU(2) 对称性和酉线性组合，将秩 n 算符的整体复杂度降至 n³。
2023-02-17 quant-ph
Persistent Rabi oscillations probed via low-frequency noise correlation
如果在弱耦合状态下连续监测量子位，则量子位拉比振荡已知是非衰减的（尽管具有波动相位）。在本文中，我们提出了一个实验来证明这些持续拉比振荡通过低频噪声相关。这个想法是通过两个探测器来测量一个量子比特，在拉比频率上偏置频闪。低频噪声取决于偏置脉冲的两个梳齿之间的相对相位，对于同相梳齿或反相梳齿，两个检测器中的电报噪声都强烈增加。这是因为持续拉比振荡和测量脉冲之间的自同步。几乎完美的相关性的噪声在两个检测器的同相政权和几乎完美的反相政权的关系表明存在同步的持续拉比振荡。实验可以用半导体或超导体量子比特来实现。
2010-04-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Engineering decoherence in Josephson persistent-current qubits
我们讨论了在约瑟夫森持续电流量子比特的实验中，由控制和测量设置本身引起的弛豫和退相速率。为了控制和测量量子位状态，量子位感应耦合到电磁电路。我们展示了如何将该系统映射到自旋玻色子模型上，以及如何从耦合到量子位的电磁阻抗导出玻色子浴的谱密度。电磁环境的一部分是测量设备（DC-SQUID），它永久耦合到所研究的单个量子系统。由于长的相干时间和有效的测量方案之间存在明显的矛盾，针对不同的测量方案，详细分析了测量过程。我们表明，测量仪器的耦合到量子比特可以在原位控制。在实验中可以实现今天的参数用于定量评估，它表明，由测量设置引起的弛豫和退相速率可以足够低的约瑟夫森持续电流量子比特的量子动力学的时间分辨研究。我们的结果可以推广为相关量子比特系统读出的工程规则。
2002-11-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Off-resonant entanglement generation in a lossy cavity
我们提供了一个精确和完整的表征纠缠动力学的两个量子位耦合到一个共同的结构化水库在零温度。我们导出了两量子比特系统初始因式分解态的最大化量子纠缠的条件。特别是，当两个量子比特被放置在一个有损腔，我们表明，可以获得高值的纠缠，即使在坏腔的限制，在色散制度。最后，我们表明，在一定的条件下，纠缠动力学表现出量子拍频，我们解释了它们的物理起源在两个不同的过渡耦合系统的修饰状态之间的干扰。
2008-12-10 quant-ph
Halving the cost of quantum multiplexed rotations
我们改进了具有$c$控制的多路复用量子门的$b$位近似所需的$T$门的数量，该$T$门应用从$4n b+\mathcal{O}(\sqrt{cn b})$到$2n b+\mathcal{O}(\sqrt{cn b})$的$n$单量子位任意相位旋转，并且将所需的量子位的数量减少到2倍。这种通用的量子线路基元存在于许多量子算法中，我们的结果将基于双因子分解或张量超压缩表示的量子化的最新电子结构模拟的成本大约减半。我们实现了这一点，通过扩展最近的想法随机编译的量子线路的经典数据，并讨论时空权衡和浓度的措施，在其实施。
2021-10-26 quant-ph
Investigating entanglement dynamics with dynamical decoupling together with initial qubit-reservoir correlations
Quaid-i-Azam University（奎达伊阿扎姆大学）；National Centre for Physics（国家物理中心）
本文研究两量子比特与共同玻色子库的纠缠动力学，发现初始关联加速纠缠突然死亡，且对称π脉冲序列可将纠缠寿命延长近七倍。
2026-10-05 quant-ph
Persistent Quantum Beats and Long-Distance Entanglement from Waveguide-Mediated Interactions
我们研究了一维波导中光子-光子关联和纠缠的产生。我们发展了一种新的格林函数方法来研究真空介导的量子比特-量子比特相互作用，包括自发耦合和相干耦合。由于这些相互作用，量子拍频出现在二阶关联函数中。我们超越了马尔可夫机制，观察到这种量子拍持续的时间比量子比特的寿命长得多。使用这些非马尔可夫过程，可以产生高度的长距离纠缠，使波导QED系统有望成为可扩展量子网络的候选者。
2013-03-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Correlation-Enabled Beatings in Two-Dimensional Electronic Spectroscopy
School of Physics, Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院物理学院）
本研究提出通过超快控制和相关性驱动机制，实现二维电子光谱中长寿命拍频的持续相干特征。
2026-02-03 quant-ph
A streamlined quantum algorithm for topological data analysis with exponentially fewer qubits
AWS Center for Quantum Computing（AWS量子计算中心）；Alfréd Rényi Institute of Mathematics（阿尔弗雷德·雷尼数学研究所）；Institute for Quantum Information, RWTH Aachen University（亚琛工业大学量子信息研究所）；Department of Computing, Imperial College London（伦敦帝国理工学院计算机系）
本文提出一种改进的量子算法计算持久贝蒂数，实现多项式时间提升和指数空间节省，同时引入量子启发的经典幂方法，提供与现有经典启发法相当的算法。
2026-03-31 quant-ph
Persistent control of a superconducting qubit by stroboscopic measurement feedback
使系统状态遵循规定的轨迹，尽管波动和错误通常包括监测可观察的（温度，血糖水平.）并对它的控制器（加热器功率、胰岛素量.）作出反应。在量子领域，反馈的范式发生了变化，因为测量会改变系统的状态，当轨迹经过测量本征态的叠加时，这种变化最为显著。在这里，我们证明了稳定的超导量子比特的任意轨迹的测量为基础的反馈。该协议受益于3D transmon量子位的长相干时间（$T_2>10 μ$ s）、相位保持约瑟夫森放大器的高效率（82%）以及确保小于500 ns延迟的快速电子器件。在离散的时间间隔，量子位的状态被测量并在检测到错误的情况下被校正。对于拉比振荡，当量子位应该处于测量指针状态时，离散测量发生，我们证明了目标轨迹的平均保真度为85%。对于不经过指针态的Ramsey振荡，平均保真度达到75%。顺便说一句，我们展示了一个快速复位协议，允许冷却的3D transmon量子位下降到0.6%的激发态。
2013-08-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
dc atomtronic quantum interference device: quantum superposition of persistent-current states and a parity-protected qubit
本文基于双模近似下的广义Bose-Hubbard模型研究直流原子电子学量子干涉器件，发现中心频率处可形成原子数奇偶性保护的量子比特，并揭示了频率精度与量子比特品质因数间的反比关系。
2024-03-20 cond-mat.quant-gas quant-ph
Persistent entanglement of valley exciton qubits in transition metal dichalcogenides integrated into a bimodal optical cavity
我们报告耗散动力学的两个谷激子居住在$K$和$K^\prime$ -裸WSe $_2$单层谷和一个被集成到一个双峰光学腔。在前者中，只有当$K$和$K^\prime$ -谷中激子场失谐量严格相等（共振失谐量）时，才能产生部分纠缠定态。否则，激子量子比特的并发度变为零。值得注意的是，在后者（WSe $_2$单层在一个双峰光学腔），从一个子系统（激子/光）的纠缠转移到其他（光/激子）发生。因此，激子量子比特的有限定态共存总是产生的，无论激子场失谐在两个山谷是共振或非共振。此外，它甚至可以达到高达1（两个谷激子的最大纠缠态）。由于不存在具有严格共振失谐的真实系统，因此将WSe $_2$单层浸入双模光学腔中提供了克服裸WSe $_2$所面临的挑战的机会，从而打开了潜在量子位的新领域。
2022-09-09 cond-mat.mes-hall 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
Dissipative Time Crystals as Passively Protected Oscillating Qubits
Clarendon Laboratory, University of Oxford（牛津大学克拉伦登实验室）；Université Paris-Saclay, CNRS, LPTMS（巴黎萨克雷大学，法国国家科学研究中心，理论物理实验室）；Niels Bohr Institute, University of Copenhagen（哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所）
本研究通过受驱动的耗散玻色系统实现持续振荡量子比特的被动保护，利用时间晶体动力学机制在无噪声子系统中稳定量子信息。
2026-10-23 quant-ph
Coherent coupled qubits for quantum annealing
量子退火是一种潜在地利用量子隧穿来增强计算性能的优化技术。现有的量子退火器使用具有短相干时间的超导通量量子比特，主要受到大持续电流$I_\mathrm{p}$的使用的限制。在这里，我们研究一种替代方法，使用具有较小$I_\mathrm{p}$和较长相干时间的量子位。我们证明了可调耦合，量子退火的基本构建块，两个通量量子比特之间的小（$\sim 50~\mathrm{nA}$）持续电流。此外，我们描述了量子比特相干性作为耦合器设置的函数，并研究了耦合器回路中的磁通噪声对量子比特相干性的影响。我们的研究结果提供了深入了解下一代量子退火机的可用设计空间，提高了相干性。
2017-06-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum coherence, correlations and nonclassical states in the two-qubit Rabi model with parametric oscillator
研究了由两个量子比特和一个振子组成的强相互作用系统中存在参量介质时的量子相干性和量子关联。为了解析求解该系统，我们采用绝热近似方法。它假设每个量子比特的特征频率基本上低于振荡器频率。为了验证我们的近似，一个很好的协议之间的哈密顿量的计算能谱与其数值结果。从三重初态出发，计算了两量子比特子系统和振子系统的约化密度矩阵随时间的演化。从一个因式分解的双量子比特初态出发，研究了双量子比特布居数反转中的回复和坍缩现象的准周期性。基于相干性的相对熵测度，研究了两量子比特和单个量子比特子系统在不同初始态选择下的量子相干性及其对参数项的显式依赖性.同样，通过研究几何不协调和并发，证明了量子关联的存在。此外，通过数值最小化Hilbert-Schmidt距离，重构了动态产生的近最大纠缠态。观察到的重构态是近似纯的广义Bell态。利用振子密度矩阵，计算了最小熵区域中相应的Husimi $Q$ -函数的正交方差和相空间分布，并得出所获得的近似纯演化态是压缩相干态的结论.
2021-06-12 quant-ph
Mitigation of Crosstalk Errors in Quantum Measurements
Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)（韩国科学技术院）；National Taiwan Normal University（台湾师范大学）
针对多量子比特测量中的串扰误差，提出基于量子探测器层析成像的缓解协议，在IBM量子硬件上验证了误差抑制效果。
2026-05-29 quant-ph
Quantum feedback control of a superconducting qubit: Persistent Rabi oscillations
测量行为通过将可能态的叠加投射到一个单一的（尽管是概率性的）结果中，在量子世界和经典世界之间架起了一座桥梁。这个“瞬时”过程的时间尺度可以用弱测量来拉伸，这样它就采取了一种逐渐随机走向最终状态的形式。值得注意的是，临时测量记录足以使用反馈连续跟踪和操纵量子态。我们使用一个近无噪声的参量放大器来监测一个共振驱动的量子二能级系统--超导量子比特的动力学。高保真测量输出用于主动稳定拉比振荡的相位，使其能够无限期地持续下去。这个新功能显示了对抗退相干的希望，并为连续的量子纠错定义了一条道路。
2012-05-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Microwave Packaging for Superconducting Qubits
在过去的二十年里，超导量子线路的性能得到了极大的改善。超导量子比特的进展，让一个新的产业分支从全球科技企业，到量子计算创业公司，都出现了。本文综述了超导量子线路微波控制。此外，我们还讨论了该领域持续存在的工程挑战之一，即如何控制日益复杂的超导电路的电磁环境，使其同时受到保护和有效控制。
2019-06-12 quant-ph
Entanglement-swapping for X-states demands threshold values
基本的纠缠交换方案可以被看作是一个允许在四量子比特系统的不同对之间重新分配贝尔态属性的过程。完成这项任务需要执行冯·诺依曼测量，将一对因子分解的量子比特随机投射到四个贝尔状态之一上。在这项工作中，我们提出了一个类似的方案，通过在两个局部量子比特上执行相同的贝尔-冯·诺依曼测量，每个量子比特最初通过X状态与空间上遥远的量子比特相关。这个过程没有条件地交换X特征，而输入纠缠在一定条件下部分分布在四个可能的结果态中。具体来说，我们得到了两个阈值的输入纠缠，以使结果态是不可分的。此外，我们还发现存在两种可能的结果纠缠度，一种大于输入纠缠度，另一种小于输入纠缠度;获得最大结果纠缠度的概率小于获得最小结果纠缠度的概率。此外，我们还计算了一些特殊的初始X态的纠缠分布。
2013-11-26 quant-ph
TensorLy-Quantum: Quantum Machine Learning with Tensor Methods
仿真对于开发量子硬件和算法至关重要。然而，由于量子态空间的指数标度性，在经典硬件上模拟量子线路具有挑战性。虽然因子分解张量可以大大减少这种开销，但基于张量网络的模拟器相对较少，并且通常缺乏关键功能。为了解决这一缺陷，我们创建了TensorLy-Quantum，这是一个采用PyTorch API的用于量子线路模拟的Python库。我们的库利用现有TensorLy生态系统的优化张量方法来表示，模拟和操纵大规模量子线路。通过紧凑的张量表示和高效的运算，TensorLy-Quantum可以在单个GPU上扩展到数百个量子位，在多个GPU上扩展到数千个量子位。TensorLy-Quantum是开源的，可在https://github.com/tensorly/quantum上访问
2021-12-19 quant-ph
A superconducting qubit as a quantum transformer routing entanglement between a microscopic quantum memory and a macroscopic resonator
我们在实验上演示了一个微观二能级系统和一个宏观超导共振器之间纠缠态的产生和测量，其中它们之间的间接相互作用是由一个人造原子，超导持续电流量子比特（PCQB）介导的。结果表明，由氧化层缺陷形成的微观二能级系统的退相时间比PCQB长一个数量级，而微观二能级系统与宏观超导共振器之间的纠缠态的退相时间明显长于持续电流量子比特的退相时间.这表明，适度相干特性的量子比特可以在实践中用于通过将它们连接到宏观电路QED量子总线来解决低退相干量子存储器的可能性，从而为量子信息处理任务带来未来的重要影响。
2010-08-25 cond-mat.supr-con quant-ph
Homological analysis of multi-qubit entanglement
我们建议使用持久的同源性来表征多体纠缠。在多量子比特数据集上，我们引入仅根据二分纠缠定义的度量，然后我们导出条形码。我们表明，他们能够提供一个很好的分类纠缠态，至少对少数量子比特。
2018-08-27 cs.CG quant-ph
Factorized Boolean representations for efficient quantum synthesis
Portland State University（波特兰州立大学）
该研究提出因式分解布尔表示，突破传统逻辑最小化的局限，通过提取布尔表达式的共享因子优化量子综合，在减少量子比特数的同时降低超线性控制成本，提升电路执行效率。
2026-09-02 cs.LO quant-ph
Quantum Codeword Sensing
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
本文研究弱信号下量子码字识别问题，证明使用持久量子存储器可超越经典记忆接收器，实现纠错和抗噪，并给出具体码族和资源开销。
2026-10-05 quant-ph
Fast, Lifetime-Preserving Readout for High-Coherence Quantum Annealers
我们首次证明了量子通量参量管（QFP）能够在电容分流通量量子比特（CSFQ）的读出电路中同时充当隔离器和放大器。通过将QFP视为可调谐耦合器并将其偏置，使得耦合关闭，我们表明CSFQ的$T_1$不受其低Q读出谐振器（$Q_e = 760$）的Purcell损耗的影响，尽管仅失谐$40$ MHz。当退火时，QFP放大量子位的持续电流信号，使得其在读出谐振器中生成$85$ MHz的通量量子位状态依赖性频移，其超过其线宽的$9$倍。该器件在持续电流的基础上读出的磁通量子位的结晶度超过$98.6\%$，只有$80$ ns的集成，并达到$99.6\%$的结晶度时，为$1$ $μ$ s集成。这种速度和隔离的结合对于高相干量子退火机的读出至关重要。
2020-11-19 quant-ph
Variational Quantum Optimization with Multi-Basis Encodings
尽管广泛的研究工作，经典优化的量子算法很少表现出可实现的量子优势。许多量子算法的实用性受到高要求的电路深度和非凸优化景观的限制。我们通过引入一种新的变分量子算法来解决这些挑战，该算法受益于两个创新：多基图编码和非线性激活函数。我们的技术提高了优化性能，有效量子资源增加了两倍，测量复杂性降低了两倍。虽然传统量子形式主义的许多量子位的经典模拟是不可能的，由于其指数缩放，我们减轻了这种限制与精确的电路表示使用因式分解张量环。特别是，浅电路允许我们的技术，结合高效的因式分解张量为基础的模拟，使我们能够成功地优化MaxCut的非局部连接的$512$顶点DIMACS库图形在一个单一的GPU。通过提高量子优化算法的性能，同时需要更少的量子资源，并利用更浅，更抗错的电路，我们为变分量子优化提供了切实的进展。
2022-01-26 quant-ph
Entangled States are Harder to Transfer than Product States
纠缠态的分布是许多量子信息处理协议中至关重要的一项关键任务。通常采用的分配量子态的设置设想在一个位置创建状态，然后通过一些量子信道将其发送到（可能不同的）远程接收器。虽然纠缠量子态的分布比乘积态的分布效率低，这是公认的，也许是直观的预期，但这种效率低下（即，纠缠态和因子分解态的量子态传输保真度之间的差异）的彻底量化尚未进行。为此，在这项工作中，我们考虑$n$独立的振幅阻尼通道，并行作用，即，每一个局部地位于$n$量子位状态的一部分上。我们推导出精确的分析结果的保真度下降，相对于产品状态的情况下，在初始状态中的纠缠的存在下，高达四个量子比特。有趣的是，我们发现真正的多体纠缠比两量子比特纠缠对保真度有更不利的影响。我们的结果暗示了这样一个事实，即对于较大的$n$ -量子比特态，产品和纠缠态之间的平均保真度的差异随着单量子比特保真度的增加而增加，从而使后者成为一个不太值得信赖的品质因数。
2023-01-11 quant-ph
Nuclear scattering phase shifts with factorized geometric-time RODEO on a quantum processor
Kyungpook National University（庆北国立大学）；Soongsil University（崇实大学）；Hanyang University（汉阳大学）
本研究在量子处理器上用因子化几何时间 RODEO 电路重建核散射相移，较直接 RODEO 显著降低电路深度和门数，提高拟合精度，展示了电路压缩对连续谱观测量的价值。
2026-09-29 nucl-th quant-ph
Projective Measurement Scheme for Solid-State Qubits
我们提出了一个有效的测量方案，固态量子比特，{ \bf不}引入额外的退相干的量子比特，直到测量是由一个共振脉冲打开。然后，共振脉冲使量子比特与检测器最大程度地纠缠。该方案具有投影、无噪声、可切换等特点。这种方法在超导持续电流量子比特上进行了说明，但是可以应用于各种固态量子比特的测量，其电磁信号的{ \bf直接}检测给出量子比特状态的差分辨率。
2003-10-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
The perfect entangler spectrum as a tool to analyze crosstalk
Freie Universität Berlin, Fachbereich Physik and Dahlem Center for Complex Quantum Systems（柏林自由大学物理系和达勒姆复杂量子系统中心）
本文提出利用完美纠缠光谱检测量子系统中的动态串扰，通过分析光谱峰揭示串扰机制，为量子计算中的串扰分析提供新工具。
2025-07-31 quant-ph
Backaction driven, robust, steady-state long-distance qubit entanglement over lossy channels
我们提出了一个方案，用于产生强大的和持久的纠缠之间的量子比特，不相互作用，并分开了一个长的和有损的传输通道，使用马尔可夫水库工程。该提案仅使用相关衰减到远程分离的公共通道，驱动单光子量子比特跃迁。这个简单的方案是通用的，适用于各种实验实现，包括电路和腔QED，与需要动态控制，初始化，测量，或反馈的方法相比，实验开销很小。除了避免这些低效率，简单的协议是高度鲁棒的噪声，误校准，并在信道中的损失。我们在广泛的参数范围内找到了高质量的解决方案，并表明最佳策略反映了从弹道光子传输到扩散光子传输的转变，从对称和相干地驱动一个共同的稳态到不对称地吸收从一个量子比特发射的光子。传输通道的作用的详细分析表明，允许双向衰减大大增加了不可逆性，从而二次抑制失真。
2016-08-18 quant-ph
Tradeoff between Leakage and Dephasing Errors in the Fluxonium Qubit
我们提出了一个折衷之间的泄漏和纯失相错误的fluxonium电路。我们表明，在绝缘制度，即，当流过电路的持续电流被抑制时，纯移相速率随着电路阻抗的增加而指数地减小。与这种指数下降相反，量子位保持足够的非谐性，使得门时间仍然可以很短，从而允许计算错误率的显着降低。
2013-09-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Comparative Benchmarking of Utility-Scale Quantum Emulators
本研究对七种实用规模量子模拟器进行基准测试，发现基于MPS的模拟器性能最优，可在多项式时间内高保真模拟超100量子比特的电路，突破现有态矢模拟器和量子硬件的限制。
2025-04-18 quant-ph
Supercharged two-dimensional tweezer array with more than 1000 atomic qubits
本研究通过平铺多个独立激光驱动的微透镜光镊阵列，实现了超过1000个原子量子比特的大规模量子处理架构，显著提升了量子比特数量与初始填充比例，并成功展示了多达441个量子比特簇的无缺陷组装与持续稳定。
2024-02-09 quant-ph
Quantum Computing with Atomic Josephson Junction Arrays
我们提出了一个原子约瑟夫森结阵列量子计算方案。该系统由少量三态原子组成，被囚禁在一个远离共振的光晶格中。拉曼激光提供了“约瑟夫森”隧穿，原子之间的碰撞相互作用代表了模式之间的“电容”耦合。量子比特态是具有相反持续电流的原子的集体状态。这个系统非常类似于超导通量量子比特。单量子位量子逻辑门是通过调制拉曼耦合来实现的，而双量子位量子逻辑门是由相邻阱之间的隧道耦合产生的。读出是通过调谐约瑟夫森制度之间的拉比制度，随后通过内部电子状态的原子的检测拉曼耦合。退相干机制进行了详细的研究，承诺之间的退相干时间和门操作时间的高比率。
2003-06-12 quant-ph
Effects of dipolar coupling on an entanglement storage device
量子计算需要有效的长期存储设备来保存量子态。这种存储设备的一个有吸引力的候选者是连接到公共耗散环境的量子位。共同的环境在这些量子位系统中产生了持续的纠缠。因此，这些系统有效地作为纠缠的存储设备。然而，共同环境的存在通常需要量子位的物理接近，因此导致量子位之间的直接偶极耦合。在这项工作中，我们研究了偶极耦合对环境诱导纠缠的总体影响，使用最近提出的波动调节的量子主方程[A。Chakrabarti和R. Bhattacharyya，Phys.Rev.A97，063837（2018）]。我们发现，非世俗的偶极耦合的结果在减少纠缠，因此存储设备的效率较低。我们还讨论了有效存储的性能，减轻了不利影响的偶极耦合上存储的纠缠。
2022-07-22 quant-ph
Persistent dark states in anisotropic central spin models
长寿命的暗态在固态系统中普遍存在，在这种状态下，实验上可获得的量子位与周围的自旋浴不处于热平衡。我们解释了无处不在的暗态在一个大类的非均匀中心自旋模型使用接近可积线与确切的暗本征态。在数值上可达到的尺寸下，暗态在与可积性有很大偏差的情况下仍然作为本征态存在，量子比特在很长一段时间内保持着其初始极化的记忆。虽然系统的本征态是混沌的，对小扰动表现出指数敏感性，但它们不满足本征态热化假设。相反，我们预测长的弛豫时间随系统大小呈指数级增加。我们建议，这种中间的混乱，但非遍历制度的特点介观量子点和金刚石缺陷系统，因为我们没有看到传统的热化与有限的弛豫时间的数值趋势。
2020-05-27 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el nlin.CD
Putting fermions onto a digital quantum computer
Sandia National Laboratories（桑迪亚国家实验室）；DAMTP, Centre for Mathematical Sciences, University of Cambridge（剑桥大学数学科学中心 DAMTP）；Department of Physics and Astronomy, Dartmouth College（达特茅斯学院物理与天文学系）；Joint Center for Quantum Information and Computer Science, University of Maryland（马里兰大学量子信息与计算科学联合中心）；School of Physics, University of Sydney（悉尼大学物理学院）；Department of Chemistry, Rice University（莱斯大学化学系）；Department of Physics and Astronomy, Rice University（莱斯大学物理与天文学系）；Department of Computer Science, University of Oxford（牛津大学计算机科学系）
本文探讨了在数字量子计算机上模拟费米子系统的方法，挑战了多维费米子系统更难处理的观念。
2026-02-06 quant-ph
Millikelvin digital-to-analog converter for superconducting quantum processors
S Lab, Quantum Science Center of Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area（粤港澳大湾区量子科学中心 S 实验室）
本文提出一种毫开尔文超导数字-模拟转换器，用于超导量子处理器的本地调制，通过单量子flux脉冲编程，实现无需室温直流偏置线的统一参数调谐。
2026-04-28 quant-ph
