High-efficiency single-photon source above the loss-tolerant threshold for efficient linear optical quantum computing
针对光子损耗限制可扩展光子量子计算的问题，利用定制激光脉冲激发耦合可调谐微腔的单量子点，研制出总效率达0.712(18)且首次突破容损阈值的高性能单光子源，并实现了强度压缩与40光子事件。
2023-11-28 quant-ph
High threshold distributed quantum computing with three-qubit nodes
在分布式量子计算范例中，控制良好的几个量子比特“节点”通过相对嘈杂和容易故障的连接联网在一起。一个实用的方案必须提供高的容错性，同时只需要简单的（即几个量子位）节点。在这里，我们表明，相对温和的，三量子位节点可以支持先进的净化技术，因此提供强大的可扩展性：在纠缠通道的保真度可以允许接近10%，如果在本地操作的保真度是0.1%的顺序。因此，我们的网络噪声的容忍度是一个数量级超过以前的计划，我们的架构仍然是强大的，即使在相当大的退相干率（内存错误）的存在。我们比较的性能与涉及节点的较低和较高的复杂性的计划。金刚石中的离子阱和NV中心是两种高度相关的新兴技术。
2012-05-05 quant-ph
Analysis of optical loss thresholds in the fusion-based quantum computing architecture
本文分析并比较FBQC中不同线性光学BSM融合电路，数值估计各组件损耗阈值，证明在总边际效率高于0.973时现有集成光子损耗水平可支持容错量子计算。
2024-04-02 quant-ph
High photon-loss threshold quantum computing using GHZ-state measurements
本文提出基于恒定规模纠缠资源态上 GHZ 基投影测量的容错线性光学架构，通过编码 GHZ 态测量抑制光子损耗与概率性错误，仿真显示其单光子损耗阈值优于现有编码双量子比特融合测量架构，为光子容错量子计算提供了资源高效路径。
2023-08-08 math-ph math.MP quant-ph
Loss-tolerant operations in parity-code linear optics quantum computing
光学量子计算的一个重点是引入纠错和最小化资源需求。我们详细介绍了一个完整的编码和操纵方案设计的线性光学量子计算，结合可扩展的操作和损失容忍架构。
2007-07-06 quant-ph
Erasure Thresholds for Efficient Linear Optics Quantum Computation
利用Knill，Laflamme，Milburn提出的有效线性光学量子计算的误差模型[Nature 409，46 - 52，2001]，推导了使用7量子比特编码的不完美光子探测器引起的擦除误差的误差率阈值，并通过模拟进行了验证。一种新的方法-基于马尔可夫链描述的擦除校正过程-被开发和使用来计算递归关系，描述在不同的编码水平的错误率，从该阈值是派生的，匹配的阈值预测由Knill，Laflamme和Milburn [quant-ph/0006120，2000]。特别是，在相同的顺序作为测量失败率的门故障率的擦除阈值被发现是1.78%以上。
2004-05-19 quant-ph
Is quantum computing green? An estimate for an energy-efficiency quantum advantage
量子优势阈值确定量子处理单元（QPU）何时在算法复杂度方面相对于经典计算硬件更高效。基于两个$-$之间能量效率比较的“绿色”量子优势阈值$-$将在量子硬件和经典硬件之间的比较中发挥基础性作用。事实上，它的特性将使更好的节能策略的决策，例如，在混合量子经典算法的工作量分布。在这里，我们表明，绿色量子优势阈值关键取决于（i）的质量的实验量子门和（ii）在QPU产生的纠缠。事实上，对于需要适度纠缠的NISQ硬件和算法，经典张量网络仿真在相同的最终状态保真度下比量子计算更节能。我们计算绿色量子优势阈值的几个范例的算法和硬件平台，并确定算法与幂律指数$α\lesssim 1$ $-$作为绿色量子优势阈值在不久的将来的奇异值的二分区$-$的幂律衰减。
2022-11-22 quant-ph
Linear optical logical Bell state measurements with optimal loss-tolerance threshold
本文通过对抗性框架推导了线性光学量子信息处理中损耗容忍阈值的紧致上限，证明线性光学逻辑Bell态测量能达到no-cloning定理的基本损耗阈值，并为非自适应测量给出了更严格的界限。
2023-05-22 quant-ph
Hexapartite entanglement in an above-threshold Optical Parametric Oscillator
我们从理论和实验上证明了在高于振荡阈值的光参量振荡器（OPO）中产生六方模纠缠。我们表明，OPO产生了丰富的纠缠结构之间的六个光学边带模式通过非线性晶体相互作用的集合。这样产生的量子态的种类可以由单个参数控制，即泵浦系统的外部激光的功率。我们的平台允许在许多光学模式之间产生大量纠缠，这些模式具有明确定义但差异很大的频率，可能会桥接量子网络的节点。
2018-06-29 quant-ph
Quantum computing at the quantum advantage threshold: a down-to-business review
预计量子计算机将能够解决各种问题，这些问题超出了目前基于经典技术的最强大的超级计算机的能力。在过去的三十年里，量子计算的进步激发了工业界、投资者、媒体、高管和公众对这一领域的极大兴趣。然而，人们对这项技术、其目前的能力及其在这些社区的潜在影响仍然缺乏了解。缩小这一差距需要全面了解如何评估量子计算设备的性能并估计其潜力，这一任务因各种量子计算模型和物理平台而变得更加困难。在这里，我们回顾了量子计算，有前途的计算模型和最先进的物理平台的最新发展。我们还讨论了潜在的应用程序，这些应用程序和技术途径对解决这些要求所提出的要求。最后，我们总结并分析了量子计算市场进一步指数增长的论据。这篇评论是用一种简单的语言写的，没有方程，应该让没有数学和物理学高级背景的读者也能读到。
2022-03-31 physics.pop-ph physics.soc-ph quant-ph
Spatial fluctuations in an optical parametric oscillator below threshold with an intracavity photonic crystal
我们展示了如何通过在垂直于光传播的平面中引入空间非均匀介质（如光子晶体）来控制多模简并光学参量振荡器I型中的空间量子相关性。我们得到了所有相关参数的解析表达式，并研究了光子数、纠缠、压缩和孪生光束。考虑到不同的制度和配置，我们显示的可能性，以调整不稳定性阈值，以及相关性的量子化，通过打破系统的平移不变性，通过光子晶体调制。
2011-12-20 quant-ph
Utilizing Encoding in Scalable Linear Optics Quantum Computing
我们提出了一个方案，它提供了一个显着减少所需的资源来实现线性光学量子计算。该方案是Knill，Laflamme和Milburn的建议的变体，并使用增量方法进行错误编码以提高成功概率。
2004-08-15 quant-ph
Noise thresholds for optical cluster-state quantum computation
本文对光团簇态量子计算的容错阈值进行了详细的数值研究。我们的噪声模型允许光子损失和去极化噪声，作为除光子损失噪声之外的所有类型的本地噪声的一般代理。我们得到了一个阈值区域的两种类型的噪声的允许值对。粗略地说，我们的研究结果表明，可扩展的光学量子计算是可能的光子损失概率小于0.003，退偏振概率小于0.0001。我们的容错协议涉及许多创新，包括一种被称为远程校正的综合征提取方法，从而保证重复的综合征测量一致。本文是[Dawson等人，物理修订版信函96，020501]。
2007-05-14 quant-ph
Direct Production of Tripartite Pump-Signal-Idler Entanglement in the Above-Threshold Optical Parametric Oscillator
本文计算了工作在阈值以上的三重共振非简并光学参量振荡器的三个输出场（泵浦场、信号场和闲频场）之间的量子关联。通过应用标准准则[P. van Loock和A. Furusawa，Phys.Rev.A67，052315（2003）]，我们表明，强三方连续变量纠缠存在于这个众所周知的和简单的系统。此外，由于纠缠直接由非线性过程产生，三个纠缠场可以具有非常不同的频率，为多色量子信息网络开辟了道路。
2006-10-09 quant-ph
Percolation thresholds for photonic quantum computing
任何量子算法都可以通过在正方形晶格拓扑结构中的纠缠量子比特簇上的单节点测量的自适应序列来实现。光子是一种很有前途的量子比特编码候选者，但组装光子纠缠簇与线性光学元件依赖于概率操作。给定$n$ -光子纠缠微团簇的供应，使用线性光学电路和光子探测器，可以组装光子的随机纠缠态，随后可以将其“重整化”为用于通用量子计算的逻辑团簇。在本文中，我们证明了在$n$和每个双光子线性光学融合操作必须具有的最小成功概率$λ_c^{(n)}$之间存在一个基本的折衷，以保证所得到的状态可以重整化：$λ_c^{(n)} \ge 1/(n-1)$。我们提出了一种新的方式来制定这个问题，其中$λ_c^{(n)}$是一个逻辑图的键渗透阈值，并提供明确的结构，以产生一个使用$n=3$光子微团簇（GHZ状态）作为初始资源的一个简化的集群。我们解决了一个迄今为止悬而未决的问题，表明可以创建一个可重正化的集群与$3$ -光子微团簇在一个二维图没有前馈，这使得该计划非常有吸引力的集成光子实现。我们还提供了晶格结构，这表明$0.5 \le λ_c^{(3)} \le 0.5898$，改进了最近的结果$λ_c^{(3)} \le 0.625$。最后，我们讨论了损耗如何影响阈值的界限，使用最近提出的方法产生光子微团簇使用量子点发射器的启发损耗模型。
2017-01-13 quant-ph
Efficient Parity Encoded Optical Quantum Computing
我们提出了一个线性光学量子计算方案，与KLM相比，大大降低了资源成本。该方案利用了集群状态计算的元素，并在保留KLM基于电路的方法的同时实现了与这些方案相当的资源使用。
2005-05-17 quant-ph
Computing with spin qubits at the surface code error threshold
量子比特的高保真控制对于量子算法的可靠执行和实现容错是至关重要的，容错是在错误发生之前更快地纠正错误的能力。容错的核心要求是用错误阈值来表示的。然而实际的阈值取决于许多细节，一个共同的目标是众所周知的表面码的~1%的误差阈值。达到99%以上的双量子位门的正确率一直是半导体自旋量子位的长期主要目标。这些量子位非常适合缩放，因为它们可以利用先进的半导体技术。在这里，我们报告了一个基于自旋的量子处理器在硅单和双量子位门的结晶度都超过99.5%，从门集断层扫描提取。当包括相邻量子位上的串扰和空闲错误时，平均单量子位门的重复性保持在99%以上。利用这种高保真度的门设置，我们执行的要求很高的任务，计算分子基态能量使用变分量子本征求解器算法。现在，两个量子比特门保真度的99%障碍已经被超越，半导体量子比特已经获得了作为领先平台的可信度，不仅用于缩放，而且用于高保真控制。
2021-07-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Optical Quantum Computing
2001年，全光量子计算成为可能，因为人们发现仅使用单光子源、线性光学元件和单光子探测器就可以进行可扩展的量子计算。虽然它原则上是可扩展的，但巨大的资源开销使该方案实际上令人生畏。然而，在几次简化之后进行了原理验证，最近基于簇状态或错误编码的方法大大减少了这种令人担忧的资源开销，使全光架构成为大规模量子计算机最终目标的有力竞争者。关键的挑战将是实现高效率的不可区分的单光子源，低损耗，可扩展的光学电路，高效率的单光子探测器，以及这些组件的低损耗接口。
2008-03-11 quant-ph
Ultrafast Pulse Shaping Approaches to Quantum Computing
量子计算利用物质的量子力学性质，使其同时存在于多种可能的状态中。这种新方法有望彻底改变目前的计算形式。作为量子计算的一种途径，我们讨论了超快激光脉冲整形，特别是基于声光调制器的傅里叶变换脉冲整形器，它具有调制可调谐高功率超快激光脉冲的能力。我们表明，光脉冲整形是量子计算的一个有吸引力的路线，因为整形脉冲可以通过光学硬件传输，相同的基础设施可用于计算和光学信息传输。我们还解决了光诱导过程的相干时间延长的问题。
2003-12-24 quant-ph
Acoustic control of the lasing threshold in QDs ensemble coupled to an optical microcavity
提出了一个描述量子点系综与光学微腔耦合的理论模型。利用该模型，我们模拟了量子点与应变脉冲的相互作用，应变脉冲可以强烈地改变量子点的激光发射。
2012-10-12 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Nonlinear Optics Quantum Computing with Circuit-QED
量子信息处理的一种方法是使用光子作为量子比特，并依赖于线性光学元件进行大多数操作。然而，一些光学非线性是使通用量子计算成为可能所必需的。在这里，我们提出了一个电路QED方法的非线性光学量子计算在微波制度，包括一个确定性的双光子相位门。我们的具体示例使用包括耦合到超导通量量子位的LC谐振器的混合量子系统来实现非线性耦合。与自克尔非线性相比，我们发现我们的方法在保持快速操作的同时提高了量子比特对噪声的容忍度。
2012-11-20 quant-ph
High threshold universal quantum computation on the surface code
我们提出了一个全面的和独立的简化审查的量子计算计划的物理。98，190504（2007），其特征在于量子位的2-D最近邻耦合晶格、接近1%的阈值错误率、自然非对称和可调节强度错误校正以及低开销任意长距离逻辑门。这些特点使它成为迄今为止设计的最好和最实用的量子计算方案。我们限制讨论直接操纵的表面码使用的稳定剂形式主义，这两个我们也简要回顾，使该计划面向广大受众。
2012-12-16 quant-ph
The physics of optical computing
本文系统阐释光学计算的速度与能效优势来源，列举11项可利用的光学特性，指出光速快并非核心优势，提出需结合多项特性、规避陷阱才能超越先进电子处理器。
2023-07-31 cs.ET cs.NE physics.app-ph
A simple gate for linear optics quantum computing
我们描述了一种用于实现Knill、Laflamme和Milburn（Nature，{ \bf 409}，46-52，Jan.4（2001））的非线性符号门的简单方案，该方案形成了在维也纳大学进行的实验的基础。
2001-08-11 quant-ph
Towards quantum computing with single atoms and optical cavities on atom chips
我们报告的最新进展，在集成的光学微谐振器到原子芯片，并描述了一些制造和实施的挑战。我们还回顾了基于观察光子通过腔镜泄漏的单原子量子计算的理论建议。使用测量来产生纠缠可以产生更简单、更鲁棒和可扩展的量子计算架构。事实上，我们表明，量子计算与原子腔系统是可行的，即使在存在相对较大的自发衰变率和有限的光子探测器效率。
2006-07-27 quant-ph
Are quantum walks the saviour of optical quantum computing?
量子漫步已经成为实现量子信息处理协议的有趣候选者。量子漫步的光学实现已经被各种团体所证明，其中一些已经受到了高调的报道。人们经常声称，量子行走提供了一条通往通用量子计算的途径。在这篇评论中，我希望消除围绕量子行走作为通往通用光学量子计算的途径的前景的一些误解。
2010-11-02 quant-ph
Quantum correlated pulses from a synchronously pumped optical parametric oscillator operating above threshold
我们进行量子分析的光同步泵浦光参量振荡器工作在上述阈值制度，即当脉冲泵浦的峰值功率超过阈值的连续产生。我们表明，这两个制度（低于和高于阈值）实现在不同的时间内的信号场的每个脉冲。我们表明，信号和泵浦脉冲的量子波动是相关的附近的脉冲之间的时间被放置在相对于脉冲的中心的相同位置，而波动是完全不相关的在同一脉冲内的不同时间。该模型还预测了泵浦脉冲和信号脉冲之间的互相关的存在。从理论上证明了用脉冲本振平衡零差检波法测得的泵浦场和信号场的相位求积谱中，在脉冲重复频率的倍数处存在量子噪声的抑制。
2011-04-08 quant-ph
Nonlinear optics of photonic hyper-crystals: optical limiting and hyper-computing
光子超晶体结合了双曲型超材料和光子晶体最有趣的特性。由于双曲型超材料中非寻常光子的色散规律不具有通常的衍射极限，光子超晶体在深亚波长尺度上表现出光局域化，导致非线性光子-光子相互作用的显著增强。因此，与传统的光子晶体类似，非线性光子超晶体在光限幅和光计算等方面具有广阔的应用前景。光子超晶体的非线性光学可以用这样的方式来表示，即空间坐标之一将在描述光在超晶体中传播的2+1维光学时空中扮演有效时间的角色。将传统的光学计算映射到光子超晶体的非线性光学上，形成超计算方案，可以大大加快计算时间。
2019-05-24 physics.optics quant-ph
Frequency and temporal effects in linear optical quantum computing
通常，线性光学量子计算（LOQC）模型假设所有输入光子是完全不可区分的。在实践中，将不可避免地存在与光子和实验设置相关的非理想性，这将在光子之间引入一定程度的可互换性。我们考虑一个非确定性的光学受控非门，一个基本的LOQC门，并检查其操作的时间和光谱的可扩展性的效果。我们还考虑了利用非理想光子计数器，它具有有限的带宽和时间响应的效果。
2005-03-31 quant-ph
Upper Bounds on the Noise Threshold for Fault-tolerant Quantum Computing
我们证明了量子线路中噪声容许水平的新上界。我们考虑由酉k-量子比特门组成的电路，每个输入线都受到强度为p的去极化噪声的影响，以及基本上没有噪声的任意一个量子比特门。我们假设电路的输出是在最终状态下测量某个指定量子位的结果。我们的主要结果是，对于p>1-Θ（1/ \sqrt{k}），任何这样的电路的输出足够大的深度基本上是独立于它的输入，从而使电路无用。对于k=2的重要特殊情况，我们的界限是p> 35.7%。此外，如果在多个量子比特上唯一允许的门是两个量子比特的CNOT门，那么我们的界限就变成了29.3%。p的这些界限明显优于以前的界限，但由于我们使用的电路模型有些不同，因此无法比较。我们的主要技术是使用泡利基分解，我们相信这将导致进一步的进展，在推导这样的界限。
2008-02-11 quant-ph
Thresholds for Linear Optics Quantum Computation
我们之前已经确定，原则上，使用带有光电探测器的无源线性光学器件进行量子计算是可能的（quant-ph/0006088）。在这里，我们描述的错误检测和纠正的基础上，大大提高了资源和设备的可扩展性所需的可靠性要求的技术。分析了理想线性光学量子计算（LOQC）的资源需求。该编码方法可以与损耗检测和相位误差校正相结合，以处理非理想光学中的主要弛豫过程，包括检测器效率低下。我们工作的主要结论是，用LOQC实现量子通信或计算的资源需求是合理的。此外，这项工作清楚地表明了如何利用错误行为的特殊知识来大大提高物理量子计算机的容错性和开销。
2000-06-27 quant-ph
Generation of entangled ancilla states for use in linear optics quantum computing
我们描述了几种不同的方法来产生线性光学量子计算所需的纠缠辅助态。我们表明，后选择可以用于与线性光学元件相结合，以产生纠缠的辅助，但具有指数小的效率。或者，可以使用由与隧道结耦合的量子阱组成的固态器件有效地产生辅助物。最后，我们考虑使用编码辅助，以减少退相干和测量误差的影响的可能性。
2003-12-31 quant-ph
Fault Tolerance in Parity-State Linear Optical Quantum Computing
我们使用的分析和数值技术相结合，计算的噪声阈值和资源需求的线性光学量子计算计划的基础上宇称态编码。奇偶态编码被用于最低级别的代码级联，以便有效地纠正由两量子比特线性光门的固有不确定性引起的错误。当与远程纠错（使用Steane或Golay码）在更高级别的级联相结合时，发现奇偶校验状态方案与以前的方案相比，以稍微降低的噪声阈值为代价，实现了大约三个数量级的资源节约。
2009-11-03 quant-ph
Fault-tolerant quantum computing with color codes
我们提出并分析了使用色码的容错量子计算协议。我们提出了电路级的计划，用于提取这些代码的错误综合征容错。我们进一步提出了一个整数程序为基础的解码算法，用于确定最有可能的错误给定的综合征。我们模拟了我们的伴随式提取和解码算法对三个物理动机的噪声模型，使用蒙特卡罗方法，并使用模拟来估计相应的容错量子纠错的精度阈值。我们还使用了自避免行走分析来降低其中两个噪声模型的准确性阈值。我们提出并分析了两种架构的容错计算与这些代码：一个与二维阵列的量子位堆叠在一起，一个在一个单一的二维基板。我们的分析表明，颜色代码执行稍好于Kitaev的表面码时，电路细节被忽略。当考虑这些细节时，我们估计色码达到0.082（3）%的阈值，这高于受限于二维最近邻门的级联编码方案所达到的$1.3 \times 10^{-5}$的阈值，但低于受到相同限制的Kitaev码所报告的0.75%至1.1%的阈值。最后，由于我们考虑的两个噪声模型的解码器性能的行为映射到2D中的三体随机键伊辛模型和3D中相应的随机格元规范模型中的有序-无序相变，因此我们的结果也否定了这些模型的西森猜想：与4.8.8色码相关联的物理力学经典自旋系统在正温度下比在零温度下更有序。
2011-08-29 quant-ph
Error models for mode-mismatch in linear optics quantum computing
线性光学量子计算（LOQC）发展面临的最重大挑战之一是模式失配，由此在电路内引入光子可分辨性，破坏量子干涉效应。我们研究的奇偶校验（或融合）门，在最近的几个LOQC计划的基本积木模式失配的影响。我们推导出简单的误差模型的模式不匹配对其操作的影响，并将这些误差模型与当前的容错阈值估计。
2006-02-01 quant-ph
Optical demonstration of quantum fault-tolerant threshold
实际量子计算中的一个主要挑战是量子系统与其环境相互作用引起的不可避免的错误。其中逻辑量子比特由若干物理量子比特编码的容错方案使得能够在存在错误的情况下正确输出逻辑量子比特。然而，对量子比特和算子进行编码的严格要求使得即使对于可实现的噪声中等规模量子技术，实现完全容错计算也具有挑战性。在这里，我们实验证明了存在的阈值在一个特殊的容错协议。四个物理量子比特使用16个光学空间模式实现，其中8个模式用于编码两个逻辑量子比特。实验结果清楚地表明，当错误率低于阈值时，由容错门构成的电路正确输出的概率高于相应的非编码电路。相反，当错误率高于阈值时，在容错实现中没有观察到优势。所开发的高精度光学系统可以提供一个可靠的平台，以研究在更复杂的电路与容错门的错误传播。
2020-12-16 quant-ph
Functional Quantum Computing: An Optical Approach
最近提出了一种新的量子计算模型，它类似于经典的量子演算，利用量子过程对其他量子过程进行操作。一个这样的量子元算子将N个么正变换作为输入，相干地置换它们的排序，并且输出可以应用于量子态的新的复合算子。在这里，我们提出了一种光学设备，实现这种类型的相干算子置换。该设备只需要一个物理实现的每个运营商进行置换。
2016-06-16 quant-ph
Cluster state quantum computing in optical fibers
提出了一种在光纤中实现量子计算的团簇态模型的方案，使其具有前馈特性。该方案使用量子比特的时间仓编码。根据先前提出的在光纤中应用任意单量子比特门的方法，提出了用于实现用于簇产生的融合门类型I和II的两种不同方式：完全基于时间仓的编码方案和基于时间仓和偏振的编码方案的组合。此外，在任何所需的基础上的测量方法的目的，这两个编码的集群状态计算的处理进行了解释。
2006-05-12 quant-ph
Fault-tolerant linear optical quantum computing with small-amplitude coherent states
使用两个光学相干态作为量子比特基态的量子计算已经被建议作为具有较低物理资源开销的单光子光学量子计算的有趣替代方案。由于需要产生具有大相干振幅的脆弱对角态，这些提议被质疑为在短期内执行量子计算的实用方法。在这里，我们表明，通过使用容错纠错方案，人们只需要使用相对较小的相干态振幅（$α> 1.2$），以实现通用的量子计算。我们研究了小相干态振幅和光子损失对容错性的影响，使用蒙特卡罗模拟的纠错方案，并显示用于第一级编码的资源量是数量级低于最知名的单光子方案。我们用蒙特卡罗模拟研究了这一规律，并在模拟中考虑了光子损失的影响。
2007-07-03 quant-ph
One-Way Quantum Computing in the Optical Frequency Comb
单向量子计算允许任何量子算法仅使用测量就可以轻松实现。困难的部分是创建通用资源，一个集群状态，在此基础上进行度量。我们提出了一种全新的方法：一种可扩展的方法，使用一个单一的，多模光参量振荡器（OPO）。该方法是非常有效的，并产生一个连续变量的集群状态，通用的量子计算，量子信息编码在正交的光学频率梳的OPO。
2008-05-27 quant-ph
High-fidelity gate operations for quantum computing beyond dephasing time limits
实现具有超过可靠量子计算的阈值的精度的量子门需要鲁棒的门，其性能不受可用控制字段的精度的限制。这些门的性能也不应该受到量子寄存器的噪声环境的影响。在这里，我们使用随机基准测试的量子门操作来比较不同的家庭的门，补偿控制场振幅的误差和去耦系统的环境噪声的性能。我们获得了高达99.8%的平均量子效率，这超过了某些量子纠错方案的阈值，也超过了环境引起的退相的预期极限.
2015-06-15 quant-ph
Review article: Linear optical quantum computing
具有光子计数的线性光学是实用量子计算的突出候选者。Knill、Laflamme和Milburn的协议[Nature 409，46（2001）]明确地证明了利用单光子、线性光学元件和投影测量的高效可扩展量子计算是可能的。随后，对该协议的一些改进已经开始弥合理论可扩展性和实际实现之间的差距。我们回顾了原始理论及其改进，并给出了一些实验性的两量子比特门的例子。我们讨论了使用现实的组件，他们在计算中引起的错误，以及如何纠正这些错误。
2006-03-14 quant-ph
No-go theorem for passive single-rail linear optical quantum computing
光子量子系统是量子计算机最有前途的体系结构之一。众所周知，对于双轨光子，有效的非线性和接近确定性的非平凡两量子比特门可以通过测量过程和引入辅助光子来实现。虽然原则上这为可扩展的线性光学量子计算开辟了一条合法的道路，但技术要求仍然非常具有挑战性，因此正在积极研究其他光学编码。另一种选择是使用单轨编码光子，其中可以确定性地产生纠缠态。在这里，我们证明，即使是这样的系统，通用的光学量子计算只使用无源光学元件，如分束器和移相器是不可能的。这个不通过定理证明了即使使用额外的辅助模式和任意数量的光子，光子聚束也不能被被动地抑制。我们的结果为光量子计算机的设计提供了有益的指导。
2013-02-13 quant-ph
Quantum Computing using Linear Optics
量子计算机有望解决传统计算机无法解决的数学问题。这些问题中的许多具有实际重要性，特别是在密码学和安全通信领域。APL正在开发一种量子计算的光学方法，其中比特或“量子比特”由单光子表示。我们的方法允许使用普通的（线性）光学元件，这些元件在大多数情况下都是现成的组件。最近的实验演示的各种逻辑门的单光子，一个原型存储器设备，和其他设备将被描述。
2004-06-25 quant-ph
Improving threshold for fault-tolerant color code quantum computing by flagged weight optimization
针对电路级噪声下色码阈值偏低的问题，提出基于标志量子比特测量结果的条件误差概率优化解码器权重的方法，显著提升了两种色码的阈值与有效码距，降低了逻辑误码率，且可推广至其他量子纠错码。
2024-09-17 quant-ph
From Linear Optical Quantum Computing to Heisenberg-Limited Interferometry
线性光学量子计算的工作原理是基于光电探测，即投影测量。光电探测的使用可以在单光子水平上提供光子之间的有效非线性相互作用，否则这在技术上是有问题的。我们报告了这样一种技术的应用，准备量子相关性作为一个重要的资源海森堡有限的光学干涉，相位测量的灵敏度可以提高超出通常的散粒噪声限制。此外，利用这种非线性，现在可以在单光子水平上进行光量子非破坏测量。
2004-04-07 quant-ph
Logic gates at the surface code threshold: Superconducting qubits poised for fault-tolerant quantum computing
量子计算机可以解决困难的问题--例如素因子分解、数据库搜索和量子模拟--但代价是需要保护脆弱的量子态不受错误的影响。量子纠错通过量子纠缠在许多物理量子比特之间分配逻辑状态来提供这种保护。超导性是一个吸引人的平台，因为它允许构建大型量子线路，并且与微加工兼容。对于超导量子比特，表面码是纠错的自然选择，因为它只使用最近邻耦合和快速循环的纠缠门。门保真度要求是适度的：每步保真度阈值仅约为99%。在这里，我们展示了超导多量子位处理器中的一组通用逻辑门，实现了99.92%的平均单量子位门保真度和高达99.4%的双量子位门保真度。这将约瑟夫森量子计算置于表面码纠错的容错阈值。我们的量子处理器是迈向表面码的第一步，它使用五个量子比特以线性阵列排列，并具有最近邻耦合。作为进一步的演示，我们使用完整的电路和全套门构造了一个五量子比特的Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）态。结果表明，约瑟夫森量子计算是一种高保真度的技术，有一个清晰的路径，以扩大到大规模，容错量子线路。
2014-02-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Polarization quantum properties in type-II Optical Parametric Oscillator below threshold
本文研究了在阈值以下的II型光学参量振荡器输出光束的横向分布中量子涨落的远场空间分布，包括横向走离效应。我们研究了正交场的相关性如何依赖于极化。我们发现在正交偏振分量中存在空间EPR纠缠：对于不受走离影响的远场点，在任何正交偏振分量的本征正交差中几乎完全抑制了噪声。我们展示了对称的强烈的，或宏观的，空间光模式的纠缠状态。我们还研究了非经典偏振性质的斯托克斯运营商。我们发现完美的相关性在所有的斯托克斯参数测量在相反的远场点在正交的方向上的走离，而本地的字段是非偏振的，我们没有发现偏振压缩。
2003-06-19 quant-ph
Encoded-Fusion-Based Quantum Computation for High Thresholds with Linear Optics
针对线性光学融合中的损耗与错误问题，提出基于量子纠错码和主动前馈的编码融合测量，并在三维 RHG 晶格中构建容错网络，使损耗阈值最高提升至非编码方法的10倍。
2024-08-02 quant-ph
Nonlinear quantum optical computing via measurement
我们展示了Raussendorf和Briegel提出的测量诱导量子计算模型[Phys. Rev. 86，5188（2001）]可以适用于非线性光学相互作用。这种光学实现需要克尔非线性、单光子源、单光子探测器和快速前馈。尽管诸如KLM [Nature 409，46（2001）]建议的非确定性光学量子信息建议不需要克尔非线性，但是它们确实需要复杂的可重构光学网络。本文中的建议具有具有固定设备参数的单个静态光学布局的优点，其中算法由最终测量过程定义。
2004-09-28 quant-ph
Quasiphasematched concurrent nonlinearities in periodically poled KTiOPO_4 for quantum computing over the optical frequency comb
本文报道了利用1560 nm泵浦光在周期极化多光栅KTiOPO_4晶体中产生的三种符合非线性相互作用，即ZZZ（“0型”）、ZYY（I型）和YYZ/YZY（II型）的780 nm二次谐波的成功设计和实验实现。由此产生的非线性介质是在单个光学参量振荡器的光学频率梳上制造可扩展量子计算机的关键部件。
2009-12-16 quant-ph
Modulating Low-Power Threshold Optical Bistability by Electrically Reconfigurable Free-Electron Kerr Nonlinearity
本文提出通过静态偏压调制重掺杂半导体中自由电子浓度，实现克尔非线性的电可重构，使光学双稳态功率阈值可调超两个数量级，低至10微瓦，为电光调制器发展提供新途径。
2025-09-06 physics.optics quant-ph
Weighing matrices and optical quantum computing
单向模型中的量子计算需要准备某些称为簇状态的资源状态。我们描述了光学量子计算中连续变量团簇态的构造与某些矩阵族的存在性之间的关系。相关的矩阵被称为加权矩阵，带有一些额外的约束。我们证明了一些结果，这些矩阵的结构，以及它们相关的图形。
2008-12-12 math.CO quant-ph
Stability of topologically-protected quantum computing proposals as seen through spin glasses
对噪声的敏感性使得大多数当前的量子计算方案易于出错和不可扩展，仅允许小型原理验证设备。拓扑保护的量子计算旨在通过在硬件介质的拓扑属性中对量子比特和门进行编码来解决这个问题，所述硬件介质不受不会立即影响整个系统的噪声的影响。有不同的方法来实现拓扑稳定性或主动纠错，从准粒子编织到自旋模型和拓扑色码。这些建议对噪音的稳定性可以通过其误差阈值来量化。这个品质因数可以通过将问题映射到复杂的自旋-力学自旋玻璃模型上来计算，该模型在非平凡晶格上具有局部无序，这种晶格可以具有多体相互作用，有时可以用格点规范理论来描述。给定误差源的误差阈值则表示温度-无序相图中稳定的无序-破缺相消失的点。给出了用于估计误差阈值的技术的概述，以及对不同拓扑保护的量子计算方案对不同误差源的稳定性的最近结果的总结。
2013-12-16 cond-mat.dis-nn quant-ph
