Direct evaluation of measurement uncertainties by feedback compensation of decoherence
难以评估量子测量的精度，因为不可能在同一物理系统上进行第二次参考测量以将测量结果与测量量的更准确值进行比较。在这里，我表明，测量不确定性的直接评估是可能的，当测量结果被用来补偿少量的退相干引起的探针量子比特仔细控制与系统的相互作用。由于目标可观测量的原始不确定性导致探测量子位中的波动相移，因此获得的关于目标可观测量的任何附加信息可以用于通过将条件相移应用于参考量子位来补偿一部分退相干。这种负反馈的幅度对应于目标可观测的估计，并且未补偿的退相干定义了该估计的不确定性。分析结果表明，Ozawa在Phys.Rev.A67，042105（2003）中引入的不确定性给出了估计的不确定性，最优估计由与不同测量结果相关的弱值给出.反馈补偿的消相干，因此证明了经验的有效性的定义的错误和估计相结合的初始信息的输入状态与每个测量结果提供的附加信息。
2020-11-15 quant-ph
Non-Markovian quantum feedback from homodyne measurements: the effect of a non-zero feedback delay time
在反馈延迟时间为非零的情况下，我们精确地解决了基于零差测量的反馈回路中腔模的非马尔可夫动力学。通过适当地选择反馈参数，该方案能够显著地增加腔模的退相干时间，即使延迟时间不比退相干时间本身小得多。
1999-02-24 quant-ph
Parametrization of the feedback Hamiltonian realizing a pure steady state
反馈控制有望在很大程度上保护量子态不受系统与环境相互作用引起的退相干的影响。特别是Wiseman提出的马尔可夫反馈方案可以修正退相干的性质，最终恢复相应主方程定态的纯净性。本文给出了修正主方程具有纯定态的条件。通过将这个条件应用到两量子比特系统，我们得到了反馈哈密顿量的完全参数化，使得稳态成为最大纠缠态。
2006-03-06 quant-ph
Non-Markovian coherent feedback control of quantum dot systems
提出了一种非马尔可夫相干反馈控制单量子点系统的方案。反馈回路经由量子点的自然源极和漏极浴之间的量子隧穿结闭合。导出了描述量子点动力学的精确反馈控制非马尔可夫朗之万方程。为了处理Langevin方程中的非线性记忆函数，我们分析了基于格林函数的根轨迹，从根轨迹可以看出，通过增加反馈耦合强度可以抑制量子点的退相干.通过一个单量子点系统的例子验证了非马尔可夫相干反馈抑制退相干的有效性。
2015-12-17 quant-ph
Quantum Feedback for Protection of Schroedinger-cat states
本文综述了利用量子反馈对抗电磁腔中类薛定谔猫态退相干的研究进展，重点介绍了我们最近提出的一种基于注入适当制备的“探针”和"反馈“里德伯原子的自动机制.在后一种方案中，从探针到反馈原子的信息传输直接由第二辅助腔介导。探测原子的探测效率不再是一个关键参数，并且使用目前可用的技术可以显着增加线性叠加态的退相干时间。
2000-04-06 quant-ph
Ignorance is bliss: General and robust cancellation of decoherence via no-knowledge quantum feedback
对开放量子系统的“无知识”测量不会产生任何可观测系统的信息;它只返回来自环境的噪声输入。令人惊讶的是，执行这种无知识测量可能是有利的。我们证明了一个系统进行无知识监测有可逆的噪声，这可以通过直接反馈测量信号消除。我们展示了如何无知识反馈控制可以用来取消退相干耦合到一个马尔可夫水库，被监测的任意量子系统。由于无知识反馈不依赖于系统状态或哈密顿量，因此这种退相干消除保证是通用的、鲁棒的，并且可以与任何其他量子控制协议结合操作。作为一个应用，我们表明，无知识反馈可以用来改善耗散量子计算机的性能受到本地损失。
2014-07-11 cond-mat.other physics.atom-ph quant-ph
Recovering Quantum Coherence of a Cavity Qubit Coupled to a Noisy Ancilla through Real-Time Feedback
本文通过实时监测噪声 transmon 辅助量子比特轨迹并施加反馈，恢复超导腔量子比特相干性，将纯退相位时间提升五倍，误差转擦除后提升超过一个数量级。
2024-12-09 quant-ph
Quenched decoherence in qubit dynamics due to strong amplitude-damping noise
我们非微扰地研究了振幅阻尼噪声作用下量子比特的时间演化。我们发现，在强耦合的量子比特的退相干可以淬灭由于大的环境反馈，使量子比特可以在很长的时间限制相干演化。作为应用，我们证明了对于由两个独立的量子比特组成的量子信道，在不相关的局域振幅阻尼噪声作用下，它可以在强耦合下保持有限纠缠，并且在长时间内保持比经典隐形传态更好的保真度.
2014-03-09 quant-ph
Gravitational time dilation induced decoherence during spontaneous emission
研究了引力时间膨胀和原子能级间的自发发射引起的量子叠加态的退相干。已经证明引力时间膨胀可以是一个普遍的退相干源。在这里，我们只考虑在自发发射的情况下引力时间膨胀引起的退相干。由于时间膨胀改变了粒子两个位置发射光子的相干性，从而得到粒子位置态的相干性依赖于参考系。改变光场的方向也会导致量子叠加相干性的差异。为了观察主要由引力时间膨胀引起的退相干效应，可以利用延时反馈来增加粒子叠加态的退相干。
2015-10-30 quant-ph
Decoherence-free propagation and ramification of a solitary pulse
利用一个微观主方程来考虑环境效应，我们计算了任意形状的微波脉冲通过超导量子比特传播过程中的退相干。结果表明，当脉冲形状采用具有$nπ$面积的孤子形状时，量子比特消相干消失，脉冲形状保持无吸收。另外，环境反馈使孤子包络的速度减慢，并导致微波相位单调增加。因此，非$nπ$区域的脉冲分叉成以入射速度无消相干地行进的透明部分和通过空间衰减的减慢部分。这个结果解释了在自诱导透明中观察到的脉冲分裂的环境起源。
2019-07-08 quant-ph
Measurement and control of a mechanical oscillator at its thermal decoherence rate
在实时量子反馈协议中，连续测量的记录用于稳定期望的量子态。近年来，在各种隔离良好的微系统中，包括微波光子和超导量子比特，都有非常成功的应用。相比之下，稳定一个有形的大质量物体（如纳米机械振荡器）的量子态的能力仍然是一个困难的挑战：主要障碍是环境退相干，这对测量状态的时间尺度提出了严格的要求。在这里，我们描述了一个位置传感器，能够解决的零点运动的固态，nanomechanical振荡器在其热退相干的时间尺度，准备其基态使用反馈的关键要求。该传感器是基于腔光机械耦合，并实现了测量的振荡器的位移与不精确度低于40分贝，在标准的量子极限，同时保持一个不精确的反作用产品的海森堡不确定性限制的5倍内。使用测量作为误差信号和辐射压力作为致动器，我们证明了4.3 MHz振荡器从4.4 K的低温浴温度到1.1 $\pm$ 0.1 mK的有效值的主动反馈冷却（冷阻尼），对应于5.3 $\pm$ 0.6的平均声子数（即，基态概率为16%）。我们的研究结果为线性位置传感器的性能设定了一个新的基准，并标志着工程机械振荡器的出现，成为基于测量的量子控制的实际对象。
2014-12-12 quant-ph
Feedback in a cavity QED system for control of quantum beats
对双模腔QED系统的非驱动模的条件测量制备了产生量子拍频的基态的相干叠加。连续系统驱动通过来自瑞利散射的相位中断引起退相干，这表现为拍振幅的减小和振荡频率的增加。我们报告了最近的实验，实现了一个简单的反馈机制，以保护量子拍。我们不断地驱动系统，直到检测到光子，预示着相干叠加的存在。然后我们关闭驱动器，让叠加态在黑暗中演化，保护它不受退相干的影响。稍后，我们恢复驱动以测量搏动的幅度、相位和频率。振幅可以增加百分之五十以上，而频率不变的反馈。
2013-09-18 quant-ph
The pointer basis and the feedback stabilization of quantum systems
一个开放量子系统的动力学可以以无限多种方式“解开”，这取决于如何监测环境，产生不同种类的条件状态，随机演化。在理想监控的情况下，这些状态是纯的，并且给定监控的状态集合形成系统的基础（通常是过完备的）。其他地方也有争论[D]。Atkins等人，欧罗巴Lett. 69，163（2005）]，Zurek和Paz [Phys.Rev.Lett 70，1187（1993）]引入的“指针基”应该与解散诱导基相一致，解散诱导基最慢。在这里，我们显示了这个概念的指针基础的量子系统的状态稳定的问题的适用性。特别是，我们证明了，对于线性高斯量子系统，如果反馈控制被假定为是强的指针基的消相干相比，那么系统可以稳定在一个指针基状态的保真度接近一（不保真度与控制强度成反比）。此外，如果反馈的目的是最大化无条件系统状态与作为其条件状态之一的纯状态的保真度，则以这种方式稳定系统的最佳解开是诱导条件状态的指针基的解开。我们用一个模型系统：量子布朗运动来说明这些结果。我们表明，即使反馈控制强度是可比的退相干，最佳解开仍然诱导一个基础非常接近的指针的基础。然而，如果反馈控制与退相干相比较弱，则情况并非如此。
2014-11-19 quant-ph
Control limit on quantum state preparation under decoherence
量子信息技术需要仔细控制以生成和保持期望的目标量子态。当然，最大的实际障碍是退相干。因此，可达性分析，在我们的场景中，旨在估计退相干下的受控状态和目标状态之间的距离，是非常重要的，以评估这些技术的现实性能。本文给出了在退相干过程和几种反馈控制作用下，一般开放马尔可夫量子系统基于量子距离的一个下界。下限是直接计算的，并且可以用作选择目标状态的指导，如在一些示例中所示。此外，该下限还被应用于一些基于大尺寸原子系综的量子精密测量问题的理论极限。
2019-05-29 quant-ph
Unavoidable decoherence in the quantum control of an unknown state
量子控制的一个共同目标是迫使初始处于未知状态的量子系统进入特定的目标子空间。我们证明了，如果子空间被要求是一个消相干自由子空间的维数大于1，那么这样的控制必须是消相干的。也就是说，几乎所有的纯态都可以转化为混合态。我们不做任何假设的控制机制，但我们的结果意味着，为此目的，相干控制提供没有优势，在原则上，明显的基于测量的反馈协议。
2013-01-31 quant-ph
Quantum state protection using all-optical feedback
考虑了一种全光反馈方案，其中一个腔模的输出被用来影响另一个腔模的动力学。我们证明了在理想条件下，可以实现对源模的一般量子态的消相干的完美保持。
2000-04-06 quant-ph
Optimal control of non-Markovian open quantum systems via feedback
研究了非马尔可夫开放量子系统在弱测量下的最优控制问题。基于非马尔可夫主方程，我们精确地估计了非马尔可夫效应对系统与耗散库相互作用动力学的影响。我们发现，非马尔可夫水库对系统的双重影响：耗散和反作用。耗散耗尽了量子系统的相干性，而反作用又使量子系统的相干性得以恢复。此外，我们利用随机最优控制所得到的控制律和相应的最优原理设计了控制哈密顿量。最后，我们考虑了由谐振子组成的耗散库中量子比特的精确退相干动力学，并证明了我们的最优控制策略的有效性。仿真结果表明，无论是非马尔可夫系统还是马尔可夫系统，在没有控制的情况下，系统的相干性都会完全丧失。然而，最优反馈控制将其引导到围绕目标波动的平稳随机过程。在这种情况下，退相干可以得到有效的控制，这表明在量子信息和量子计算中可以设计具有最优反馈控制的工程人工水库来保护量子相干性。
2010-04-26 quant-ph
Feedback control of coherent spin states using weak nondestructive measurements
我们考虑集体随机旋转下的赝自旋系综的退相干，并从理论和实验两方面研究如何结合实时反馈校正的无损测量可以保护状态免受这种退相干过程。我们从理论上描述了反馈效率与不同的参数-相干性，熵，保真度-并表明，达到最大效率在弱测量制度，当投影的状态引起的测量是可以忽略不计的。本文详细介绍了发表在[Phys. Rev. Lett. \textbf{110}，210503（2013）]，其中反馈方案稳定了捕获的超冷原子的相干自旋态，并且用色散光学检测进行非破坏性探测。此外，我们还研究了原子数和旋转角等参数对方法性能的影响。我们分析了限制反馈效率的各种退相干源，并提出了如何减轻其影响。结果表明，该方法的原子干涉仪的实时相干控制的潜力。
2014-05-19 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Comparison of quantum state protection against decoherence via weak measurement, a survey
量子系统中的一个关键任务是减少由于系统与其环境之间不可避免的相互作用而引起的退相干效应。近年来，人们提出了许多保护方案，其中包括弱测量量子测量反转（WMQMR）、基于弱测量的量子反馈控制（QFBC）和量子前馈控制（QFFC）。通过考虑弱测量，目标是在信息增益和测量引起的系统干扰之间找到平衡。我们对不同类型的测量进行了分类，并给出了噪声源的定义及其对系统状态的影响。最后，我们比较和分析讨论的保护方案的性能，不同的噪声源的数值模拟。
2022-05-16 quant-ph
Intermittent decoherence blockade in a chiral ring environment
人们早就认识到，原子的辐射发射并不是单个原子本身的固有特性，而是在很大程度上受到光子环境的特性和原子之间的集体相互作用的影响。一般认为，防止完全衰变和/或退相干需要存在暗态，即，在耗散环境下不会衰变的修饰光原子态。在这里，我们表明，与这样一个共同的智慧，消相干抑制可以间歇地实现在有限的时间尺度上，而不需要任何暗态，当原子耦合到手性环环境，导致一个高度非指数的阶梯衰减。我们称之为间歇性退相干阻断的这种效应是由现在发射的光和过去发射的光之间的周期性相消干涉引起的，即，来自延迟相干量子反馈。
2021-06-22 quant-ph
Unitarity, Feedback, Interactions -- Dynamics Emergent from Repeated Measurements
最近的努力来描述引力相互作用作为一个经典的通道所产生的连续量子测量的动机，我们研究什么类型的动力学可以出现从碰撞模型之间的重复相互作用的系统和一组附属物。我们表明，偶然的模型参数所产生的动态范围从精确的么正性任意快速退相干（量子芝诺效应）。对于一系列的测量，有效的动态包括反馈控制，这对于一个复合系统产生有效的子系统之间的相互作用。我们量化的退相干伴随着这种诱导的相互作用的量，概括了引力的例子中发现的下限。然而，通过允许多体测量，我们表明，可以诱导任意低的退相干的相互作用。这些结果对引力激发的退相干模型有一定的影响。此外，我们还展示了该框架如何包含超出通常的二阶近似的术语，这可能会引发新的量子控制或模拟协议。最后，在我们简单的方法中，我们重新推导了有效动力学的不同制度的量子滤波方程，这可以促进开放系统的不同配方之间的新联系。
2017-02-13 gr-qc quant-ph
Enhancing parameter precision of optimal quantum estimation by direct quantum feedback
人们已经提出了各种方案来克服量子增强参数估计中的退相干问题。在这里，我们提出了另一种方法，量子反馈，以提高最佳量子估计的参数精度的耗散量子比特通过研究其量子费舍尔信息的动力学。我们发现，与无反馈情况相比，有反馈情况下耗散量子比特的量子费舍尔信息在时间演化上有较大的极大值，在较长时间内衰减速率较小。
2015-03-01 quant-ph
Controlling entanglement by direct quantum feedback
讨论了利用直接量子反馈机制在腔中两个原子的电子态之间产生纠缠。我们比较了不同的控制哈密顿量和检测过程对纠缠产生性能的影响，表明我们在Phys. Rev. A { \bf 76} 010301（R）（2007）中提出的基于量子跳跃的反馈可以保护高纠缠态不受退相干的影响.我们提供的分析结果，解释跳跃反馈的鲁棒性，并通过仔细检查我们的模型中的不完善和近似的影响，还分析了实验实施的角度。
2008-07-07 quant-ph
Autofeedback scheme for preservation of macroscopic coherence in microwave cavities
本文提出了一种在高Q微波腔中控制两个相位相反的相干态线性叠加态的退相干的方案，该方案基于适当制备的“探针”和"反馈“里德伯原子的注入，改进了[D. Vitali等人，物理修订版信函79，2442（1997）]。在本方案中，从探针到反馈原子的信息传输由第二辅助腔直接介导。探测原子的探测效率不再是一个关键参数，叠加态的退相干时间可以使用目前可用的技术显着增加。
1999-08-30 quant-ph
Targeting qubit states using open-loop control
我们提出了一个开环（bang-bang）方案，它驱动一个开放的二能级量子系统到任何目标态，同时在整个过程中保持量子相干性。控制示出了一个现实的模拟绝热和热退相干。在热退相干机制中，所提出的方案实现的控制在系综水平上与Wang，Wiseman和Milburn [Phys.Rev.A64，#063810（2001）]的量子反馈方案实现的对二能级原子的自发发射的控制在性质上相似。开环方案的性能与量子反馈方案在鲁棒性、目标保真度和过渡时间方面相比是有利的。
2003-06-26 quant-ph
Revisiting Quantum Feedback Control: Disentangling the Feedback-induced Phase from the Corresponding Amplitude
相干时延反馈允许控制量子系统及其对噪声和退相干的部分稳定。在这种控制设置中，关键的和外部可访问的参数是所涉及的光学跃迁的往返诱导延迟时间$τ$和频率$ω$，其通常可通过全局参数如温度、偏压或应变来控制。它们通过反馈信号的幅度和相位$ϕ= ωτ$来影响动态。然而，这些量不是独立的。在这里，我们建议通过微波泵浦场来控制反馈相位。以$Λ$型三能级系统为例，我们证明了泵浦场的拉比频率会引起相移，从而增加了相干量子反馈控制协议的适用性。
2019-09-19 quant-ph
Field locked to Fock state by quantum feedback with single photon corrections
在微波超导腔中，利用量子反馈过程反转退相干诱导的量子跃迁，制备了光子数n ≤ 7的Fock态。圆形里德伯原子被用作量子非破坏传感器或单光子发射器/吸收器致动器。这些致动器的量子性质与弛豫引起的单光子量子跳跃的校正相匹配。这种方法的灵活性适合于产生任意序列的Fock态。
2012-03-08 quant-ph
Control of conditional quantum beats in cavity QED: amplitude decoherence and phase shifts
我们在双模腔QED系统上实现了一个简单的反馈机制，以保持基态叠加的塞曼相干性，从而在二阶关联函数上产生量子拍频。我们的调查包括理论和实验研究，显示如何防止从拉莫尔频率和相关的退相干引起的瑞利散射的移位。该协议包括在检测到第一个光子后关闭系统的驱动器，并让它在黑暗中进化。在预先设定的时间之后重新打开驱动器，揭示了仅从拉莫尔进动积累的相位，量子拍频的振幅比连续驱动大两倍以上。
2013-01-14 quant-ph
Prolonging a discrete time crystal by quantum-classical feedback
本文提出一种利用量子-经典反馈协议的时间周期性方案，在NISQ设备上显著延长离散时间晶体的存活时间，突破退相干限制，为模拟复杂量子多体动力学提供新路径。
2024-07-25 cond-mat.str-el quant-ph
Error-transparent evolution: the ability of multi-body interactions to bypass decoherence
我们观察到，与两体相互作用不同，多体相互作用可以在编码系统上实现任何幺正操作，使得进化不受编码旨在保护的噪声的干扰。这种“错误透明”的演化与通常在量子计算中考虑的演化不同，因为后者仅仅是可校正的。我们证明了保护i）一个量子比特不受单一类型的泡利误差影响，ii）一个目标量子比特不受具有这种误差的控制器影响，iii）一个单个量子比特不受所有误差影响所需的最小体性分别是3-体、4-体和5-体。我们还讨论了应用计算，相干反馈控制，和量子精密测量。最后，我们使用数值模拟的一些例子评估性能的错误透明的进化。
2012-10-30 quant-ph
Quantum feedback by discrete quantum non-demolition measurements: towards on-demand generation of photon-number states
我们提出了一种量子反馈方案，用于制备和保护高Q微波腔中光的光子数态。腔场的量子非破坏测量提供了光子数分布的信息。通过向腔中注入经调整以增加目标光子数的概率的相干脉冲来闭合反馈回路。通过量子蒙特卡罗模拟对闭环状态镇定的有效性和可靠性进行了评估。我们表明，在现实的实验条件下，Fock状态有效地产生和保护退相干。
2009-05-01 quant-ph
Continuous quantum error correction via quantum feedback control
我们描述了一个协议，连续保护未知的量子态从退相干，结合设计原则，从量子纠错和量子反馈控制。我们的协议使用连续测量和哈密顿操作，这是较弱的控制工具，比通常假设的量子纠错。我们开发了一个成本函数适合于未知的量子态，并使用它来优化我们的状态估计反馈。使用蒙特卡罗模拟，我们详细研究了我们的协议的三量子比特位翻转码，并证明了它可以提高量子态的保真度超出了使用量子纠错时，量子纠错周期之间的时间是有限的。
2001-10-25 quant-ph
Direct measurement of the optical trap-induced decoherence
热退相干是大质量力学振子实现量子相干性的主要障碍。虽然光阱已被用来降低这种振荡器的热退相干率，但它也通过使振荡器受到由光场的频率波动引起的随机力来增加速率，从而对降低设置了基本限制。这类似于有源反馈系统中的噪声惩罚。在这里，我们直接测量的rethermalizaton过程中的初始冷却和光学捕获悬挂镜，并确定电流限制退相干率由于光阱。我们的实验研究的陷阱诱导退相干率将使未来的进展，在坏腔制度的基本量子力学的探测，如测试变形的双折射。
2016-08-21 physics.optics quant-ph
Real-time optimal quantum control for atomic magnetometers with decoherence
University of Warsaw（华沙大学）
本研究提出了一种实时最优量子控制方法，用于原子磁强计中退相干建模，实现对恒定和波动磁场的量子极限跟踪，并可驱动原子团块进入纠缠态。
2025-12-04 quant-ph
An Efficient Algorithm for Optimizing Adaptive Quantum Metrology Processes
量子增强计量推断未知量的准确性超出标准量子极限（SQL）。基于反馈的数据挖掘技术有望击败SQL，但设计反馈过程是困难和低效的。在这里，我们介绍了一个有效的自学习群体智能算法设计基于反馈的量子计算程序。我们的算法可以通过模拟或真实世界的试验进行训练，并适应实验缺陷，损失和退相干。
2011-04-19 quant-ph
Measurement-free topological protection using dissipative feedback
保护量子信息不受环境噪声的影响是容错量子计算的关键。为此，标准量子纠错采用单个粒子的平行投影测量，这使得系统极其复杂。在这里，我们提出了在二维测量自由拓扑保护没有任何选择性解决个别粒子。我们利用工程耗散动力学和反馈操作来减少由退相干产生的熵，从而在拓扑上保护量子信息。我们计算一个错误阈值，低于该阈值，量子信息被保护，而不假设选择性寻址，投影测量，也不是瞬时经典处理。所有的物理操作都是局部的和几何不变的，并且不需要并行的投影测量，这意味着高的可扩展性。此外，由于我们利用的工程耗散动力学已经在量子模拟中得到了很好的研究，该方案可以是一个有前途的路线从量子模拟到容错量子信息处理。
2014-01-24 cond-mat.str-el quant-ph
Principle of least decoherence for Newtonian semi-classical gravity
最近的工作已经证明，半经典的引力理论并不需要从根本上不一致，至少在牛顿体系中是这样。使用连续测量理论和反馈的机器，它表明，人们可以构建表现良好的混合量子经典动力学模型的价格强加（非唯一）退相干结构。我们引入了一个最小退相干（PLD）的原则，它允许自然地从所有可用的选项中挑选出一个独特的模型;直到一些未指定的短距离正则化尺度。有趣的是，由此产生的模型被发现与彭罗斯和我们中的一个关于引力相关的自发退相干和坍缩的旧的--以前只是出于启发性的动机--提议相吻合。最后，这封信表明，在亚毫米的引力行为中，可能会发现新的现象。
2017-06-06 gr-qc quant-ph
Simulation of interaction Hamiltonians by quantum feedback: a comment on the dynamics of information exchange between coupled systems
由于量子反馈是基于经典可访问的测量结果，它可以通过提供有关系统属性演化和作用于系统的条件力的经典信息来提供对量子系统动力学的基本见解。本文分析了一对量子系统之间的反馈诱导相互作用动力学。指出只要退相干足够高，任何相互作用哈密顿量都可以用局域反馈来模拟。真正的纠缠产生的量子相互作用和非纠缠的经典相互作用之间的边界被确定和两个量子系统之间的相互作用过程中的信息交换的性质进行了讨论。
2005-06-01 quant-ph
Surpassing the shot-noise limit by homodyne-mediated feedback
在量子精密测量中，具有大量子费舍尔信息（QFI）的纠缠系统可以用来超越可分离系统的标准量子极限。然而，系统与环境的相互作用不可避免地会导致退相干和QFI的降低，在现实的物理条件下，纠缠系统是否能成为比可分离系统更好的资源尚不清楚。在这项工作中，我们研究了两个驱动和集体阻尼量子比特的稳态QFI与零力介导的反馈。结果表明，在对称反馈和非对称反馈的情况下，稳态QFI都能得到显著的增强，并且在这两种情况下都能超过可分离态的散粒噪声极限。在对称反馈的情况下，对于适当的反馈参数和初始条件，QFI甚至可以达到Heisenberg极限。我们还表明，初始条件无关的稳定QFI可以通过使用非对称反馈。
2016-08-04 quant-ph
Dissipative preparation of tripartite singlet state in coupled arrays of cavities via quantum feedback control
提出了一种实验上可行的方案，利用耗散方法制备了三个耦合腔阵列中原子的三重纠缠态。相干驱动场和基于量子跳跃的反馈控制的组合将驱动系统进入非平衡稳态，该非平衡稳态与真正的三原子单重态具有几乎完美的重叠。研究了不同的控制策略，确定了相应的最优参数。此外，靶态的保真度对探测效率不敏感，在单原子合作性参数$C\equiv g^2/(γκ)>350$等较宽的退相干参数范围内，其保真度均超过90%.
2016-07-19 quant-ph
Real-time quantum feedback prepares and stabilizes photon number states
反馈回路是大多数经典控制程序的核心。控制器将由传感器测量的信号与目标值进行比较。然后，它调整致动器，以稳定朝向其目标的信号。推广这种方案来稳定微系统的量子态依赖于量子反馈，这必须克服一个基本的困难：传感器的测量对系统具有随机反作用。最佳折衷采用提供具有最小扰动的部分信息的弱测量。控制器应该包括在计算致动器的酉操作中的这种扰动的影响，使增量扰动状态更接近目标。虽然这种情况的某些方面已经在实验上证明了量子或经典微系统变量的控制，但将量子系统永久稳定在目标状态周围的连续反馈回路操作尚未实现。我们已经实现了这样一个实时稳定的量子反馈方案。它在超导腔中按需制备微波场的光子数态（Fock态），随后逆转退相干引起的场量子跃迁的影响。传感器是一束穿过腔体的原子，它重复地对光子数进行弱量子非破坏测量。该控制器是在一个实时计算机中实现的命令注射，测量之间，调整小经典领域的腔。微波场是一个量子振荡器，可用作量子存储器或原子之间交换信息的量子总线。通过证明主动控制可以产生该振荡器的非经典态并对抗它们的退相干，该实验是实现复杂量子信息操作的重要一步。
2011-07-20 quant-ph
Prediction and real-time compensation of qubit decoherence via machine-learning
量子技术的广泛采用需要我们在保持量子相干性的能力方面取得实际的、高性能的进展，同时面对测量下状态崩溃的挑战。在这里，我们使用控制理论和机器学习的技术来预测量子比特状态的未来演化;我们部署这些信息来抑制随机的半经典退相干，即使在测量受限的情况下。首先，我们实现了一种时分复用方法，将测量周期与无监督但稳定的操作周期交织在一起，在此期间量子比特可用，例如量子信息实验。第二，我们采用预测反馈，但时间延迟测量，以减少迪克效应中遇到的被动频率标准。这两个实验都证明了通过利用噪声过程中的时域相关性，量子比特相稳定性比“传统”基于测量的反馈方法有显著的改善。这种技术不需要额外的硬件，适用于所有的二能级量子系统中的投影测量是可能的。
2016-11-30 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph quant-ph
Broadband sensitivity improvement via coherent quantum feedback with PT symmetry
传统的谐振检测器经常受到带宽和峰值灵敏度之间的权衡，这可以追溯到量子Cramer-Rao界限。异常色散已被证明可以通过信号放大来改善它，因此对退相干更鲁棒，同时它会导致不稳定性。我们提出了一个稳定的量子放大器适用于线性系统的基本检测限，使双模非简并参量放大。在阈值处，放大器的一个模式形成原始检测器模式的PT对称系统。激光干涉引力波探测器和微波腔轴子探测器的灵敏度提高。
2020-12-01 quant-ph
Pole Placement Approach to Coherent Passive Reservoir Engineering for Storing Quantum Information
The Australian National University（澳大利亚国立大学）；INRIA Paris（法国国家信息与自动化研究所巴黎分部）；Zhejiang University（浙江大学）；CNRS, Laboratoire des signaux et systèmes (L2S), CentraleSupélec（法国国家科学研究中心信号与系统实验室（L2S），中央理工-高等电力学院）；University of New South Wales at the Australian Defence Force Academy（新南威尔士大学澳大利亚国防军学院）
本文提出利用极点放置技术设计相干反馈控制，以合成抗退相干子系统，解决传统开环方法的局限性，实现无退相干模式组件合成有退相干模式系统。
2017-09-13 cs.SY eess.SY math.OC
Simulating nonlinear dynamics of collective spins via quantum measurement and feedback
研究了一种利用测量反馈模拟自旋系综量子多体动力学的方法。通过对两能级量子系统的大系综进行弱集体测量，并根据测量结果应用全局旋转，可以模拟平均场量子踢顶的动力学，这是量子混沌的标准范例。我们分析表明，存在一个制度，其中个别量子轨迹充分恢复经典极限，并显示噪声量子动力学之间的过渡到完全确定性的经典李雅普诺夫指数所描述的混沌。我们还分析了退相干的影响，并表明，该方案是一个强大的方法来探索出现混乱的复杂的量子动力学在一个现实的实验平台上的原子-光接口。
2020-03-19 quant-ph
Generation and stabilization of a three-qubit entangled W state in circuit QED via quantum feedback control
电路腔量子电动力学（QED）被证明是一个强大的平台，以实现量子反馈控制方案，由于能够控制超导量子比特和微波电路。在这里，我们提出了一个简单的和有前途的量子反馈控制方案的超导电路QED系统中的三量子比特$W$态的确定性产生和稳定。该控制方案是基于多个量子比特的连续联合Zeno测量的色散制度，这使我们不仅能够推断量子比特的状态，进一步的信息处理，但也创建和稳定的目标$W$状态，通过自适应量子反馈控制。我们使用量子轨道方法模拟了所提出的量子反馈控制方案的动力学，并证明了在适度的环境退相干的存在下，平均状态保真度高于$0.9$可以实现和维持相当长的时间（远长于单量子比特退相干时间）。这种控制方案也被证明是强大的对测量效率低下和个人量子比特衰减率的差异。最后，对极化子型变换法和常用的绝热消除法消除腔模进行了比较。
2013-11-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Bounding fidelity in quantum feedback control: theory and applications to Dicke state preparation
针对环境退相干下量子态制备保真度受限问题，推导了连续监测与反馈控制下稳态平均保真度的理论上限，并在Dicke态制备中结合强化学习验证了该界限的实用价值。
2025-07-01 quant-ph
Stabilizing entanglement autonomously between two superconducting qubits
量子纠错码可以保护多量子比特寄存器的任意状态不受退相干引起的错误的影响，但其实现对大规模量子计算机的发展是一个突出的挑战。第一步是在存在退相干的情况下稳定诸如量子位或腔模式的简单量子系统的非平衡态。最近有几个小组已经使用基于测量的反馈方案实现了这一目标。下一步是准备和稳定复合系统的状态。在这里，我们证明了任意时间的两个超导量子比特的量子寄存器的纠缠贝尔态的稳定。我们的结果是通过一个自主的反馈方案，它结合了连续的驱动器，以及一个专门设计的两个量子位寄存器和耗散水库之间的耦合。类似的自主反馈技术最近已经被用于量子比特重置和单个量子比特状态的稳定，以及用于多体量子系统的状态的创建和稳定。与传统的基于测量的方案不同，自主方法反直觉地使用工程耗散来对抗退相干，从而无需复杂的外部反馈回路来纠正错误，简化了实现。相反，反馈回路被内置到哈密顿量中，使得存在驱动和耗散的系统的稳态是贝尔态，这是量子信息处理的基本构建块状态。这种自治的计划，广泛适用于各种物理系统所证明的同时出版物与捕获离子量子位，将是一个必不可少的工具，用于实施量子纠错。
2013-10-23 cond-mat.supr-con quant-ph
Decoherence in Waveguide Quantum Electrodynamics using Matrix Product States
Technical University of Denmark（丹麦技术大学）；Queen’s University（女王大学）
本文提出一种基于矩阵积状态的去相干过程建模方法，用于波导量子电动力学计算，通过密度矩阵扩展，有效处理损耗过程，如纯去相位和离芯片辐射衰减。
2026-07-03 quant-ph
Bayesian feedback versus Markovian feedback in a two-level atom
我们比较了两种不同的方法来控制一个连续监测的开放量子系统的动力学。第一种是马尔可夫反馈，由Wiseman和Milburn [Phys. Rev. Lett. { \bf 70}，548（1993）]。第二种是基于系统状态估计的反馈，最近由Doherty { \em et al.}开发。[Phys.Rev.A { \bf 62}，012105（2000）]。为了简洁起见，我们选择将其称为{ \em贝叶斯反馈}。对于具有非线性动力学的系统，我们期望这两种反馈控制方法给出明显不同的结果。最简单的非线性系统是一个受驱动和阻尼的二能级原子，所以我们选择它作为我们的模型系统。监测采用原子荧光的零差检测，控制采用调制驱动。在这两种情况下，反馈的目的都是在存在无效检测和其他形式的退相干的情况下，使原子的内部状态尽可能接近于任意选择的纯态。我们的研究结果（获得不诉诸随机模拟）证明贝叶斯反馈是从来没有劣于，通常是优于，马尔可夫反馈。然而，这将是更难以实现比马尔可夫反馈，它失去了它的优越性时，明显简化近似。因此，面对不可避免的实验缺陷，哪种形式的反馈更好还不清楚。
2002-01-31 quant-ph
Quantum feedback control in quantum photosynthesis
介绍了量子光合作用中的电荷分离模型，作为激子和振动子相互作用系统的量子反馈控制模型。在这种方法中的量子反馈描述了朗道-齐纳跃迁与退相干。该模型解释了量子光合作用电荷分离过程中的不可逆性--这种量子控制模型的直接跃迁概率接近1，而反向跃迁概率接近0。这可以被认为是量子棘轮的一个模型。该模型还解释了跃迁所对应的振子能量与跃迁的玻尔频率的重合。
2021-07-02 physics.bio-ph quant-ph
Quantum State Protection in Cavities
我们展示了如何在腔中的辐射模式的初始准备的量子态可以被保存很长一段时间使用的反馈方案的基础上注入适当准备的原子。我们提出了一个反馈方案，光学腔，它可以连续监测的光电探测器，和微波腔，它只能间接监测通过检测原子与腔场相互作用。我们还讨论了将这些方法应用于量子信息处理中去相干控制的可能性。
1998-03-17 quant-ph
Coherent feedback control in quantum transport
我们讨论的控制介观器件的量子输运性质，通过连接在一个相干反馈回路与量子力学控制器。我们的工作在一个散射的方法，并得出结果的设备控制器系统的组合散射矩阵，并确定控制器可以施加理想的控制的输出特性的条件下。作为一个具体的例子，我们考虑使用反馈优化的混沌量子点的电导和调查的控制器尺寸和退相干的影响。在这两个方面，我们发现，反馈几何的性能是远远超过一个简单的串联配置所提供的。
2014-07-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
Continuous measurements for control of superconducting quantum circuits
在过去的二十年里，量子技术的发展已经在许多量子系统中开辟了道路，如冷原子，囚禁离子，腔量子电动力学（QED）和电路QED。然而，量子态对测量和退相干效应的脆弱性仍然是量子技术中最大的挑战之一。这条路径中的一个必要能力是量子反馈，因为它增强了控制的可能性，并允许通过量子纠错延长相干时间。虽然在实验或过程中，一次又一次地改变参数可以被认为是反馈，但量子力学也允许在测量过程本身中执行反馈操作的有趣可能性。这种更广泛的测量方法导致了弱测量，量子轨道和许多类型的反馈的概念，没有经典的类似物。这些类型的过程是本次审查的主要重点。我们在电路QED的背景下引入量子反馈的概念，电路QED是一个在量子反馈和技术方面具有重要潜力的实验平台。然后，我们讨论几个实验，看看他们如何阐明连续测量和反馈的概念。最后，我们概述了相干反馈，应用容错纠错。
2020-09-15 quant-ph
