Robust quantum sensing with strongly interacting probe systems
在量子精密测量和感测领域中，量子系统（例如自旋）的集合被用作探针以估计某个物理参数（例如磁场）。通常假设探针系统之间没有相互作用。我们发现，它们之间的强相互作用可以增加对热噪声的鲁棒性，从而提高灵敏度。原则上，如果存在长程相互作用，即使在非零温度下，灵敏度也可以按探针数量呈指数级缩放。该方案也可以与其他技术相结合，如动态解耦，以提高灵敏度在现实的实验。
2018-05-15 quant-ph
Robustness-optimized quantum error correction
量子纠错码通常被设计为纠正错误，而不管它们的物理起源。在大型设备中，这是一个基本特征。然而，在较小规模的设备中，通常可以理解主要的误差源，并且可以利用这些知识进行更有效的纠错。因此，优化量子纠错协议在较小的设备中是有前途的策略。通常，这涉及通过解决适当的优化问题来将协议定制到给定的去相干信道。在这里，我们介绍了一种新的基于优化的方法，最大限度地提高了恢复故障的鲁棒性。我们的方法受到最近实验的启发，这些故障是逻辑错误的重要来源。我们用一个三量子比特模型来说明这种方法，并展示了短期实验如何从更强大的量子纠错协议中受益。
2020-06-04 quant-ph
Robustness of channel-adapted quantum error correction
量子信道模拟了我们感兴趣的系统与其环境之间的相互作用。这样的模型可以捕捉交互的主要特征，但由于环境的复杂性，我们不能假设它是完全准确的。我们研究的鲁棒性量子纠错操作对完全出乎意料的，随后未确定类型的信道不确定性。我们发现，一个通道自适应的最佳纠错操作不仅给最好的可能的信道保真度，但它是更强大的对信道的改变比任何其他纠错操作。我们的结果是有效的泡利通道和稳定器代码，但根据一些数值结果，我们相信，在一般情况下，也可以得出非常相似的结论。
2009-06-28 quant-ph
Robust quantum metrology with explicit symmetric states
量子精密测量是量子技术的一个有前途的实际用例，其中物理量可以以前所未有的精度测量。代替量子纠错过程，近期量子器件预计是有噪声的，我们必须用有噪声的探测态来处理。我们证明了，对于一组精心选择的对称探测状态，位于一定的量子纠错码，量子精密测量表现出优于经典计量学，即使在探测状态被破坏了恒定数量的擦除和失相错误。这些探测状态证明是有用的强大的计量不仅在NISQ制度，而且在渐近设置，他们实现海森堡缩放。这使我们更接近于使稳健的量子精密测量成为技术现实。
2021-12-02 quant-ph
Fail fast: techniques to probe rare events in quantum error correction
针对量子纠错中逻辑失效稀有事件难以用蒙特卡洛采样评估的问题，提出三种互补技术表征qLDPC码的稀有事件区间，在不同码距双变量bicycle码上验证了Relay解码器的性能与提升空间。
2025-11-19 quant-ph
Robust Quantum Error Correction via Convex Optimization
我们提出了一个半定规划优化方法量子纠错，产生代码和恢复程序，对噪声信道的显着变化是强大的。我们的方法使我们能够优化编码，恢复，或两者兼而有之，并服从近似显着提高计算成本，同时保持保真度。我们使用标准[5，1，3]码作为基准，用数值方法说明了我们的理论。我们优化的编码和恢复产生的一致性是由1-2个数量级的随机酉权重-2错误相比，[5，1，3]与标准恢复代码。我们观察到类似的改善4量子比特消相干的子空间代码。
2007-09-18 quant-ph
Universal Robust Geometric Quantum Control via Geometric Trajectory Correction
针对现有几何量子控制鲁棒通用性不足的问题，提出基于几何轨迹校正的通用鲁棒几何量子控制方案，引入充足演化参数校正系统误差，数值模拟显示其实现的任意几何门鲁棒性优于传统量子门，且在超导量子电路中具备高保真实现可行性。
2023-06-06 quant-ph
Radiative atom-atom interactions in optically dense media: Quantum corrections to the Lorentz-Lorenz formula
在考虑原子-原子非合作辐射相互作用的情况下，导出了适用于光学稠密介质的广义单原子Maxwell-Bloch方程。应用高斯近似和正式消除的自由度的量子化辐射场和所有，但探针原子导致一个有效的时间演化算子的探针原子。由原子看到的局域场的平均相干振幅示出由经典的洛伦兹-洛伦兹关系。场的二阶相关性导致描述弛豫或泵浦过程以及由于自发发射光子的多次散射或重吸收而引起的能级位移的术语。在马尔可夫极限下，导出了非线性非局域单原子密度矩阵方程。为了说明量子修正的影响，我们讨论了初始反转的二能级原子的密集系综中的放大自发发射和辐射俘获，以及辐射相互作用对相干驱动系统中的本征光学双稳性的影响。
1998-09-29 quant-ph
Robust nonadiabatic geometric quantum computation by dynamical correction
除了固有的抗噪声特性外，非绝热几何相位具有快速演化的性质，因此可以自然地用于构造具有优异性能的量子门，即，非绝热几何量子计算（NGQC）然而，以前的单回路NGQC方案对操作控制误差敏感，即，$X$错误，由于实施的限制。在这里，我们提出了一个强大的计划NGQC结合动态校正技术，它仍然只使用简化的脉冲，从而实验友好。数值结果表明，我们的方案可以大大提高门的鲁棒性在以前的协议，保留了几何相位的固有优点。此外，为了对抗由于$Z$误差引起的失相噪声，我们可以结合无消相干子空间编码策略。通过这种方式，我们的方案可以对这两种类型的错误都具有鲁棒性。最后，我们也提出如何在超导量子线路上以实验验证的技术来实现这个方案。因此，由于固有的鲁棒性，我们的方案提供了一个有前途的替代未来的可扩展容错量子计算。
2022-08-02 quant-ph
Emergence of robust gaps in 2D antiferromagnets via additional spin-1/2 probes
我们研究了不同几何形状的反铁磁晶格纠缠两个额外的自旋1/2探针的能力。量子蒙特卡罗数据的分析建模显示了一个强大的间隙的外观，允许在探针的状态方面的纠缠的描述，即使在耦合到探针大于自旋晶格的间隙，不能微扰处理的情况下。我们发现一个相当大的增强的温度在探针纠缠消失，因为我们改变了总线的几何形状和耦合到探针。特别地，正方形海森堡反铁磁体在所有系统中表现出最好的热鲁棒性，而三腿梯形链在自然量子基态中表现出最好的性能。
2010-08-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum computation using weak nonlinearities: robustness against decoherence
我们研究了最近提出的量子计算方案中的退相干效应，该方案使用弱非线性、强探测相干场、探测和前馈方法。研究表明，在弱非线性量子门中，如果采用光子数分辨探测，则可以通过任意强的探测场使非线性介质中的退相干任意小。相反，我们发现，零差检测与前馈是不适合这种方案，因为在这种情况下，退相干迅速增加的探测场变得更大。
2006-05-24 quant-ph
Bypassing the protection-sensitivity incompatibility in quantum-error-corrected metrology via asymmetric codes
Tsinghua University（清华大学）；Fudan University（复旦大学）
针对量子纠错计量中信号灵敏度与噪声保护的结构性不兼容，提出非对称量子纠错码，沿信号方向放松保护，在互补方向保持保护，恢复海森堡极限精度并保持距离增长。
2026-06-18 quant-ph
Low-control and robust quantum refrigerator and applications with electronic spins in diamond
我们提出了一个通用的协议，低控制制冷和测温的热量子比特，它可以实现使用电子自旋钻石。制冷是由一个探针，由相互作用的自旋网络。该协议涉及两个操作：（i）探针的自由演化;以及（ii）探针中的一个自旋与我们希望冷却的热量子位之间的交换门。我们表明，如果探针的初始状态落在一个合适的范围内，和探针的自由演化都是unital和保存在$z$方向的激发，那么冷却协议将总是成功的，与效率取决于自旋退相率和交换门保真度。此外，在探测器冷却许多量子位之后测量探测器可以估计它们的温度。我们提供了一个具体的例子，探针是海森堡自旋链，并建议使用电子自旋在钻石的物理实现。在这里，探针由氮空位（NV）中心组成，而热量子位是暗自旋。通过使用一种新的脉冲序列，可以使NV中心链根据海森堡哈密顿量演化。这一提议允许一系列应用，例如保持在样品上的暗点中的光敏分子的基于NV的核磁共振，并且它为量子热力学，环境辅助传感和多体物理学的研究开辟了可能性。
2018-04-30 quant-ph
Negative index of refraction in a four-level system with magnetoelectric cross coupling and local field corrections
本研究的重点是相干驱动的四能级原子介质，其目的是诱导负折射率，同时考虑到局部场校正以及磁电交叉耦合，即手性，在材料的响应函数。使用两个控制场来使介质对于同时耦合到电偶极和磁偶极跃迁的探测场透明，从而允许同时测试材料的介电常数和磁导率。数值模拟结果表明，在一定的探测失谐范围内，可以得到具有低吸收的负折射率，而这取决于控制场的数密度和强度比。
2011-07-01 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Noise-robust quantum sensing via optimal multi-probe spectroscopy
量子系统的动力学受其环境的影响，反过来观察量子系统（探针）可以允许测量其环境：探针的测量和控制操纵，例如作为拉姆齐干涉测量的扩展的动态解耦序列，允许光谱解析耦合到探针的噪声场。在这里，我们介绍了快速和强大的估计策略的经典和量子退相环境的光谱特性的表征。这些策略基于滤波函数正交化、最大化相关Fisher信息的最优控制滤波器和多量子比特纠缠。我们调查和量化的方案下不同类型的噪声，如有限精度的测量，移相的探头，频谱泄漏和缓慢的时间波动的频谱的鲁棒性。
2018-01-30 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech quant-ph
Robust quantum metrology using disordered probes
Indian Institute of Technology Palakkad（印度理工学院帕拉卡德分校）
研究无序对量子探针鲁棒性的影响，通过定义无序标记量化无序效应，展示无序强度与标记的二次关系，并提供估算探针耐受无序强度的方法。
2026-04-13 cond-mat.dis-nn cond-mat.str-el quant-ph
Robust non-Markovianity in ultracold gases
研究了热涨落对探测量子比特与玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）库相互作用的影响。在[Haikka P et al 2011 Phys. Rev. A 84 031602]中研究了零温度情况，其中我们提出了一种方法来探测BEC的维数和散射长度的影响，该方法基于其作为环境的行为。在这里，我们表明，探针量子比特的灵敏度是非常强大的热噪声。我们给出了一个直观的解释的热弹性，表明这是由于我们的模型的探针量子位结构的独特选择。
2012-04-26 cond-mat.quant-gas quant-ph
Thermal robustness of sensing quantum phases of matter via qubit probes
FZU - Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences（捷克科学院物理研究所）；Department of Physics, King’s College London（伦敦国王学院物理系）；School of Physics, Trinity College Dublin（都柏林三一学院物理学院）
本研究通过量子比特探针研究温度对区分强关联系统量子相的影响，发现即使在有限温度下探针动力学仍能携带链的信息，表明量子比特探针是灵敏且鲁棒的量子相探测器。
2026-09-14 cond-mat.str-el quant-ph
A robust superconducting setup to probe the thermal Casimir effect
我们描述了一个超导卡西米尔装置的启发，最近提出的设置涉及磁表面[G。Bimonte，Phys. Rev. Lett. { \bf 112}，240401（2014）]。本装置由超导Nb球和内部包括超导Nb带的平坦的金板组成。实验方案涉及的卡西米尔力的差分测量在一个点的金板以上的Nb条，并远离它。我们表明，类似于以前的设置，超导系统考虑在这里意味着广泛不同的调制卡西米尔力，这取决于是否热力计算使用德鲁德或等离子体模型，从而为明确区分这些替代处方铺平了道路。
2014-09-29 cond-mat.other quant-ph
Classification of bipartite observables III: simplicity, mixtures and quantum error correction
The University of Texas at San Antonio（德克萨斯大学圣安东尼奥分校）
该研究将量子纠错范式与随机图对应，证明二者在实值逻辑中混合后均获第二类树性质，通过不同路径实现，探针决定路径，为二分可观测量分类提供新视角。
2026-11-05 math.LO quant-ph
Quantum error correction-inspired multiparameter quantum metrology
本文提出一种受量子纠错启发的多参数量子计量学框架，通过引入量子计量学条件并利用有限群的平凡不可约表示来识别最优探针态，从而在无噪声对称多参数估计中使量子 Cramér-Rao 界达到饱和。
2024-09-25 math-ph math.MP quant-ph
Dissipative self-interference and robustness of continuous error-correction to miscalibration
我们推导出一个有效的运动方程内的稳定状态子空间的一个大家庭的马尔可夫开放系统（即，Lindbladian）由于他们的哈密顿量和系统浴耦合的扰动。在温和和现实的条件下，竞争耗散过程破坏性地干扰，而不需要微调，并在稳态子空间内不产生耗散。在量子纠错中，这些效应意味着连续纠错的Lindbladian对校准误差是鲁棒的，包括由代码无法检测到的算子组成的误校准。类似的干扰存在于更一般的系统中，如果实现特定的哈密顿驱动，导致耗散的相干抵消。在另一个极端，我们提供了一个简单的实现通用Lindbladian模拟。
2018-09-19 cond-mat.mes-hall math-ph math.MP
Robust Strategies for Affirming Kramers-Henneberger Atoms
高频强激光场作用下原子的Kramers-Henneberger（KH）波函数发生形变，原子电离受到抑制，这一现象尚未得到实验证实。我们提出了一种双色泵浦-探测策略来确认KH态的存在，它是由泵浦脉冲形成的，由探测脉冲电离的。在真空紫外探测脉冲触发单光子电离的情况下，将KH原子的双缝结构映射到光电子动量分布上。在红外探测脉冲诱导的隧道电离中，各向异性库仑势中的拖尾效应产生了特征动量漂移。除了双色方案，非阿贝尔几何相位提供了另一种途径来确认KH态的存在。在激光参数空间中，遵循特定的回路，可以实现完全的自旋翻转转变。我们的建议具有强大的对焦点强度平均以及电离损耗的优势，并与目前的激光设施。
2019-07-07 physics.atom-ph quant-ph
Hide it to see it better: a robust setup to probe the thermal Casimir effect
我们描述了一个Casimir设置由两个对齐的正弦波纹镍表面，其中之一是“隐藏”的薄不透明层的金与平坦的暴露表面。金层充当低通滤波器，其允许利用当前可用的卡西米尔装置清晰地观察波纹之间有争议的热卡西米尔力。所提出的测量方案，基于Casimir力的相位相关调制，不需要对装置进行静电校准，并且不受表面的光学性质的知识的不确定性的影响。该方案应允许在文献中提出的热卡西米尔效应的替代理论处方之间的明确区分。
2014-06-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
