Using Qubits to Measure Fidelity in Mesoscopic Systems
我们指出的相似之处，在定义中的“保真度”的量子系统和生成函数确定通过量子线的电荷传输的完整的计数统计，并建议使用通量或电荷量子比特的测量。作为一个应用程序，我们使用的概念内的第一个量化的形式主义的保真度，以获得新的结果和见解的生成函数的完整的计数统计。
2006-12-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Optimized Geometric Quantum Computation with mesoscopic ensemble of Rydberg Atoms
提出了一种非绝热非阿贝尔几何量子操作方案，利用介观里德伯原子实现普适量子计算。单个控制原子通过里德伯态之间的长程相互作用纠缠目标原子的介观系综。我们从理论上证明了在理想情况下，单量子比特和双量子比特量子门都可以达到99.9%左右或以上的高量子效率。此外，针对里德伯原子和系综中Rabi频率涨落（Rabi误差）的实验问题，我们将基于动力学不变量的零系统误差灵敏度（ZSS）最优控制理论应用于该方案.数值模拟结果表明，即使在拉比频率达到10%的波动时，单系综量子比特门的平均保真度也可以达到99.98%，双量子比特门的平均保真度可以达到99.94%。我们还发现，优化方案还可以减少高阶微扰项在推导系综原子哈密顿量时所带来的误差。为了解决Rydberg系综中基态和Rydberg能级之间的退相干误差的实验问题，我们引入了Rydberg和基态之间的色散耦合机制，并在此基础上对Rydberg态进行了消相干处理.数值模拟结果表明，量子门得到了增强。该方案将强里德伯原子相互作用、非绝热几何量子计算、动力学不变量和最优控制理论相结合，为利用介观原子系综构造快速、鲁棒的量子门提供了一条新的途径.我们的研究有助于正在进行的努力，在发展量子信息处理与里德伯原子被困在光晶格或镊子阵列。
2020-09-08 quant-ph
Geometric phase kickback in a mesoscopic qubit-oscillator system
我们说明了一个反向冯诺依曼测量方案，在该方案中，使用微观量子比特作为探针测量量子谐振子上诱导的几何相位。我们展示了这样一个相位，在谐振子的相空间中的循环演化产生的，可以踢回的量子位，这起着量子干涉仪的作用。我们还将我们的研究扩展到有限温度耗散马尔可夫动力学，并讨论了耦合到一个有效的两能级系统的微和纳米机械器件的潜在实现。
2011-08-02 cond-mat.stat-mech quant-ph
Dephasing of quantum bits by a quasi-static mesoscopic environment
我们研究了强耦合到介观自旋浴和弱耦合到其他环境自由度的两态量子系统中的相干过程。我们的分析是专门针对理解固态量子比特的量子动力学，如半导体结构和超导岛中的电子自旋。在准静态浴中讨论了具有长相关时间的介观自由度（局部自由度，如核自旋和电荷陷阱）在量子比特相关退相中的作用。建立了一个同时描述慢介观浴和马尔可夫环境耦合的理论框架，研究了整个系统的退相和退相干性质.该模型被应用到几个具体的例子，直接相关的电流experiments。与实验的比较表明，这种准静态自由度在当前的量子比特实现中起着重要作用。考虑了几种减轻浴引起的误差的方法。
2006-03-21 quant-ph
Generation of the superposition of mesoscopic states of nano-mechanical resonator by a single two-level system
我们提出了基于测量的纳米机械谐振器运动态叠加的条件生成。我们考虑一个通过声子交换与纳米机械谐振腔耦合的二能级量子力学系统。通过两个谐振激光器驱动量子比特来实现相互作用，该相互作用根据量子比特的状态在纳米机械谐振器的状态中产生移位。对量子力学系统态的测量产生了纳米机械谐振器的叠加态。我们证明了叠加态间的量子干涉可以导致谐振腔中任意大的位移。我们还利用维格纳函数讨论了生成态的退相干。
2017-04-10 quant-ph
Probabilistic simulation of mesoscopic "Schrödinger cat" states
我们对介观薛定谔猫量子态进行了概率相空间采样，证明了多达60个量子比特的多体贝尔违反。我们使用的状态类似于光子和离子阱实验中产生的状态。这些结果表明，介观量子叠加是直接访问的概率抽样，我们分析了抽样误差的性质。我们还演示了离子阱中超退相干的动力学模拟。我们的计算机模拟可以比实验快或慢，这取决于测量的相关性。
2014-01-28 quant-ph
Mesoscopic Shelving Readout of Superconducting Qubits in Circuit QED
提出了一种测量片上微波谐振器中超导量子比特内部状态的方法。我们表明，一个量子比特状态可以与越来越大的腔相干场的产生，而另一个仍然与真空。通过用常规设备测量出射谐振器场，可以实现有效的单次QND样量子位读出，从而能够在用于捕获离子的电子搁置技术的精神下实现高保真度测量。我们期望所提出的想法可以适用于不同的超导量子位设计，并有助于进一步提高量子位读出保真度。
2009-04-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Mesoscopic Cavity Quantum Electrodynamics with Quantum Dots
我们描述了一个电动力学机制的相干，量子力学耦合空间分离的量子点之间的微芯片。该技术基于电子电荷与超导传输线谐振器之间的电容相互作用，与原子腔量子电动力学密切相关。我们研究了这种技术的几个潜在的应用程序，具有不同程度的复杂性。特别是，我们证明，这种机制允许设计和调查的芯片上的双点显微脉泽。此外，相互作用可以扩展到耦合空间上分离的电子自旋状态，同时仅虚拟地填充电荷状态的快速衰减叠加。这代表了有效的、可控的长程相互作用，其可以促进利用电子自旋量子比特的量子信息处理的实现，并且潜在地允许耦合到诸如原子或超导量子比特的其他量子系统。
2003-09-12 quant-ph
Quantum control of Rydberg atoms for mesoscopic-scale quantum state and circuit preparation
本文在五原子里德堡系统中利用量子控制生成全连通团簇态并模拟完美量子纠错编码电路，展示高保真度与噪声容忍度。
2023-09-29 quant-ph
Dynamics of mesoscopic qubit ensemble coupled to cavity: role of collective dark states
研究了无序量子比特系综与单模光场相互作用的动力学问题，该系统由精确可解的非均匀Dicke模型描述。特别地，我们着重研究了从少量子比特系统到多量子比特系统的交叉，并分析了耦合量子比特-腔系统的集体行为是如何在展宽的情况下出现的。我们发现，量子干涉效应生存在介观制度-纠缠贝尔态编码到量子比特子系统的动力学仍然高度敏感的对称性的总波函数。此外，由于形成弱耦合到光的集体暗态，这些状态的弛豫减慢。暗态也通过将光子子系统的激发吸收到量子比特子系统中并准周期性地释放而显著影响光子子系统的激发动力学。我们认为，预测的现象可以在基于超导量子比特的量子技术中使用。例如，它们提供了深入探测这种人工宏观系统的集体和量子性质的工具。
2017-08-25 cond-mat.supr-con nlin.SI quant-ph
Improving a solid-state qubit through an engineered mesoscopic environment
受控量子系统可以通过反馈改变其环境，从而导致环境的熵减少状态和改善系统相干性。在这里，使用一个量子点电子自旋作为控制和探针，我们准备的量子点核的反馈下的相干布居捕获和测量的演变，从热到一个减少熵的状态，扩展量子比特相干的直接后果。通过对电子自旋的Ramsey干涉测量，我们直接获得了制备后的核分布，并测量了核系综内相关性的出现和衰减。在最佳反馈下，电子的非均匀退相时间$T_2^*$延长了一个数量级，达到$39$ ~ns。我们的结果可以很容易地利用在量子信息协议利用自旋光子纠缠，并代表了一个步骤，创造量子多体状态的介观核自旋系综。
2017-06-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dynamics of a mesoscopic qubit under continuous quantum measurement
我们提出的条件量子动力学的电子隧穿两个量子点之间的测量使用低透明度点接触或隧道结。双点系统形成单个量子位，并且测量对应于量子点的占用的连续时间读出。我们说明了量子位的条件和无条件动力学之间的差异。条件动力学的讨论在两个制度取决于隧道通过点接触的速率：量子跳跃，其中个别电子隧道电流事件可以区分，和扩散动力学，其中个别事件被忽略，和时间平均电流被认为是一个连续的扩散变量。我们包括无效的测量和双点/点接触系统的两个隧穿振幅之间的相对相位的影响的效果。
2001-03-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Measurement of back-action from electron spins in a gate defined GaAs double quantum dot coupled to a mesoscopic nuclear spin bath
量子系统与环境相互作用产生的退相干是理解量子和经典世界之间的过渡以及量子技术应用中的性能限制的关键概念。大型弱耦合环境的效应通常被描述为经典的波动场，其动力学不受量子比特的影响，而完全量子描述仍然意味着量子比特对环境的一些反作用。在这里，我们显示了直接的实验证据，这种反作用的电子自旋量子位在GaAs量子点耦合到介观环境的顺序$10^6$核自旋。通过相关测量技术，我们检测到一个单一的量子位的环境相互作用，其持续时间是可比的量子位的相干时间，即使在这样一个大的系统的反作用。我们反复让量子位与自旋浴相互作用并测量其状态。在这样的周期之间，量子比特被重新初始化为不同的状态。测量结果的相关性受到中间量子比特态的强烈影响，这揭示了单个电子自旋对核自旋的作用。
2020-07-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Linear optical setups for active and passive quantum error correction in polarization encoded qubits
在这项工作中，我们提出了主动和被动的线性光学设置的量子通信系统中，采用单光子和介观相干态的偏振误差校正。描述了量子通信系统中的应用。
2006-08-21 quant-ph
The Energy Cost of Controlling Mesoscopic Quantum Systems
我们确定的最小能量控制任何介观量子系统的任意马尔可夫噪声过程的存在下的演化。该结果提供了制冷的基本成本的介观等效物，设置了在平衡之外操作的介观设备的最小功耗，并且允许计算任何控制协议的效率，无论是开环还是反馈控制。作为例子，我们计算了维持一个量子比特在基态的能量消耗，纳米机械谐振器的分解边带冷却的效率，并讨论了量子信息处理的能量消耗。
2015-09-03 quant-ph
Dissipative dynamics of circuit-QED in the mesoscopic regime
我们研究了谐振腔中初始填充介观相干场时电路QED器件的行为。腔与量子比特之间的强耦合产生了一个纠缠态，该纠缠态涉及介观准指针态关于腔耗散。相关场分量的重叠导致拉比振荡的崩溃和复苏。虽然量子位弛豫和退相不保留这些状态，一个简单的分析描述的电路QED设备，包括腔弛豫以及量子位耗散的耗散动力学从Monte-Carlo方法。的自发和诱导拉比振荡信号的显式预测推导和sucessfully与精确计算比较。我们表明，这些有趣的效果可以观察到一个10光子场在即将到来的电路QED实验。
2007-04-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Response of a classical mesoscopic oscillator to a two-level quantum system
Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF)（巴西物理研究中心）；Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro（里约热内卢天主教大学）
利用Feynman-Vernon影响泛函形式，研究经典机械振子与单量子比特耦合的动力学，揭示量子态通过确定性和随机力在振子响应中留下可测量特征，并通过Fisher信息矩阵量化从经典记录中重构量子态的效能。
2026-05-28 cond-mat.stat-mech quant-ph
Fidelity and quantum chaos in the mesoscopic device for the Josephson flux qubit
我们表明，三结SQUID器件设计的约瑟夫森通量量子比特可以用来研究量子混沌的动力学时，在高能量下运行。我们确定的参数区域，系统是经典的混沌。我们用数值方法计算了在磁场和临界电流扰动下量子动力学中的保真度或洛斯赫里回声（LE），并研究了LE的不同区域。我们讨论了如何在实验上观察到LE，同时考虑到初始状态的制备和测量过程。
2007-01-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Quantum chaos in the mesoscopic device for the Josephson flux qubit
我们表明，三结SQUID器件设计的约瑟夫森通量量子比特可以用来研究量子混沌时，在高能量操作。在系统为经典混沌的参数区域，我们分析了谱统计。最近邻分布$P(s)$很好地拟合的Berry Robnik理论采用作为自由参数的纯经典措施的混沌和规则区域的相空间中的不同的能量区域。通过Husimi分布得到了波函数的相空间表示，并分析了经典结构上的局域化。
2007-12-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Mesoscopic Entanglement Induced by Spontaneous Emission in Solid-State Quantum Optics
固态量子光学的实现为我们提供了量子比特被放置在光子或等离子体一维波导中的固定位置处的设备。我们表明，仅仅通过控制量子比特的位置，并与相干驱动的帮助下，集体自发衰变可以工程产生纠缠介观稳态。我们的方案依赖于通过相消干涉实现纯超辐射Dicke模型，该干涉消除了一维中的偶极-偶极相互作用。
2013-01-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum Computation with Aharonov-Bohm Qubits
分析了在Aharonov-Bohm通量等于正常通量量子$\hbar c/e$的一半的情况下，在具有第三辅助能级的双简并持续电流态下，采用正常金属的介观-纳米观环作为量子比特的可能性.辅助能级可以有效地用于所有基本量子逻辑门（qu-gate）操作，包括初始化、相位旋转、位翻转和Hadamard变换以及双量子位控制操作（条件位翻转）。我们提出了一个初步实现的机制，无论是介观结构的三个量子点相干耦合介观隧道在交叉磁场和电场，或作为一个纳米结构的三重阴离子空位（类似于$F_3$中心碱金属卤化物）与一个被困电子在一个自旋投影状态。
2002-03-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Mesoscopic fluctuations in biharmonically driven flux qubits
我们研究了双谐波磁信号驱动的磁通量子比特，相位滞后作为一个有效的时间反转破缺参数。磁通量子比特的基态和激发态之间的驱动诱导跃迁速率可以被认为是有效的透射率，这得益于在避免的能级交叉处的干涉效应和无序电子系统中的散射事件之间的直接类比。对于时间尺度之前，充分放松，但大的消相干时间相比，这个特征率已被实验访问，其灵敏度与相位滞后和直流磁通失谐探索。通过这种方式，最近在通量量子比特中分析了普适电导涨落效应的特征，并将其与仅考虑退相干的唯象模型进行了比较，作为经典噪声。在这里，我们解决了驱动通量量子比特与采用Floquet马尔可夫主方程的量子浴接触的完整动力学。在这种形式主义松弛和退相干率的结果强烈依赖于相位滞后和直流磁通失谐。因此，相关的模式的波动的特征率显示重要的差异内所提到的唯象模型。特别是，我们证明了弱局域化的效果，在平均值的弛豫率。我们的预测可以在比当前实验时间更长的时间尺度上进行测试。
2016-10-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Coherent dynamics of a qubit-oscillator system in a noisy environment
本文采用分层运动方程方法研究了噪声环境中量子比特振子系统的非马尔可夫动力学。研究发现，通过增强量子比特与谐振子之间的耦合强度，可以有效地抑制整个量子比特-谐振子-水浴系统的退相干速率。此外，我们发现，非马尔可夫记忆特性的浴是能够促进一个强大的量子相干动力学在这个量子比特振荡器浴系统。我们的研究结果可用于设计介观量子线路中的一些可调谐相干操纵。
2017-12-27 quant-ph
Qubit-assisted thermometry of a quantum harmonic oscillator
我们使用量子估计理论在两个不同的量子比特玻色子耦合模型，证明了量子谐振子的温度可以估计与高精度的量子限制测量的量子比特。这两个模型，我们解决体现了当前的物理利益的情况下，由于它们与正在进行的实验努力控制介观动力学。我们表明，在量子位探针上进行的布居测量对于谐振子的宽温度范围是接近最佳的
2012-05-20 quant-ph
Quantum Gates Between Mesoscopic Spin Ensembles
单自旋量子算法在精密制造、快速退相干、原子级寻址和读出等方面提出了严峻的技术挑战。为了规避原子尺度的挑战，我们研究了全极化介观自旋系综（自旋相干态）的情况下，其总角动量状态映射到量子点子流形。我们表明，在合奏的大小与它们的分离相比很小的极限下，可以将它们视为具有与自旋数量成比例的有效耦合强度的量子比特。如果每个系综内的自旋被解耦（例如，通过控制场、自旋或扩散平均或材料工程），可以以高的分辨率实现单量子位和双量子位栅极操作。
2023-03-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
Transmon-qubit readout using in-situ bifurcation amplification in the mesoscopic regime
提出利用腔中极化激元测量器在介观少光子区域的原位分岔锁存机制实现 transmon 量子比特读出，获得 98.6% 单次保真度且无需外部量子极限放大器。
2024-01-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Holographic quantum computing
我们提出，一个单一的介观系综的捕获极性分子可以支持“全息量子计算机”与数百个量子比特编码的集体激发与明确的空间相位变化。每个相位图案是唯一解决的光学拉曼过程与经典的光场，而一个和两个量子比特门是通过选择性地转移到一个带状线微波腔场和一个库珀对盒，可控的两级酉动力学是由经典的微波场。
2008-07-22 quant-ph
Mesoscopic mean-field theory for spin-boson chains in quantum optical systems
我们提出了一个多自旋系统的理论描述强耦合到玻色子链。我们依赖于使用的自旋波理论描述高斯波动周围的平均场的解决方案，并专注于自旋玻色子链作为一个推广的迪克哈密顿。我们的模型是由实验装置，如捕获的离子，或原子/量子位耦合到腔阵列的动机。这种情况对应于固态物理学中研究的合作（E $\otimes$ $β$）Jahn-Teller畸变。然而，在量子光学装置中调整模型参数的能力开辟了各种新颖有趣的情况。本文的主要重点是回顾自旋波理论描述这个问题，以及测试的有效性，平均场论。我们的主要结果是，从平均场效应的偏差是由磁序和介观协同效应之间的相互作用，是后者强烈的尺寸依赖。
2012-12-19 quant-ph
Quantum gates in mesoscopic atomic ensembles based on adiabatic passage and Rydberg blockade
我们提出了绝热通道中的几何相位补偿方案，该方案可用于实现由任意数量的强相互作用原子组成的原子系综的量子逻辑门。分析了使用受激拉曼绝热通过（STIRAP）或绝热快速通过（ARP）脉冲的双序列的协议。在两个STIRAP序列之间切换失谐的符号，或反转两个ARP脉冲之间的相位，提供了具有良好定义的幅度和相位的状态转移，其独立于里德伯阻断机制中的原子数。使用这些脉冲序列，我们提出了通用的单量子比特和两个量子比特的操作在原子系综包含一个未知数量的原子协议。
2013-05-20 physics.atom-ph quant-ph
Imaging the interface of a qubit and its quantum-many-body environment
退相干影响着所有的量子系统，无论是自然的还是人工的，是量子技术的主要障碍。我们从理论上表明，对于玻色凝聚环境中的里德伯量子比特，实验可以成像系统-环境界面，这是退相干的核心。凝聚环境的高精度吸收图像将能够捕获瞬态信号，显示环境中介观纠缠态的实时建立。这是可能的，因为量子位退相干时间尺度可以通过选择激发的里德伯主量子数ν从纳秒到微秒的数量级进行调整。成像接口将允许详细探索开放量子系统的概念，并可能在具有挑战性的情况下与非马尔可夫环境的相干性保护提供指导。
2021-11-03 quant-ph
Simulated quantum process tomography of quantum gates with Rydberg superatoms
我们数值模拟了单量子比特和双量子比特量子门的量子层析成像，量子比特由包含随机原子数的介观系综表示。这种在里德伯封锁区的强相互作用原子的集合被称为里德伯超原子。里德伯阻断机制中的受激拉曼绝热通道（STIRAP）用于系综中的确定性里德伯激发，这是在原子系综的集体态中存储量子信息和实现两量子比特门所需的。STIRAP脉冲的优化形状用于实现高保真度的布居转移。我们的模拟证实了单量子比特和双量子比特门与里德堡超原子的有效性和高保真度。
2016-05-04 quant-ph
Experimental pairwise entanglement estimation for an N-qubit system :A machine learning approach for programming quantum hardware
设计和实现大中型量子计算机的算法并不容易。在以前的工作中，我们已经提出并发展了使用机器学习技术来训练量子系统的想法，使得所需的过程被“学习”，从而避免了算法设计的困难。这对于小型系统来说非常有效。但目标是宏观物理计算。在这里，我们实现了我们的学习成对纠缠见证微软的Q#，一个商业上可用的门模型量子计算机模拟器，我们进行统计分析，以确定可靠性和可重复性，我们表明，使用机器学习技术称为“自举”，我们可以推断出模式介观N从模拟结果为三，四，五，六，七量子比特系统。我们的研究结果为通用量子计算机算法的设计和计算提供了一条富有成效的途径。
2019-04-22 quant-ph
Quantum probabilistic sampling of multipartite 60-qubit Bell inequality violations
我们发现，违反真正的多部贝尔不等式可以得到抽样，概率相空间方法。这些真正的贝尔违反不能被复制，如果系统的任何部分是由本地隐藏变量理论描述。贝尔违反概率模拟使用量子相空间表示。我们处理介观大Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）态有多达60个量子比特，使用多体SU（2）Q-表示和正P-表示。令人惊讶的是，我们发现相空间分布的采样可以比实验快指数。这是由于使用相空间方法模拟量子测量中固有的经典并行性。我们的概率采样方法预测的矛盾与本地现实主义的“薛定谔猫”状态，可以实现为GHZ自旋状态，无论是在离子阱或光子量子比特。我们还提出了一个量子模拟观察到的超退相干的离子陷阱“猫”状态，使用唯象噪声模型。
2014-07-07 quant-ph
Individual Control and Readout of Qubits in a Sub-Diffraction Volume
耦合量子比特的中等规模的集合体为近期的量子技术提供了一个平台，包括计算，传感和介观量子系统的研究。固体中的类原子发射体已经成为有前途的量子存储器，通过光和磁相互作用证明了自旋-自旋纠缠。特别是磁耦合是有吸引力的高效和确定性的纠缠门，但提出了在必要的纳米尺度分离的个人自旋寻址的问题。目前的超分辨率技术可以达到这种分辨率，但对附近量子比特的状态具有破坏性。在这里，我们展示了测量的单个量子比特状态的子衍射集群选择性地激发光谱可区分的氮空位（NV）中心。我们展示了纳米空间分辨率的单中心超分辨率定位，以及自旋种群的个体控制和读出。这些测量结果表明在低于$4\times10^{-2}$的非寻址量子位上的读出引起的串扰。这种方法为介观自旋团簇中量子位寄存器的高速控制和测量打开了大门，其应用范围从纠缠增强传感器到纠错量子位寄存器再到多路复用量子中继器节点。
2018-08-20 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Nanomechanical ancilla qubits generator for error correction algorithms in quantum computation
提出一种纳米机电装置，利用库珀对盒与机械振动产生纠缠猫态，生成三量子比特比特翻转码所需的辅助量子比特，实现量子纠错编码。
2024-04-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum statistics in an extended collider coupled to a qubit
Purdue University（普渡大学）；Purdue Quantum Science and Engineering Institute（普渡量子科学与工程研究所）
研究扩展对撞机中后选择杂质态下费米子和玻色子波包的散射，指出只有特定基准能忠实捕获互统计，其他基准可能产生虚假统计特征。
2026-06-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Coherent and Collective Quantum Optical Effects in Mesoscopic Systems
综述了介观系统中的相干和集体量子光学效应，如超辐射和相干布居囚禁。讨论了这些现象的各种新的物理实现，重点是它们在耦合纳米尺度系统（如量子点）中对电子输运和量子耗散的作用。一些理论工具，如主方程，极化子变换，关联函数，或水平统计被用来描述最近的工作耗散电荷量子比特（双量子点），迪克效应，声子腔，单振子，暗态和绝热控制量子输运，和大自旋玻色子模型。该综述试图建立介观学（量子输运，相干散射，量子混沌），量子光学（如超辐射，暗态，玻色子腔）和（在其最后一部分）量子信息理论的概念之间的联系。
2004-12-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Multiphoton transitions in Josephson-junction qubits (Review Article)
两个基本的物理模型，一个二能级系统和一个谐振子，实现了在介观尺度上的耦合量子比特和谐振子。此外，现实系统还包括用于控制量子位能级与其粒子数之间的距离并读出谐振器状态的电子器件，以及不可避免的耗散环境。这种丰富的系统是有趣的介观尺度上的基本量子现象的研究，并作为一个有前途的系统，为未来的电子器件。我们提出了最近的结果驱动超导量子比特谐振器系统，其中的谐振器可以实现为LC电路或纳米机械谐振器。大多数结果可以用半经典理论来描述，其中量子比特被视为耦合到经典驱动场和经典谐振腔的量子二能级系统。应用这个理论可以描述单量子比特和双量子比特的许多现象，其中包括：平衡态和弱驱动谱，西西弗斯阻尼和放大，朗道-齐纳-施托克伯格干涉，直接和阶梯型多光子跃迁，以及激光的逆布居数的产生。
2012-05-03 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph quant-ph
The size of macroscopic superposition states in flux qubits
关于量子力学是否适用于宏观尺度的问题促使人们努力产生宏观数量粒子的叠加态并确定它们的有效尺寸。磁通量子比特中循环电流态的叠加构成了候选态，这些候选态被认为至少是介观的。我们提出了一个微观分析，揭示了参与这些叠加的电子的数量是令人惊讶的，但不是微不足道的小，即使在宏观观测的差异很大。
2010-03-27 cond-mat.supr-con quant-ph
Two-atom quantum gate in hybrid cavity optomechanics
利用介观器件追踪量子系统的动力学是当前的一个重要课题。在这里，我们展示了介观机械振荡器如何控制耦合双原子系统的动力学并产生双量子位SWAP门。我们从理论上研究了一个普通的原子-光机混合系统，其中两个完全相同的原子处于$Λ$组态，被困在腔中，腔模介导原子和机械振子之间的相互作用。通过绝热消除的有损通道，这反过来又产生了一个有效的哈密顿量，这是负责由振荡器的机械运动控制的两个原子SWAP门。成功实施的建议的有效性进行评估，使用目前可用的实验参数。
2016-08-05 quant-ph
Qubit feedback and control with kicked quantum nondemolition measurements: A quantum Bayesian analysis
针对测量电荷量子比特的介观散射探测器，从POVM形式导出了连续量子测量的信息方法。推导了量子比特密度矩阵的量子贝叶斯方程，并将其转换为随机共形映射的形式。测量统计推导出踢量子非爆破测量，结合有条件的酉操作。这些结果被应用到推导出一个反馈协议，以产生一个任意的纯态后，弱测量，以及调查如何最初的混合状态成为纯化和没有反馈。
2006-06-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum computing and quantum measurement with mesoscopic Josephson junctions
最近对约瑟夫森结的电荷态和通量态的量子相干性的实验证明表明，量子约瑟夫森动力学可以用于开发可扩展的量子逻辑电路。在这篇文章中，我回顾了约瑟夫森隧穿和约瑟夫森结量子比特的基本概念，并讨论了这种隧穿的两个问题的量子计算应用的动机。一个是SQUID系统中的光子辅助共振磁通隧道理论，用来证明磁通的量子相干性。二是SET静电计电荷的量子测量问题。结果表明，在库仑阻塞阈值处的SET静电计是共振隧穿区能量灵敏度达到$\hbar/\sqrt{3}$的量子限探测器。
2000-08-27 cond-mat quant-ph
Quantum computer with atomic logical qubits encoded on macroscopic three-level systems in common quantum electrodynamic cavity
提出了一种基于宏观（或介观）共振系统--量子电动力学腔中的多原子相干系综、鱿鱼或量子点，在固态量子计算机中有效实现基本量子门通用集合的方法.我们利用一个编码的逻辑量子比特的对宏观的两个或三个层次的原子，是工作在希尔伯特子空间的所有国家固有的这些原子系统。在这个子空间中，逻辑单量子比特门通过经由虚拟光子的交换的对中的单个原子激发的受控可逆转移以及通过对中的原子系综中的一个的频移来实现。在二能级系统的情况下，逻辑双量子位门通过控制一个原子系综中的兰姆位移幅度来执行，分别允许/阻止一对中的激发转移，其由另一对的第三原子系统控制。当使用三能级系统时，我们描述了原子对中的非门，该非门由工作原子激发向由控制对激发的直接影响引起的附加第三能级的转移控制。最后，我们讨论了所提出的物理系统的优势，一些有用的量子门的加速计算。
2013-01-10 quant-ph
Qubit transformations on Rashba ring with periodic potential
针对介观量子环中的电子，提出了一种由外电场控制的可调Rashba相互作用的自旋-量子比特变换方案.由一系列的朗道-Zenner-样的过渡有限数量的本地电压门之间的环驱动的电子的动力学分析确定。一般的单量子比特变换被证明是可行的局域赝自旋态的动力学基础。它还表明，通过使用合适的协议的基础上的Rashba相互作用的变化，可以覆盖整个布洛赫球。所提出的系统在半导体异质结构的可能实现的挑战进行了讨论。
2020-04-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Parity meter for charge qubits: an efficient quantum entangler
我们提出了一种基于两个双量子点和一个量子点接触的电荷宇称计的实现。这样的装置是先前由Mao等人[Phys.Rev.Lett. 93，056803（2004）]。我们的设置仅通过电流测量完成了纠缠态的制备，并允许通过捏断奇偶校验计来有效地解耦量子比特。讨论了宇称计的两个应用：电荷量子比特贝尔不等式的测量和受控非门的实现。
2006-04-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
All-Electrical Quantum Computation with Mobile Spin Qubits
基于自旋电子学的最新进展，我们描述并讨论了在一维系统中使用移动自旋量子比特进行量子计算的固态方案。静态电场通过自旋轨道耦合和交换耦合来实现一组通用的量子门。可以通过从/到铁磁体的自旋注入，或者通过使用自旋过滤器和介观自旋偏振分束器来执行扫描和测量。这个建议的各种来源的错误的脆弱性估计通过数值模拟。我们还评估了目前在纳米技术中使用的各种材料对我们模型的实际实施的适用性。
2003-06-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Single-qubit detection by collective phase imprinting
Munich Center for Quantum Science and Technology (MCQST)（慕尼黑量子科学与技术中心）；Max-Planck-Institut für Quantenoptik（马克斯·普朗克量子光学研究所）；Fakultät für Physik, Ludwig-Maximilians-Universität（慕尼黑大学物理学院）
本文提出一种基于里德伯修饰系综的平台，通过量子比特控制的集体相移实现单量子比特非破坏性探测，态赋值保真度达99.81%，为量子信息转移与接口技术提供了新方案。
2026-08-10 physics.atom-ph quant-ph
Quantum Error Correction for Complex and Majorana Fermion Qubits
我们引入纠错码，可以纠正费米子宇称违反（准粒子中毒）和宇称守恒错误的复杂费米子和马约拉纳费米子系统。在建立了费米子码的性质之后，我们介绍了一种由弱自对偶经典二元纠错码构造费米子码的一般方法。我们使用这种方法来构造（i）最短的费米子码，以纠正准粒子中毒错误，（ii）几何不变的费米子码和（iii）其他代码，纠正更高的重量错误。最后，我们讨论了一个可能的物理实现这样的代码在介观超导体托管马约拉纳零模式。
2017-03-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum gravimetry with mechanical qubits
Xi’an Jiaotong University（西安交通大学）；Lanzhou University（兰州大学）
本文提出利用机械量子比特作为重力传感器，通过直接读取粒子在重力作用下的运动，实现高灵敏度的重力测量，其灵敏度随质量或声子数呈反平方根关系，优于传统方案两个数量级。
2026-04-16 quant-ph
Quadratic Quantum Measurements
我们发展了介观探测器的二次量子测量理论。它表明，二次测量应该有非平凡的量子信息属性，提供，例如，一个简单的方式纠缠两个非相互作用的量子比特。我们还计算了具有线性和二次响应的量子探测器的输出光谱，该探测器连续监测两个量子比特中的相干振荡。
2004-01-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Mechanical Squeezed-Fock Gravimeter
Qatar Center for Quantum Computing, College of Science and Engineering, Hamad Bin Khalifa University（卡塔尔量子计算中心，科学与工程学院，哈马德·本·哈利法大学）
提出利用杜芬振荡器驱动的机械压缩福克态量子比特重力梯度仪，通过压缩增强重力诱导跃迁率并保持质量标度，分析阻尼下信号放大与退相干速率的权衡。
2026-07-31 quant-ph
Nanomechanical manipulation of superconducting charge-qubit quantum networks
提出一种基于AC Josephson效应的纳米机电装置，通过电态与机械态的量子纠缠实现超导电荷量子比特间的量子信息传输与网络操控。
2023-10-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Spin Qubits in Multi-Electron Quantum Dots
我们研究了介观涨落对量子点自旋量子比特交换操作中可能发生的误差大小的影响。通过常数相互作用模型，利用实际参数，研究了中等尺寸的双量子点，每个量子点中的电子数在几十个范围内。据发现，具有短脉冲和小误差的约束意味着保持精确的控制，在百分之几的水平，几个电极电压。在实践中，每个点应该调整的独立参数的数量取决于配置，范围从一到四。
2004-02-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Single-shot measurement of a Rydberg superatom via collective photon burst
在里德伯偶极相互作用下，介观原子系综可以表现为二能级单原子的行为，形成所谓的超原子图像。它是量子信息科学中一个潜在的强有力的候选者，特别是通过集体增强与单光子有效耦合，这对于构建量子互联网连接远程量子计算机至关重要。在此之前，人们已经对里德堡超原子、单光子源、单光子纠缠等基本概念进行了初步的研究，但还缺少一个关键的单激发量子比特测量。在这里，我们实现了一个超原子量子比特的确定性测量通过光子爆发在一个Single Shot。我们利用一个低精细度的环形腔来增强原子与光子的相互作用，并获得了44%的光纤内恢复效率。利用两个里德伯能级之间的偶极相互作用，我们可以创建一个多个单光子的序列，或者什么都没有，条件是初始量子比特状态。我们在4.8 us内实现了93.2%的单次测量保真度。我们的工作补充了利用里德伯超原子进行量子信息应用的实验工具箱。
2021-06-21 quant-ph
