Optimal Control of High-Fidelity Quantum Gates in the Presence of Decoherence
Matthew Grace, Constantin Brif, Herschel Rabitz, Ian Walmsley, Robert Kosut, Daniel A. Lidar
这篇论文已被撤回，因为它已被帖子arXiv：quant-ph/0702147和arXiv：0712.2935取代
This paper has been withdrawn as it has been superseded by postings arXiv:quant-ph/0702147 and arXiv:0712.2935
机构、总结、中文摘要均由AI分析而来，可能存在错误，请以论文正文为准。
继续探索
Decoherence of geometric phase gates
我们考虑应用于绝热和非绝热几何相位量子门的某些形式的退相干的影响。对于单个量子比特，我们说明了路径依赖的各向异性噪声的敏感性，对于两个量子比特，我们量化的纠缠作为退相干的函数的损失。
Multi-qubit non-adiabatic holonomic controlled quantum gates in decoherence-free subspaces
无消相干子空间中的非绝热完整量子门由于其内在的容错性、相干稳定性和运行时间短等优点而具有重要的实用价值。在这里，我们提出了一些紧凑的方案来实现两个和三个量子比特控制的酉量子门和Fredkin门。对于受控幺正量子门，作用于目标量子比特的幺正算符是任意的单量子比特门操作。受控的量子门可以在无消相干子空间中使用非绝热完整性直接实现，并且通过仅使用经历集体移相的两个相邻物理量子比特来编码逻辑量子比特，用于无消相干子空间编码的所需资源是最小的。
Experimental protection of quantum gates against decoherence and control errors
实现量子器件的最大挑战之一是要求执行精确的量子门。与环境相互作用的破坏性影响是精确量子控制必须克服的一些最困难的障碍。在这项工作中，我们实现了一个原理性的实验证明量子门的波动环境中使用动态去耦技术保护。我们证明了在应用量子门的过程中可以降低退相干。即使选通时间超过退相干时间一个数量级，也可以实现高保真度的量子门。
Single-shot realization of nonadiabatic holonomic quantum gates in decoherence-free subspaces
无退相干子空间中的非绝热完整量子计算近年来引起了越来越多的关注，因为它允许高速实现，并且结合了完整门的鲁棒性和无退相干子空间的相干稳定性。自从第一个在无退相干子空间中进行非绝热完整量子计算的协议提出以来，人们提出了许多物理实现方案。然而，所有以前的方案都需要两个非对易门来实现任意一个量子比特门，这使得门暴露于错误源的时间以及资源消耗加倍。在本文中，我们提出了一个替代协议的非绝热完整量子计算中的消相干自由子空间，在消相干自由子空间中的任意一个量子比特门是通过一个单一的拍摄实现。该方案不仅保持了原方案的优点，而且避免了将两个量子门组合起来实现任意一个量子比特门的额外工作，从而减少了暴露于各种误差源的时间。
Decoherence suppression for oscillator-assisted geometric quantum gates via symmetrization
我们提出了一种新的对称化方法来克服量子辅助量子门操作中的退相干。所制定的对称性与基于辅助振荡器模式的量子比特变换的全局几何特征有关，例如离子阱系统中的声子。结果表明，所设计的多回路对称化演化赋予了系统对退相干的双重弹性：对热涨落和量子耗散不敏感。
Quantum gate in the decoherence-free subspace of trapped ion qubits
我们提出了一个几何相位门在一个无退相干子空间与囚禁离子。将量子信息编码在基态的塞曼子能级中，并与两个物理量子比特组成一个具有超长相干时间的逻辑量子比特。单量子位和双量子位操作以及线性离子晶体的传输和分裂允许一个鲁棒且无退相干的可扩展量子处理器。为了便于相位门的实现，我们同时在四个离子上采用一个拉曼激光场，即没有用于寻址的紧聚焦。在门操作期间和量子信息的传输期间都不留下无消相干子空间。
Geometric entangling gates for coupled cavity system in decoherence-free subspaces
提出了一种在无退相干子空间的耦合腔系统中实现两个逻辑量子比特的几何纠缠门的方案。每个逻辑量子比特由两个囚禁在单个腔中的原子编码，通过腔耦合和控制外部经典激光场来实现几何纠缠门。该方案基于耦合腔系统，允许量子计算的可扩展性，并放宽了对原子单独寻址的要求。
Operator fidelity susceptibility, decoherence and quantum criticality
将量子保真度的概念从态空间水平推广到算符水平，可以用来研究环境诱导的退相干。状态依赖算子保真度可接受性（OFS），略有不同的运营商参数的领先的顺序项，被证明有一个非平凡的行为时，环境是在临界点。两种不同的贡献OFS确定有不同的物理起源和时间依赖性。得到了横向场中由伊辛模型描述的熔池引起的有限温度退相干的精确结果。
Decoherence of quantum gates based on Aharonov-Anandan phases in a multistep scheme
研究了多步实现的单比特和双比特Aharonov-Anandan（AA）几何相位门的量子退相干。每个AA门还与在相同时间段内执行相同么正变换并且与相同环境耦合的动态相位门进行比较，该环境被建模为谐振子。结果表明，由于环境耦合本征态的叠加以及量子比特相互作用与环境耦合之间的不可交换性，增强了AA相位门的量子效率和纠缠保护.
Would the fidelity of quantum teleportation be increased by a local filtering operation near a dilaton black hole under decoherence?
研究弯曲时空中伸缩子黑洞与退相干对量子隐形传态保真度的影响，证明伸缩子效应可带来净保真度，并可用局部滤波操作将经典区域保真度提升至量子区域。
Random matrix models for decoherence and fidelity decay in quantum information systems
本课程的目的是介绍学生去相干和保真度衰减的随机矩阵模型。他们提出了一个非常强大的替代方法，强调许多环境和不可控的扰动/耦合的无序特性。这种模型的内在可积性使得分析研究成为可能。我们将我们的考虑限制在线性响应处理，因为高保真度和小退相干是量子信息过程的支柱。对于保真度衰减，实验结果是可用的，与实验的比较显示出良好的协议与随机矩阵理论的预测。
Decoherences-protected implementation of quantum gates
我们提出了一种基于可实现相互作用的通用量子门的实现方案，并且可以通过动态解耦的方法在不编码的情况下保护量子门不受退相干的影响.通过适当地设计系统演化，期望的系统相互作用与形成动态解耦脉冲的元件交换。因此，如果脉冲之间的时间间隔足够小，则可以通过重复施加脉冲来消除去相干效应，而不会明显影响由期望的系统相互作用控制的系统演化。此外，由于形成脉冲的元素之间的换向和期望的系统相互作用，我们的方案是抵抗不同类型的退相干，因此不限于特定的退相干。我们的计划也工作得很好的情况下，所需的系统相互作用不能理想地实现由于不完善的控制系统参数，通过动态解耦脉冲的作用。
Using continuous measurement to protect a universal set of quantum gates within a perturbed decoherence-free subspace
我们考虑一组通用的量子门编码在一个受扰的消相干的四个物理量子比特的子空间。使用二阶微扰理论和测量装置建模的无限组的谐振子，简单地耦合到系统中，我们表明，连续观察的偶联剂诱导抑制的退相干由于杂散扰动。因此，我们提出了保护甚至创建一个消相干子空间来处理量子信息的想法。
Note on simple and consistent gateset characterization including calibration and decoherence errors
本文提出一种确定模型门集中退相干参数的方法，证明其对SPAM和脉冲面积误差鲁棒，并给出评估误差模型质量与精度的直观方法。
Robust control of decoherence in realistic one-qubit quantum gates
我们提出了一个开环（bang-bang）方案来控制一般单量子比特量子门中的退相干，并在一个真实的模拟中实现了它。该系统是一贯的自旋玻色子模型内描述，与绝热和热退相干的相互作用。外部控制从一开始就作为独立的相互作用项包含在哈密顿量中。通过对环境模的追踪，得到了同时考虑退相干和外控效应的二能级系统的简化方程。控制是从消除退相干的条件，即恢复幺正性。数值仿真结果表明，所提出的控制方案具有良好的性能和鲁棒性。
Kerr-effect-based quantum logical gates in decoherence-free subspace
针对消相干效应影响量子逻辑门高效实现的问题，提出在无消相干子空间中利用交叉克尔非线性构建CNOT、Toffoli、Fredkin量子控制门的方案，无需复杂电路与辅助光子，成功概率近1且抗光子损耗，具备实用可行性。
Sub-fidelity as a measure of irreversibility of decoherence
两个系统之间的量子相关性会因环境的存在而受损，因为它会使系统退相干。我们希望评估一下，有多少一致性已经不可逆转地丧失。为了做到这一点，我们研究了两个量子比特，它们将相关性泄漏到任意大的环境中，我们发现，通过作用于另一个量子比特，我们能够将其中一个量子比特引导到最相干的状态集合，这是由环境的两个条件状态的亚保真度给出的。亚保真度是一个已知的量，但直到现在还缺乏一个可操作的解释。此外，我们猜想存在一族测度，其中保真度和亚保真度是前两个，它们度量当我们获得越来越多的环境自由度时退相干的不可逆性。
Quantum gates and decoherence
在讲座中，我们将关注量子信息处理所必需的量子门操作的物理实现的某些方面。我们将讨论两种可能的实现。其中之一是基于以原子自由度编码的量子比特，其中原子在原子芯片上方的光晶格中被操纵。另一种实现是基于光子量子比特和线性光学中测量引起的非线性。这两种实现方式的共同点是它们的主要退相干机制是介电材料中的吸收。光在吸收介质中的量子理论及其对退相干的影响将构成课程的最后一部分。
Effect of Decoherence for Gate Operations on a Superconducting Bosonic Qubit
超导电路中的高品质因数3D腔是玻色子逻辑量子比特的理想候选者，因为它们的保真度仅受低光子损失率的限制。然而，用于操纵玻色子量子位的transmon量子位导致出现额外的弛豫和退相通道。在这项工作中，进行了数值研究，以阐明各种损失通道的玻色子量子比特上的逻辑门的性能的影响。一个门误差模型的开发，封装任意门操作的损失机制，并预测实验可实现的玻色子量子比特的门误差。从这项研究中收集到的关于损失机制的见解提出了更有效的优化算法，可以减少玻色子量子比特上的门错误。
Dynamical fidelity susceptibility of decoherence-free subspaces
在量子寄存器及其环境的理想化模型中，量子信息可以通过将其编码到无消相干子空间（DFS）中来无限存储。然而，理想化的寄存器-环境耦合的扰动将在任何实际设置中引起退相干。将态保持的测度--动力学保真度扩展为微扰强度的幂，证明了线性序的稳定性是量子态演化的一般性质。噪声扰动的影响是量化的二次，领先的顺序，我们定义为动态保真度敏感性的DFS的强度的一个简洁的表达式。在噪声局部作用于寄存器$k$的物理限制下，该敏感性由系统大小中的多项式从上面限定。这些一般结果说明了两个物理相关的例子。磁化率的知识可以用来增加未来量子计算机的相干时间。
Single-Loop and Composite-Loop Realization of Nonadiabatic Holonomic Quantum Gates in a Decoherence-Free Subspace
高保真度的量子门是大规模量子计算所必需的，而大规模量子计算自然可以以抗噪声的方式实现。几何操作和无消相干子空间编码是实现量子计算鲁棒性的有效途径。在这里，通过结合这两种策略的优点，我们提出并实验实现了基于非绝热和非阿贝尔几何相位的单圈方案和复合方案的普适完整量子门，在无退相干子空间中使用核磁共振。我们的实验只使用两体共振自旋相互作用，因此是实验友好。特别是，我们还通过实验验证了复合方案比单回路方案对脉冲误差更鲁棒。因此，我们的实验提供了一个有前途的方法，忠实和强大的几何量子操纵。
Approximate exchange-only entangling gates for the three-spin-$1/2$ decoherence-free subsystem
三自旋- $1/2$无消相干子系统定义了受集体噪声保护的逻辑量子比特，并支持仅交换通用门。这样的逻辑量子比特非常适合于利用电定义的量子点来实现。精确的仅交换纠缠逻辑门存在，但构建和理解具有挑战性。我们使用解耦策略来获得简单的近似纠缠门。该策略的一个好处是，如果物理自旋对齐，那么它可以在纠缠哈密顿量下实现进化。可以直接实现可表示为不涉及$σ_y$的逻辑泡利乘积的线性组合的哈密顿算子。可以从这些哈密顿量构造的自逆门，例如CNOT，可以在不假设物理自旋的情况下实现。我们比较了控制复杂性的实现CNOT以前的方法，并发现，复杂的容错性能是有竞争力的。
Heralded nonlocal quantum gates for distributed quantum computation in a decoherence-free subspace
本文提出一种可预告的非局域量子门协议，通过动态控制演化并借助辅助原子后选择，在退相干自由子空间内实现高保真分布式量子计算。
Suppressing decoherence of quantum algorithms by jump codes
在实际非理想条件下，研究了跳变码的稳定性。为此目的，帐篷映射的量子算法被分解成一个通用的一组哈密顿量子门，确保完美的校正自发衰变过程在理想的情况下，即使它们发生在门操作。本文提出了一种纠缠门，它能使任意两个不同纠错码空间的逻辑量子比特纠缠在一起。在此门的帮助下，影响不同码空间的物理量子比特的同时自发衰变过程可以被校正，并且退相干可以被显著抑制。
Realization of Universal Ion Trap Quantum Computation with Decoherence Free Qubits
量子计算机与环境的任何残余耦合都会导致计算错误。将量子信息编码在所谓的无消相干子空间中提供了避免这些错误的手段。尽管在采用这种技术以数量级扩展存储器存储时间方面取得了巨大进展，但在这样的子空间内的计算一直很少。在这里，我们展示了实现一个通用的量子门的一组作用于消相干的离子量子比特。我们将这些门结合起来，在无退相干的可扩展量子计算机中实现了第一个受控非门。
Influence of intrinsic decoherence on tripartite entanglement and bipartite fidelity of polar molecules in pendular states
外电场中的超冷极性分子阵列被认为是一种很有前途的量子信息载体。在这个场的作用下，分子被迫通过斯塔克效应进行摆动。特别关注了内禀退相干对线性极性分子摆态模型的影响，从而评估了具有负性的三体纠缠，以及以极性分子电偶极矩为量子比特的二体量子系统对输入和输出信号的保真度.在此基础上，我们分别考虑了两个系统的三个典型初始态，研究了外场强度、内禀退相干因子和偶极-偶极相互作用随时间的演化.因此，我们证明了合理的选择这三个主要参数，以获得最佳的纠缠度和保真度。
Quasi non-Markovian approach to the study of decoherence of a controlled-not quantum gate in a chain of few nuclear spins quantum computer
在弱耦合近似下，建立了一个准非马尔可夫主方程，研究了由三个核自旋组成的具有第二近邻Ising相互作用的线性链系统构成的量子计算机模型中受控非（CNOT）量子门运行时的退相干现象.我们比较与马尔可夫对应的温度不同，从零（热化）和在零温度下的低和高耗散率的行为。在低耗散有一个非常小的差异之间的马尔可夫和准非马尔可夫在任何温度下，这是不可能被测量，并在高耗散有一个差异，这是可能在任何温度下测量。
Quantum Computing Using Dissipation to Remain in a Decoherence-Free Subspace
我们提出了一种新的方法来实现量子门，在门操作过程中的退相干大大减少。这是通过利用环境诱导的量子芝诺效应，有效地限制了退相干自由子空间的动力学。
Optimal control of quantum gates and suppression of decoherence in a system of interacting two-level particles
将最优控制的方法应用于相互作用的二能级粒子的模型系统（例如，自旋半原子核或电子或二能级原子）以产生高保真度量子门，同时消除退相干的有害影响。一组粒子充当量子信息处理器，其演化由依赖于时间的外部场控制。其他粒子不受直接控制，并作为一个有效的环境，耦合到它是退相干的来源。控制目标是在强环境诱导的退相干存在下和在控制场的物理激励限制下生成目标单量子比特和双量子比特幺正门。量子门的保真度，表示在一个新的状态无关的距离测量，最大化相对于控制领域使用相结合的遗传和梯度算法。由此产生的高保真门证明了通过最优控制精确引导量子进化的可行性，即使系统复杂性因环境耦合而加剧。结果发现，门持续时间有一个重要的影响的控制机制和保真度。门性能的系统参数的随机变化的灵敏度的分析揭示了显着程度的鲁棒性达到的最佳控制解决方案。
Decoherence induced by squeezing control errors in optical and ion trap holonomic quantum computations
考虑到哈达玛门在光学和离子阱完整量子计算机上的特殊实现，我们研究了随机压缩控制误差引起的退相干。当控制噪声用Ornstein-Uhlenbeck随机过程建模时，我们得到了Hadamard门的保真度，并计算了最终态的纯度。我们证明，在矛盾的情况下的系统控制误差的随机导致退相干的最终状态。在小误差范围内，我们导出了门保真度与末态纯度之间的简单关系式。
Decoherence control: Universal protection of two-qubit states and two-qubit gates using continuous driving fields
利用局部静态场和振荡场构造了一种场配置，以实现对两量子比特态的通用（但低阶）保护。也就是说，如果与环境的截止频率相比，驱动场频率足够大，则可以保护两个量子比特状态免受任意系统-环境耦合。同样重要的是，我们证明了可以构建驱动场来保护两量子比特纠缠门不受退相干的影响，而不需要假设任何特定形式的系统-环境耦合。利用非马尔可夫主方程，我们进一步证明了我们的连续动态退耦场在保护纠缠方面的有效性，以及受保护的双量子比特门在产生纠缠方面的优异性能.这一结果对目前利用通用动态退耦脉冲序列进行纠缠保护的研究具有一定的补充作用。
Superdecoherence through gate control noise
量子门的外部控制电路不可避免地会给量子计算机的运行引入一个小但有限的噪声。由这种噪声引入的退相干的复杂模式不被常见的误差模型所覆盖。以受控相位门为例，研究了不同量子计算机结构下门控噪声对退相干的影响。它示出的退相干速率上升速度比线性的量子寄存器的长度为大多数情况下考虑，增加了实施建议的纠错和容错计算方案的挑战。有时，与噪声相关联的不想要的有效量子位间耦合出现。
Cavity QED implementation of non-adiabatic holonomies for universal quantum gates in decoherence-free subspaces with nitrogen-vacancy centers
提出了一种在无消相干子空间中实现非绝热完整量子计算的腔QED方案，其中氮空位中心与微球腔的回音壁模共耦合，在微球腔中的量子比特上可以实现一组通用的量子门.在我们的实现中，在适当的驱动场的辅助下，量子演化对仅虚激发的腔场态不敏感。利用氮空位中心的Λ型三能级构型中的光学跃迁，所实现的非绝热完整性可以用于在编码的逻辑量子比特上构造通用的量子门集合。因此，我们的方案开辟了在具有长相干时间的固态自旋上实现具有腔辅助相互作用的普适完整量子计算的可能性。
Decoherence-Suppressed Non-adiabatic Holonomic Quantum Computation
非绝热完整量子计算的几何特性为构造鲁棒、高保真的量子门提供了一条重要途径。然而，NHQC是更敏感的衰减和失相误差比传统的动态门，因为它需要一个辅助的中间状态。本文利用哈密顿逆向工程技术研究了中间态退相干对NHQC门保真度的影响，提出了一种新的方案来构造具有高保真度和对退相干鲁棒性的任意单量子比特完整门和非平凡双量子比特完整门.虽然该方法是通用的，可以应用于许多实验平台，如超导量子比特，囚禁离子，量子点，这里我们以氮空位（NV）中心为例，显示栅极保真度可以显着提高从89%到99.6%，与最近的实验NHQC方案相比[Phys.Rev.Lett. 119，140503（2017）; Nat. Photonics 11，309（2017）; Opt. Lett. 43，2380（2018）]，并且还可以显著提高对退相干的鲁棒性。总的来说，我们的方案为容错几何量子计算提供了一种很有前途的方法。
Decoherence-free dynamical and geometrical entangling phase gates
结果表明，通过普通的激光寻址，可以在一个步骤内产生用于量子计算的两量子比特相位门。所获得的动力学或几何相位是由一个演化产生的，该演化对原子和腔的自发发射形式的耗散是鲁棒的，并且对控制参数的波动表现出弹性。这通过使用Pachos和Walther [Phys.Rev.Lett. 89，187903（2002）]和采用纠缠拉曼或STIRAP类跃迁，其限制系统到稳定基态的时间演化。
Decoherence-protected entangling gates in a silicon carbide quantum node
本研究在硅碳中实现去相干保护的纠缠门，通过动态去耦与超精细相互作用结合，制备高保真度纠缠态，推动量子节点发展。
Decoherence and fidelity in ion traps with fluctuating trap parameters
我们考虑两种不同类型的波动在离子阱的潜力：外部波动电场，这会导致统计运动（"摆动"）的离子相对于中心的陷阱，和波动的弹性常数，这是由于波动的交流分量的电位施加在保罗陷阱的离子。我们写下这两种情况下的主方程，平均噪声，获得加热的离子的表达式。我们将我们的结果与以前的结果进行了比较，在离子阱中的远距离共振光阱和加热。波动的外部电场对量子门操作（受控非）的影响是确定的，并导出该操作的保真度。
Decoherence induced by squeezing control errors in optical and ion trap holonomic quantum computations II
考虑Hadamard门在光学和离子阱完整量子计算机上的特殊实现，研究了随机压缩控制误差引起的退相干。当控制噪声采用Ornstein-Uhlenbeck随机过程时，我们解析地得到了Hadamard门的终态纯度和保真度。我们证明了纯度和保真度振荡取决于初始叠加态的选择。导出了门保真度与末态纯度之间的线性关系式。
Decoherence of Majorana qubits by noisy gates
基于一维拓扑超导体中的马约拉纳费米子，我们提出并研究了一个拓扑量子比特消相干的现实模型。退相干的来源是电容耦合栅极上的波动电荷，由非相互作用的电子模拟。在此背景下，我们澄清了量子涨落和热涨落的作用，并发现量子涨落不会导致退相干，而热涨落会。我们明确地计算由于热噪声的衰减时间，并给出了在拓扑超导体和栅极温度的间隙大小的条件。基于这一结果，我们提供了简单的规则，栅极的几何形状和材料优化，以减少热电荷波动对栅极的负面影响。
Decoherence of Dynamically Manipulated Qubits
我们总结了在热玻色子环境中，外控双态量子系统（量子比特）的中短时动力学的退相干研究结果。所开发的近似方案示出的绝热模型与时间相关的门控制，和一个模型与行波门功能。
Laser-free trapped-ion entangling gates with simultaneous insensitivity to qubit and motional decoherence
现有的无激光捕获离子纠缠门的主要误差来源是量子比特态的退相干和离子运动。这些退相干机制的影响可以用附加的控制场或具有降低门速度的缺点的技术来抑制。在这里，我们建议使用近动频磁场梯度来实现无激光门，该无激光门同时对两种类型的退相干具有弹性，不需要额外的控制场，并且在门速度方面具有相对较小的成本。
Intrinsic phonon decoherence and quantum gates in coupled lateral quantum dot charge qubits
Hayashi等人最近的实验[Phys.Rev.Lett. 91，226804（2003）]证明了在横向限定的量子点中电荷量子位（qubit）的相干振荡。我们研究了本征电子-声子消相干和门的性能，为下一步：一个系统的两个耦合的电荷量子比特。有效的退相干模型包含了局部退相干和集体退相干的性质。退相干通道可以通过它们的多极矩来分类，这导致了不同的低能谱。结果表明，由于超欧姆谱的存在，单量子位Hadamard门的质量受到限制。通过使用具有弱隧道耦合的双点，可以显著地改善。
Decoherence of the quantum logic gate implemented with the Jaynes-Cummings model: A semiclassical approach
在本文中，我们研究了Knill，Laflamme和Milburn的非线性符号移位门的退相干与Jaynes-Cummings模型实现。引入一个随机变量作为外电场，使其与二能级原子的偶极矩耦合。我们使用半经典理论来检验这个模型。半经典近似下的蒙特卡罗模拟结果与随机过程的量子力学微扰理论结果符合得很好。在模拟的结果中，我们观察到了$\mbox{T}_{1}$和$\mbox{T}_{2}$的衰变。本文是文献[H.~ Azuma，Prog. Theor. { \bf 126}，369（2011）]。
Dynamical-decoupling-protected nonadiabatic holonomic quantum computation
实现高保真度量子门的主要障碍是由于对量子系统的不精确操纵而产生的控制误差和由于量子系统与环境相互作用而引起的退相干。非绝热完整量子计算允许全几何量子门的高速实现，使得量子计算对控制误差具有鲁棒性。无论是集体退相干还是独立退相干，动态退耦合都为保护量子门免受环境诱导退相干的影响提供了一种有效的方法。本文提出了一个具有动力学解耦保护的非绝热完整量子计算方案。由于非绝热完整量子计算和动力学解耦的结合，我们的协议不仅具有对控制误差的内在鲁棒性，而且还保护量子门免受环境诱导的退相干。
Quantum computation in decoherence-free subspace with superconducting devices
我们提出了一个在无消相干子空间中利用超导器件通过非常规几何操作实现量子计算的方案。利用腔辅助相互作用可以在编码量子比特中实现通用的单量子比特门。一个基于测量的双量子比特受控非门是由辅助超导设备辅助奇偶测量产生的，然后是规定的单量子比特门。对两个并联器件的电流测量可以实现投影测量，相当于对所涉及器件的奇偶测量。
Quantum state transfer on distance regular spin networks with intrinsic decoherence
将距离正则图看作自旋网络，研究了这类网络的状态转移保真度。利用Milburn的内禀退相干[G. J. Milburn，Phys.Rev.A44，5401（1991）]。我们考虑一种特殊类型的自旋哈密顿量，它是Christandl等人[Phys.Rev.A71，032312（2005）]的自旋哈密顿量的扩展版本。结果表明，退相干破坏完美的通信信道。使用Jafarizadeh和Sufiani [Phys. Rev. A 77，022315（2008）]导出的最佳耦合强度，我们表明环境对通信信道的破坏性影响随着退相干速率的增加而增加，但是状态转移保真度随着时间接近无穷大而达到稳定值，这与退相干速率无关。此外，它表明，对于一个给定的退相干率，通过增加发送器和接收器之间的距离的传输保真度下降。
Quantum chaos algorithms and dissipative decoherence with quantum trajectories
利用量子轨道方法研究了耗散消相干在量子计算机算法中的作用，该算法模拟了量子混沌的各种区域，包括动力学局域化、量子遍历区域和准可积运动。作为一个例子，我们使用的量子混沌算法，可以实现在一个多项式数量的量子门。结果表明，量子计算的保真度随时间呈指数衰减，衰减率与量子比特数、量子门数和每个量子门的退相干耗散率成正比.在强耗散的极限下，量子算法产生一个量子吸引子，它可以具有复杂或简单的结构。我们还比较了耗散消相干的影响与静态缺陷的影响。
Physical implementation of holonomic quantum computation in decoherence-free subspaces with trapped ions
提出了一种在无退相干子空间中实现完整量子计算的可行方案。通过在指定离子上施加适当的双色激光场，我们能够利用编码DFS中的完整性方案构造两个不可交换的单量子比特门和一个受控相位门。
Generation of a decoherence-free entangled state using a radio frequency dressed state
我们提出了一种利用射频修饰态和自旋相关力相结合的方法来制备钙离子纠缠态的方法。利用这种方法，可以直接产生射频量子比特的无退相干纠缠态，理想情况下其保真度接近于1。我们得到了一个保真度为0.68的rf纠缠态，由于它是一个能级间存在能隙的本征态，因此相干时间超过200 ms，用同样的方法得到了一个保真度为0.77的qutrit-qutrit纠缠态，它超过了2/3的可分性阈值.
Scalable solid-state quantum computation in decoherence-free subspaces with trapped ions
我们提出了一个无退相干子空间（DFS）方案来实现囚禁离子的可扩展量子计算。利用自旋相关的库仑相互作用，非常规的几何量子门的通用集合被实现在编码子空间中，这些子空间通过集体退相而免受退相干。该方案的离子阵列系统的可扩展性证明，无论是通过绝热的方式打开和关闭的相互作用，或通过一个快速的门计划与全面的DFS编码和噪声去耦技术。
Transfer and teleportation of quantum states encoded in decoherence-free subspace
基于单光子脉冲与腔场的辅助相互作用，提出了在无消相干子空间中，量子网络中空间分离的节点之间的量子态转移和隐形传态，量子比特被编码在腔中原子的内部态中.我们详细介绍了一个逻辑量子位Hadamard门和一个双逻辑量子位条件门的实现，并讨论了我们方案的实验可行性。
Analog control of open quantum systems under arbitrary decoherence
我们推导并研究了一个一般的非马尔可夫方程的时间依赖的哈密顿量，最大限度地提高保真度的任何有限维量子系统中的任意浴和噪声源的存在下，所需的量子门。所述方法被示出为在三电平系统上实现的单量子位门。
Path-shortening realizations of nonadiabatic holonomic gates
非绝热完整量子计算使用非阿贝尔几何相位来实现一组通用的量子门，这些量子门对控制缺陷和退相干具有鲁棒性。迄今为止，已经提出了许多基于三能级的非绝热完整计算方案，其中一些方案已经在实验上实现。然而，所有这些工作都是基于同一类非绝热路径，这源于第一个非绝热完整建议。在这里，我们提出了一个通用的一套非绝热完整门的基础上扩展类的非绝热路径。我们发现，非绝热完整门可以实现的路径比已知的更短，这提供了实现非绝热完整门的可能性，较少暴露于退相干。此外，这种新的路径类型的形式的启发，我们找到了一种方法来消除退相干从非绝热完整门不诉诸冗余。
Impact of decoherence on the fidelity of quantum gates leaving the computational subspace
本文将多量子比特操作平均门保真度的解析表达式推广至系统状态暂时离开计算子空间的情形，并以超导量子比特和中性原子的双量子比特受控-Z门为例，为理解量子计算机扩展时的门误差预算提供了工具。
Universal quantum computation with electronic qubits in decoherence-free subspace
我们研究了如何利用偏振分束器、电荷探测器和单自旋转动来实现无退相干子空间中自由电子的确定性普适量子计算。在我们的例子中，量子信息被编码在构成无消相干子空间的电子对的自旋自由度中。我们设计了两个不可交换的单逻辑量子比特门和一个逻辑控制的相位门的构建模块，基于此，一个通用的和可扩展的量子信息处理鲁棒的退相是以确定性的方式。
Universal quantum computation in decoherence-free subspaces with hot trapped-ions
我们考虑在集体失相自由子空间中编码的逻辑量子比特上产生一组通用量子门的相互作用，并讨论它们与捕获离子的实现。这允许去除目前捕获离子实验中最大的退相干源，即集体退相。此外，一个明确的参数化的所有两体哈密顿能够产生这样的门，而系统的状态永远退出受保护的子空间。
Energetic Suppression of Decoherence in Exchange-Only Quantum Computation
提出了一种只需要海森堡交换相互作用并通过能隙抑制退相干的普适量子计算。包括编码量子位的三个物理量子位与全局磁场之间的始终开启的交换相互作用的组合在感兴趣的子空间与所有其它状态之间生成能隙。该能隙抑制退相干。始终在线的交换耦合极大地简化了硬件规格和逻辑量子位间门的实现。受控相位门可以仅使用三个海森堡交换操作来实现，所有这些操作都可以同时执行。
Analytic view on N body interaction in electrostatic quantum gates and decoherence effects in tight-binding model
在紧束缚近似下，给出了量子交换和Hadamard门的解析解。利用紧束缚简化模型和省略自旋自由度的薛定谔形式，解析地描述了两个相互作用电子在局域势约束下的退相干效应.所得结果可推广到N个静电相互作用量子体受局域势约束的情形（N-量子比特），该系统代表任意具有N1/N-N1输入/输出的静电量子门.给出了系统随时间演化的数学结构。索引术语：量子计算，纠缠，单电子器件，位置相关量子比特，Q-交换门，量子CMOS
Characterization of multi-level dynamics and decoherence in a high-anharmonicity capacitively shunted flux circuit
我们提出了一个三约瑟夫森结超导回路与三个大的并联电容器的设计和表征。作为量子位使用时，该电路显示出40 ${ \unicode[Times]{x3BC}}$ s量级的长能量弛豫时间和9.4 ${ \unicode[Times]{x3BC}}$ s的自旋回波退相时间。该电路具有高的非谐性，2 $π$ $\times$ 3.69 GHz。我们提取的多级弛豫和退相率的电路用作quutrit和讨论的退相干的可能来源。高非谐性允许快速量子位控制，具有纳秒范围的门持续时间和99.92%的测量平均门保真度，其特征在于随机基准测试。这些结果表明，有趣的潜在用途快速纳秒时间尺度的两个量子比特门和多级量子逻辑。
Influence of ground-Rydberg coherence in two-qubit gate based on Rydberg blockade
对于中性原子量子位，两量子位门通常通过里德伯封锁效应实现，这暗示了里德伯能级除了常规量子位寄存器状态之外的特殊状态。在这里，我们进行了实验和理论研究，以揭示控制量子位原子的地里德伯相干性如何影响双量子位受控Z（$C_Z$）门的过程，例如通常使用的地里德伯$π$ -gap- $π$脉冲序列最初在Phys. Rev. Lett中提出。\textbf{85}，2208（2000）.测量了控制量子比特原子在$π$ -gap- $π$脉冲作用下的退相干，并与从基态-里德伯跃迁的Ramsey条纹中提取的典型退相干时间$τ_{gr}$进行了直接比较.特别是，我们观察到，控制量子位原子受到这样的脉冲序列经历的过程，这是基本上类似于地面Rydberg拉姆齐干涉。此外，我们建立了一个简单的理论模型，将控制量子比特在$C_Z$门$π$ -gap- $π$脉冲序列和$τ_{gr}$作用下的退相干过程联系起来，并分析了退相干效应的典型来源。最后，我们讨论了$C_Z$门保真度的损失，由于限制所施加的地面里德伯相干属性和前景，以提高保真度与新的门协议。
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