Deterministic CNOT Gate on electron qubits using quantum-dot spins in double-sided optical microcavities
提出了一种在静态电子自旋量子比特上构造确定性CNOT门的方案，该方案允许在固态系统中进行确定性可扩展的量子计算，其中，量子比特由被限制在双面光学微腔中的带电量子点中的过剩电子表示，而单光子则起媒介作用.此外，我们的装置可以工作在弱耦合和强耦合制度，但只有当侧漏腔损耗的比例是低的实现高的结晶度。最后，我们评估该设备的可行性，并表明它可以实现与当前的技术。
2012-06-08 quant-ph
Quantum entanglement and teleportation in quantum dot
我们研究了以量子点为源的热纠缠和量子隐形传态。我们首先考虑了量子资源的纠缠性，然后着重研究了不同条件下不同参数对量子隐形传态保真度的影响。得到了解缠结的临界温度。基于两个子空间的Bell测量，我们发现各向异性测量对于各向异性子空间中系统纠缠本征态所产生的各向同性是最优的。另外，通过调整参数，量子点作为量子信道，其各向异性传输保真度非常高且稳定。展望了量子点在量子隐形传态中的应用前景。
2011-03-08 quant-ph
Universal quantum gates on electron-spin qubits with quantum dots inside single-side optical microcavities
我们提出了一些紧凑的量子线路的确定性量子计算的电子自旋量子比特的辅助量子点内的单面光学微腔，包括CNOT，Toffoli，和Fredkin门。它们是利用腔量子电动力学的结果，在单侧光学微腔中的量子点中，单电子自旋引起的巨大的光学法拉第旋转而构造的。我们的通用量子门有一些优势。首先，原则上所有的门都以100%的成功概率完成。其次，我们的方案不需要额外的电子自旋量子比特，它们是通过单个光子的一些输入-输出过程来实现的。第三，这些门的电路简单而经济。此外，我们的器件在弱耦合和强耦合两种情况下都能工作，并且在实验上是可行的。
2015-03-01 quant-ph
Scalable quantum computing based on stationary spin qubits in coupled quantum dots inside double-sided optical microcavities
量子逻辑门是量子计算的关键器件。在这里，我们研究了实现一个可扩展的和紧凑的量子计算的基础上固定的电子自旋量子比特的可能性，通过使用巨大的光学圆双折射量子点自旋在双面光学微腔作为腔量子电动力学的结果。我们设计了一种紧凑的量子线路，用于实现电子自旋系统的通用和确定性的量子门，包括两个量子位的CNOT门和三个量子位的Toffoli门。它们紧凑而经济，并且不需要额外的电子自旋量子比特。此外，我们的设备具有良好的可扩展性，并且具有吸引力，因为它们都是基于固态量子系统并且量子比特是静止的。这些方法在现有的实验技术条件下是可行的，并且在侧漏与腔衰减之比较低的情况下，可以实现高保真度和高效率。
2014-12-12 quant-ph
Optimal entanglement concentration for quantum dot and optical microcavities systems
最近的论文[Chuan Wang，Phys.Rev.A \textbf{86}，012323（2012）]讨论了使用量子点和微腔耦合系统的部分纠缠电子的纠缠集中协议（ECP）。在他的论文中，每个处于部分纠缠态的双电子自旋系统都可以在辅助量子点和单个光子的帮助下集中。在本文中，我们将提出一个最佳的ECP这样的纠缠电子的帮助下，只有一个单光子。与Wang的方案相比，该方案最大的优点是在整个ECP过程中，单个光子只需要通过一个微腔，从而提高了在非理想微腔情况下的总成功概率。可以重复整个协议以获得更高的成功概率。在技术可行的情况下，该协议可能在当前的长距离量子通信中发挥作用。
2012-07-22 quant-ph
Complete analysis and generation of hyperentangled Greenberger-Horne-Zeilinger state for photons using quantum-dot spins in optical microcavities
我们提出了一个利用量子点腔系统对64个三光子超纠缠GHZ态在偏振和空间模自由度上进行完全微分的方案。三光子超纠缠GHZ态分析方案也可以用来产生三光子超纠缠GHZ态。这种提出的超纠缠分析和生成设备可以作为大容量，长距离量子通信的关键组件。我们以量子交换为例，展示了这种器件在具有偏振和空间模自由度的量子通信中的应用。利用数值计算，我们表明，目前的计划可能是可行的，在强耦合制度与现有技术。
2012-12-28 quant-ph
Quantum Teleportation in One-Dimensional Quantum Dots System
提出了一种基于一维量子点系统的量子隐形传态协议模型。采用三个量子点和三个电子进行隐形传态，未知量子比特在量子点A上用一个电子自旋进行编码，另外两个量子点B和C耦合形成混合空间自旋纠缠态。通过对空间-自旋混合纠缠系统的哈密顿量的选择，可以滤除空间（自旋）纠缠，得到纯自旋（空间）纠缠，并通过Bell测量将未知量子比特转移到量子点B上.为量子门选择适当的哈密顿算子允许将基于自旋的信息转换为基于电荷的信息。讨论了将该模型推广到N电子的可能性。
2006-05-18 quant-ph
Hyperfine interaction induced decoherence and deterministic teleportation of electrons in a quantum dot nanostructure
最近，de Visser和Blaauboer [Phys. Rev. Lett. { \bf 96}，246801（2006）]提出了用于由单和双量子点组成的半导体纳米结构中的电子自旋的最有效的确定性隐形传态协议$\cal T$。然而，目前尚不清楚$\cal T$是否可以在去相干开始之前完成。本文分析了退相干的主要来源--核自旋浴对$\cal T$的有害影响。我们表明，非经典的隐形传态保真度可以实现与$\cal T$提供一定的条件得到满足。我们的研究表明，用量子点实现量子计算确实是有希望的。
2008-02-02 quant-ph
Teleportation on a quantum dot array
提出了一种基于双量子点阵列的量子隐形传态协议模型。利用一对量子点与一个多余电子通过隧穿耦合对未知量子比特进行编码，并利用不同量子点对之间的库仑排斥作用，给出了如何利用这类量子比特产生最大纠缠态的方法.利用这些纠缠态与进入的未知态之间的绝热耦合再次进行隐形传态。最后，鲍勃的量子位的突然分离使得爱丽丝的状态的时间演化提供了标准贝尔测量的修改版本。用一串耦合的DQD替代四个量子点的纠缠态，得到了一个高保真度的量子信道，实现了长距离传输。
2004-02-25 quant-ph
Complete hyperentangled-Bell-state analysis for photon systems assisted by quantum-dot spins in optical microcavities
贝尔态分析（BSA）是量子通信中必不可少的方法，但在仅采用线性光学元件的双光子系统中，要准确区分偏振自由度（DOF）上的四个贝尔态是不可能的，除非在BSA中加入了超纠缠态，即多个DOF上的同时纠缠.在这里，我们提出了一种利用量子点-腔系统中的巨非线性光学，在双光子系统的偏振和空间模自由度中完全区分16个超纠缠Bell态的方案。该方案可用于提高基于超纠缠的长距离量子通信的信道容量，如纠缠交换、隐形传态、超密集编码等。以超纠缠交换为例说明了该方法的应用。
2012-10-15 quant-ph
Electro-optic polarization tuning of microcavities with a single quantum dot
我们提出了一种嵌入量子点的氧化物孔径微腔，该微腔利用三个接触设计来独立地调谐量子点波长和腔模的双折射。观察到$\sim$ 5 GHz的偏振分裂调谐。对于典型的微腔偏振分裂，该方法可以用来实现完美的偏振简并，这是光子量子门的许多基于偏振的实现所需的。嵌入的量子点波长可以被调谐成与腔共振，而与偏振调谐无关。
2018-05-09 physics.optics quant-ph
Generation of entangled channels for perfect teleportation channels using multi-electron quantum dots
本文提出了一种产生$N$量子比特纠缠态的方案，该纠缠态可以实现量子态的完美传送。通过打开量子位之间的交换相互作用（$J$），可以周期性地获得期望的状态。多电子量子点可以是用于以高保真度生成这样的$N$量子比特状态的可能实现。在$N \to \infty$的极限下，存在唯一的时间$t=\frac{1}{J}\cos^{-1}(-1/8)$，在这个时间里，哈密顿动力学给出了$N$量子比特态，可以辅助完美的隐形传态.我们还讨论了核自旋环境对一般$N$量子比特纠缠通道隐形传态保真度的影响。
2008-07-06 quant-ph
Heralded quantum repeater for a quantum communication network based on quantum dots embedded in optical microcavities
提出了一种基于圆偏振光子与嵌入在双面光学微腔中的量子点之间的通用接口的量子转发协议。我们对光子进行有效的时间仓编码，从而在我们的协议中，每个光子的传输都使用一根光纤，而不是两个或更多个光纤，从而实现了确定性的忠实纠缠分布。利用腔量子电动力学原理，我们设计的奇偶校验探测器只需一个单光子的输入输出过程，使得量子中继器中的纠缠通道扩展和纠缠纯化的效率大大提高，在容错量子计算中也有潜在的应用价值。同时，偏离集体噪声通道会导致双方共享的非局域电子自旋产生一定的相位翻转误差，这种误差可以通过简化的纠缠纯化过程得到抑制.最后，我们讨论了我们的建议的性能，得出的结论是，它是可行的与当前的技术。
2016-02-01 quant-ph
Quantum Thermodynamics and Hierarchy of Quantum Correlations and Fidelity of Teleportation in a Two Coupled Double Quantum Dots
本文研究了两个耦合双量子点中的量子关联、保真度与量子热力学，发现量子关联层级与单向导引，证实其在量子隐形传态和提取功方面的优势，是量子信息处理的优质资源。
2023-10-25 quant-ph
Teleportation of a genuine single-rail vacuum-one-photon qubit generated via a quantum dot source
本文利用微腔中共振激发半导体量子点的相干控制，实现了单一空间模式内真正单轨真空-单光子量子比特的隐形传态与纠缠交换。
2024-12-06 quant-ph
Controlling the emission from semiconductor quantum dots using ultra-small tunable optical microcavities
我们报道了耦合到新型开放式光学微腔中的CdSe/ZnS核壳量子点的自发发射控制。腔体通过聚焦离子束铣削制造，并且提供小于立方微米的模体积。量子点发射光谱、空间模式和寿命都通过腔的存在而基本上被修改，并且可以通过主动地改变腔长度来调谐。在室温下实现了75%的发射率的增加，这归因于“坏发射器”制度中的珀塞尔效应。我们展示了对来自点的发射的高度控制，包括近单模操作和检测来自单个纳米晶体的强发射的能力。
2012-06-26 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Quantum teleportation with a quantum dot single photon source
报道了利用半导体单光子源实现量子隐形传态的实验研究。两个量子比特，一个目标和一个辅助，每个定义由一个光子占据两个光学模式（双轨量子比特），由单光子源独立产生。在测量来自不同量子位的两种模式并进行后选择时，发现剩余两种模式的状态再现了目标量子位的状态。特别地，目标量子比特模式之间的相干性在很大程度上被转移到输出模式。观测到的保真度为80%，这一数字可以通过来自源的连续光子之间的剩余可分辨性来定量解释。这种隐形传态方案的一个改进版本使用了更多的辅助器，是最近KLM提出的高效线性光学量子计算\cite{ref:klm}的基石。
2003-07-15 quant-ph
Optically controlled phase gate and teleportation of a controlled-NOT gate for spin qubits in quantum dot-microcavity coupled system
在线性光学操纵、单光子、纠缠光子对、光子测量和经典通信的辅助下，提出了一种利用光学微腔中的量子点实现双自旋量子比特相位门和两个电子自旋之间的CNOT门从作用于本地量子比特到作用于远程量子比特的隐形传态方案.该方案是基于自旋选择性光子反射从腔和实现在一个确定性的方式通过顺序检测光子和单量子位旋转的单电子自旋在自组装GaAs/InAs量子点。该方案的可行性评估表明，高的平均结晶度的门是可以实现的弱耦合制度时，侧漏和腔损耗低。该方案为远距离量子通信、分布式量子计算和构建远程量子信息处理网络开辟了广阔的前景。
2013-06-20 quant-ph
Quantum teleportation using highly coherent emission from telecom C-band quantum dots
在量子网络中连接不同节点的一种实用方法是通过标准的电信光纤网络发送光子。这需要在1550 nm左右的电信波段中的亚泊松光子源，其中光子相干时间必须足以实现量子网络核心的许多基于干涉的技术。在这里，我们表明，液滴外延InAs/InP量子点在电信C波段发射可以提供光子的相干时间超过1纳秒，即使在非共振激发下，超过一个因素两个更长的值比短波长量子点在类似条件下报告。我们证明，这些相干时间，使接近最佳的干扰与C波段激光量子比特，与vibration仅限于量子点多光子发射。利用纠缠光子，我们进一步展示了这种量子比特在六种不同的基中的隐形传态，平均保真度达到88.3 $\pm$ 4%。除了在长距离量子通信中的直接应用之外，这些量子点中的高度相干性对于未来基于自旋的电信量子网络应用是有希望的。
2019-01-08 quant-ph
Conditional Teleportation of Quantum-Dot Spin States
在量子信息处理的不同平台中，半导体量子点中的单个电子自旋因其长的相干时间和可扩展制造的潜力而脱颖而出。在过去的几年里，自旋量子比特的能力取得了实质性的进展。然而，量子纠错所需的远距离电子自旋之间的耦合提出了一个挑战，这一目标仍然是密集研究的焦点。量子隐形传态是传输量子比特态的一种经典方法，但目前还没有在量子点自旋量子比特中实现。在这里，我们提出了电子自旋量子比特在半导体量子点中的量子隐形传态的证据。虽然我们还没有进行量子态层析成像来明确评估隐形传态的保真度，但我们的数据与自旋本征态的条件隐形传态、纠缠交换和门隐形传态是一致的。这种全物质自旋态隐形传态的证据强调了交换耦合自旋量子比特在量子信息传输中的能力。
2020-06-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Deterministic teleportation of electrons in a quantum dot nanostructure
我们提出了一个在由单量子点和双量子点组成的半导体纳米结构中实现电子的确定性量子隐形传态的方案。本文讨论的中心问题是如何设计和实现最有效的-在所需数量的单和双量子位操作-确定性隐形传态协议，为这个系统。使用群论分析，我们表明，确定性隐形传态需要至少三个单量子比特旋转和两个纠缠（sqrt（交换））操作。这些可以使用电子自旋共振（用于单自旋旋转）和交换相互作用（用于sqrt（交换）操作）来实现量子点中的自旋量子位。
2006-07-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum Teleportation with Imperfect Quantum Dots
高效的全光子量子隐形传态需要快速且确定性的高度不可分辨且纠缠的光子源。基于固态的量子发射器-特别是半导体量子点-是一个有希望的候选人。然而，尽管在纳米纤维方面取得了显着的进展，量子隐形传态的概念验证演示强调了发射器的不完美仍然是应用的主要障碍。在这里，而不是专注于源优化策略，我们处理的不完善之处，并研究不同的隐形传态协议的目标是确定一个最大的隐形传态保真度。利用一个具有低于标准值的纠缠和光子不变性的量子点，我们证明了平均隐形传态保真度可以从低于经典极限提高到0.842（14）。我们的研究结果得到了定量解释实验结果的理论模型的支持，放松了对理想纠缠光子源的非常严格的要求，并强调不完美的量子点仍然可以在基于远程传输的量子通信架构中有发言权。
2020-06-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum-dot single-photon sources for the quantum internet
本文综述耦合微腔的半导体量子点单光子源，说明其高性能特性及在长距离固态量子网络中的应用潜力。
2023-06-08 quant-ph
GHz-clocked teleportation of time-bin qubits with a telecom C-band quantum dot
隐形传态是量子力学的一个基本概念，在通过量子中继节点扩展量子通信信道的范围方面具有重要应用。为了与诸如通过光纤网络的安全量子密钥分发之类的现实技术兼容，这样的中继节点必须以GHz时钟速率操作，并在1550 nm左右的低损耗电信频带中接受时间仓编码的量子比特。在这里，我们表明，InAs/InP液滴外延量子点，其子泊松发射近1550 nm的理想适合实现这种技术。为了在GHz时钟速率下创建必要的按需光子发射，我们开发了一种灵活的脉冲光激发方案，并证明了快速驱动条件与低多光子发射速率兼容。我们进一步表明，即使在这些驱动条件下，从双激子级联获得的光子对显示接近90%的纠缠保真度，可比的连续波激发下获得的值。利用非对称马赫-曾德尔干涉仪和我们的光子源，我们最终构建了一个能够接收和发送时间仓编码光子的时间仓量子比特量子中继，并证明了$0.82\pm0.01$的平均隐形传态能力，超过经典极限近10个标准差。
2020-01-20 quant-ph
Teleportation with two-dimensional electron gas formed at the interface of a GaAs heterostructure
受Bennett等人的启发，提出了在GaAs异质结构的界面处形成的二维电子气中形成的量子比特的隐形传态协议。使用三个GaAs量子点（例如$\mathcal{P}\mathcal{P}'$、$\mathcal{Q}\mathcal{Q}'$、$\mathcal{R}\mathcal{R}'$）和三个电子来进行隐形传态。GaAs量子点$\mathcal{P}\mathcal{P}'$上的电子自旋被用来对未知量子比特进行编码。GaAs量子点$\mathcal{Q}\mathcal{Q}'$和$\mathcal{R}\mathcal{R}'$结合形成{an}纠缠态。Alice（发送方）对（$\mathcal{P},\mathcal{Q}$）和（$\mathcal{P}',\mathcal{Q}'$）对执行Bell测量。取决于{a}测量的结果，Bob（接收器）可以使用用于量子门的合适的哈密顿算子来将基于{a}自旋的信息转换为基于电荷的信息。这项工作提供了相关的纠正误解{ \it化学物理Lett。{ \bf 421}（2006）338.
2016-12-13 quant-ph
Optomechanical control of mode conversion in a hybrid semiconductor microcavity containing a quantum dot
量子通信系统和量子网络的未来在很大程度上依赖于基于固态平台制造和相干控制光子在不同模式之间转换的能力。在这项工作中，我们提出了一个方案，并从理论上研究了利用两个光耦合的混合半导体微腔包含一个量子点（QD）的光学机械控制相干模式转换的光子。其中一个微腔由外部激光器泵浦，第二个腔由嵌入在分离两个微腔的界面中的QD发射的光驱动。半导体微腔可以使用分布式布拉格反射器（DBR）制造，并且可以制成可移动的。我们已经证明，在适当的条件下，光子模式转换效率可以相干操纵的光机械模式。
2019-04-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Proposal for teleportation of charge qubits via superradiance
提出了一种利用超辐射传输电荷量子比特的方案。在微腔中的两个半导体点之间产生库诱导的纠缠，其中在第三量子点中编码的量子态然后被调谐成与纠缠点之一的集体衰变。在我们的方案中，隐形传态是自动实现的，我们还将其扩展到量子线。
2005-07-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Diffusive teleportation on a quantum dot chain
介绍了一种基于量子点链的量子隐形传态模型。量子点通过跳跃耦合，每个点可以接受零个，一个或两个电子。真空态和双占据态具有相同的势能，而单占据态的特征是势能较低。最初与其他点解耦的单个点与外部元件（Bob）弱耦合，其中一对电子先前已被本地化。由于在适当的时间后跳跃，两个点的电荷态变得最大纠缠。另一个链点（爱丽丝）被置于真空和双重占领状态的未知叠加中，其他点最初是空的。系统的时间演化涉及电子扩散过程。一个后选择过程所代表的检测的电荷对在一个区域的链等距从爱丽丝和鲍勃，允许，如果成功的话，重建的未知状态最初由爱丽丝编码的鲍勃网站。该模型的独特之处在于，引入俘获磁场大大提高了工艺效率。
2004-07-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Tunable quantum dots in monolithic Fabry-Perot microcavities for high-performance single-photon sources
本文将微型法布里-珀罗微腔与压电致动器集成，通过应变调谐实现量子点与腔模的精确对准，获得Purcell因子约9、提取效率0.58、纯度0.956(2)和不可区分性0.922(4)的高性能单光子源，为片上可扩展量子光源集成扫清障碍。
2023-09-24 physics.optics quant-ph
Error-rejecting quantum computing with solid-state spins assisted by low-Q optical microcavities
基于圆偏振光子与量子点之间的界面，提出了一种将量子点（QD）嵌入单面光学微腔中进行差错抑制的有效量子计算方案.量子纠缠门（EG）的几乎统一的保真度可以实现一个可检测的错误，导致一个循环EG程序，这进一步提高了我们的建议的效率以及不完美的输入-输出过程中所涉及的错误的鲁棒性。与此同时，我们讨论了我们提出的关于两个固态自旋的EG的性能，并采用当前获得的实验参数，表明它在当前的实验技术下是可行的。它为固态量子计算和量子网络提供了一个很有前途的构建模块。
2017-01-01 quant-ph
Probabilistic teleportation of a quantum dot spin qubit
半导体量子点中的电子自旋是实现量子计算的重要手段，目前已经实现了高保真度的单量子比特和双量子比特操作。量子隐形传态是一种利用量子纠缠的三量子比特协议，它是实现更复杂量子算法的基本手段。本文利用泡利不相容原理，对三量子点量子点中的单电子自旋量子比特进行直接Bell测量，实现量子隐形传态。单自旋极化从输入量子比特传送到输出量子比特的保真度为0.91。我们发现这种保真度主要受单重态三重态混合的限制，通过优化器件参数可以改善这种保真度。我们的结果可以推广到具有更多半导体自旋量子比特的量子算法。
2020-11-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Optimization of three-dimensional micropost microcavities for cavity quantum electrodynamics
基于第一性原理时域有限差分法，对三维分布布拉格反射器（DBR）微柱微腔中的谐振频率、品质因数（Q）、模体积（V）和基模（HE 11）辐射方向图进行了详细的分析。通过将这种结构视为包含单个缺陷的一维圆柱形光子晶体，我们能够根据为平面DBR微腔建立的简单规则，将Q/V的极限推到标准微柱设计所能达到的极限之外。我们表明，一些规则，以及设计大直径微柱（例如，高折射率对比度）不能提供具有小直径高质量腔。通过调整反射镜层和间隔层的厚度、反射镜对的数量、高折射率区域和低折射率区域的折射率以及腔直径，我们能够实现高达10^4的Q，以及高折射率材料中1.6立方波长的光的模体积。高Q和小V的组合使得这些结构成为观察诸如量子点与腔场之间的强耦合和单量子点激光等腔量子电动力学现象的有希望的候选者。
2002-08-21 quant-ph
Single Semiconductor Quantum Dots in Microcavities: Bright sources of indistinguishable Photons
在这一章中，我们将讨论的技术和实验技术，实现量子点（QD）的单光子源结合高耦合效率和最高程度的非后选择光子不可逆性。该系统是基于嵌入在具有自然光子陷阱的准平面单侧微腔中的超低密度InAs量子点，是研究单个量子点量子发光的理想实验平台。我们将讨论激发条件对单光子发射纯度的影响，特别是对发射光子的不可逆程度的影响。虽然在所有测试的激发条件下都观察到了高纯度的单光子触发发射，但在依赖于非共振泵浦到量子点润湿层中的实验中，单光子干涉效应几乎可以消失。相比之下，我们可以在共振荧光激发条件下观察到几乎完美的单光子不可逆性，这强调了这种激发方案在创建接近傅立叶极限的光子波包方面的优越性。作为实现基于量子点单光子源的固态量子网络的第一步，我们测试了从远程量子点发射的光子的重叠，从而产生准共振激发的~40%的非后选择干涉。
2015-01-31 cond-mat.mes-hall quant-ph
Loss-resistant state teleportation and entanglement swapping using a quantum-dot spin in an optical microcavity
提出了一种在巨圆双折射光学微腔中利用单个量子点自旋实现有效态隐形传态和纠缠交换的方案。态隐形传态或纠缠交换是通过对两个光子的连续探测来实现的，并在自旋测量之后完成。自旋腔单元作为一个完整的贝尔状态分析仪工作，内置自旋存储器，允许抗丢失中继器操作。该器件可以工作在弱耦合和强耦合两种情况下，但只有当侧漏和腔损耗较低时才能实现高效率和高精度。我们评估该设备的可行性，并表明它可以实现与当前的技术。我们还提出了一种利用单光子的自旋操纵方法，通过自旋回波技术可以保持自旋相干性。
2010-09-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Robust-fidelity hyperparallel controlled-phase-flip gate through microcavities
超并行量子信息处理在信道容量、低丢失率和处理速度方面优于传统并行处理。我们提出了一种通过微腔实现鲁棒超并行光控相位翻转门的方法。门同时作用于偏振和空间自由度，防止光子与量子点之间不完全和不期望的相互作用。有趣的是，该门的单位保真度原则上是可以实现的，并且该门的成功是由单光子探测器预示的。
2020-08-01 physics.app-ph quant-ph
Quantum Teleportation from a Propagating Photon to a Solid-State Spin Qubit
在用于传输量子信息的传播光子与用于存储和操纵的静止量子比特之间实现量子接口长期以来一直是量子信息科学中的突出目标。实现这种不同量子比特之间接口的方法是量子隐形传态，它不仅作为一种通用的量子态转移方法，而且作为一种量子计算原语，已经引起了相当大的兴趣。在这里，我们实验演示了利用量子隐形传态将光子量子比特携带的量子信息传输到量子点自旋量子比特。在我们的实验中，利用中性量子点的选择性共振激发产生了一个处于双色叠加态的单光子--光子量子比特。我们利用局域电场和磁场控制，实现了来自不同量子点的单光子的前所未有的不可逆性。为了传送一个光子量子比特，我们在距离第一个量子点5米远的第二个量子点中产生一个纠缠的自旋光子态，并在Hong-Ou-Mandel装置中干涉来自两个量子点的光子。在干涉仪的输出重合检测预示着成功的隐形传态，我们通过测量所产生的自旋状态后，其相干时间延长的光学自旋回波脉冲序列验证。光子和半导体自旋量子比特的成功相互转换的演示构成了实现基于半导体纳米结构的片上量子网络的重要一步。
2013-07-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
Electron Teleportation via Multiple Majorana Bound States in a Superconductor Island
研究超导岛中通过多个Majorana束缚态在量子点间的电子瞬移，发现Majorana耦合与隧穿不对称性对弹性和非弹性输运具有选择性影响，有助于区分拓扑与非拓扑输运特征。
2023-06-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Universal Quantum Computation using Exchange Interactions and Teleportation of Single-Qubit Operations
我们将展示如何构建一个通用的一套量子逻辑门使用控制交换相互作用和单，双自旋测量。单自旋幺正操作被传送而不是直接执行，从而消除了构建几个最有前途的固态量子计算方案的主要困难，例如自旋耦合量子点，硅中的施主原子核自旋和氦上的电子。相反，以前的建议处理这个困难，我们的计划不需要编码冗余。我们还讨论了超导相位量子比特的应用。
2002-08-17 quant-ph
Entangling photons using a charged quantum dot in a microcavity
提出了两种利用微腔中带电量子点中的单电子自旋产生光子极化纠缠的新方案。一种方案是通过纠缠的远程电子自旋，然后是带负电荷的激子发射，另一种方案是通过单电子自旋，然后是自旋状态测量。这两个方案都是基于巨圆双折射和巨法拉第旋转引起的单电子自旋在微腔。我们的方案是确定性的，可以产生任意数量的多光子纠缠。按照类似的程序，光子自旋量子接口的计划提出。
2007-11-09 quant-ph
On the feasibility of quantum teleportation protocols implemented with Silicon devices
本文通过多尺度模拟构建硅基五量子点系统，设计并计算验证了五量子比特量子隐形传态协议，展示了硅量子点器件的高级可编程性，为实用量子信息处理设计提供指导。
2024-10-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum repeaters based on individual electron spins and nuclear-spin-ensemble memories in quantum dots
受最近量子点核自旋控制和操纵的发展的启发，我们提出了一个量子中继器方案，该方案结合了单个量子点电子自旋和核自旋系综，分别作为自旋光子接口和量子存储器。我们考虑使用低应变量子点嵌入高协同光学微腔。量子点核自旋系综允许纠缠态的长期存储，并且使用腔辅助门来执行预示的纠缠交换。我们强调了实现我们的量子中继器方案所需的量子点技术的进展，该方案承诺在长距离上建立高保真纠缠，其分布速率超过光子的直接传输。
2021-10-26 quant-ph
Quantum teleportation with dissimilar quantum dots over a hybrid quantum network
本文通过光-物质相互作用、多轴应变和磁场工程调控异质量子点，在光纤与270米自由空间链路构成的混合量子网络中演示了保真度达82±1%的全光子量子隐形传态，为实用量子网络奠定基础。
2024-11-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
What is measured in a photoluminescence experiment on Quantum dots embedded in a large Purcell factor microcavity?
通常认为，当在包含非均匀加宽的量子点系综的微腔上进行光致发光实验时，腔模式表现为具有反映模式品质因数Q的线宽的正峰。我们在本文中表明，这一结论通常是不正确的，并且对于具有大珀塞尔因子的微腔，测量的模式线宽强烈依赖于激发功率。我们从理论上分析了这种效应的情况下，微柱腔，我们表明，相同的微腔可以引起各种各样的光致发光光谱签名取决于激发功率和收集设置。最后给出了用光致发光法测量实际腔品质因数的指导思想。
2008-08-07 quant-ph
Entanglement distribution for a practical quantum-dot-based quantum processor architecture
我们提出了一个量子点架构，使通用的量子信息处理。量子寄存器由垂直堆叠的自组装半导体量子点阵列组成，由面内自组装点链连接。我们提出了一种纠缠分配器，一种用于根据需求产生和分配最大纠缠量子比特的设备，通过平面点链进行通信。这使得纠缠传输到空间上分离的寄存器堆栈，为实现从实际大小的耦合寄存器堆栈构建的相当大的量子处理器提供了资源。我们的纠缠分配器可以集成到目前的许多建议，自组装量子点为基础的量子计算。我们的设备利用简单，相对较短的自旋链的特性，不需要微腔。利用自组装量子点的性质，在分发之后，纠缠可以被映射到相对长寿命的自旋量子比特并被纯化，从而提供灵活的、分布式的离线资源。
2007-04-13 quant-ph
Dual-Resonance Enhanced Quantum Light-Matter Interactions In Deterministically Coupled Quantum-Dot-Micopillars
光学微腔已被广泛用于增强光激发或光子发射过程，以促进纳米尺度下的光物质相互作用。当微腔提供的光共振同时促进激发和发射过程时，如本文所述的双共振条件，许多纳米光子器件的性能接近最佳。在这项工作中，我们提出了确定性耦合的量子点（QD）-微柱中的双共振条件的通用访问，这使得激子（X）-带电激子（CX）跃迁的发射具有改善的单光子纯度。此外，在双共振条件下实现了罕见的上转换单光子发射过程。我们进一步利用高阶腔模的矢量性质，在双共振条件下显著提高了激发效率。量子体系中的双共振增强的光-物质相互作用为开发基于腔量子电动力学（QED）效应的集成量子光子器件提供了一条可行的途径，高效量子光源和量子逻辑门。
2021-05-13 physics.optics quant-ph
Quantum Teleportation with Telecom Photons from Remote Quantum Emitters
本文利用两个远程半导体量子点分别作为纠缠光子对源和单光子源，结合保偏量子频率转换器在电信波段实现贝尔态测量，完成了全光子量子隐形传态，保真度达0.721(33)，显著超过经典极限，为可扩展量子网络提供了关键支撑。
2024-11-19 physics.optics quant-ph
Quantum Teleportation in a Solid State System
我们提出了一个能够演示量子隐形传态的实用固态系统。该装置利用了耦合量子点中激子光学控制的最新进展，以产生最大纠缠的Bell和Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）态。然后只需要两个么正变换：一个量子控制非门和一个阿达玛门。明确给出了产生最大纠缠态所需的激光脉冲以及相应的么正变换。
1999-06-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Orbital and electronic entanglement in quantum teleportation schemes
随着更紧凑的量子计算架构的发展，需要解决关于不可区分粒子纠缠的基本问题。在固态器件中，这种探索自然与电子的量子相关性有关。本文研究了电子间的纠缠，主要讨论了模式间的纠缠、粒子间的纠缠以及粒子数超选择规则的影响。我们阐明了强关联材料中模式和粒子纠缠的形成，并表明这两者都是量子信息任务（如量子隐形传态）中的重要资源。为此，我们定性和定量地分析了三种电子隐形传态方案中的纠缠：（i）石墨烯分子内的量子隐形传态，（ii）氮空位中心和（iii）量子点阵列。
2020-10-30 cond-mat.str-el quant-ph
Nonlocal biphoton generation in Werner state from a single semiconductor quantum dot
我们证明了从单个半导体量子点产生类沃纳偏振纠缠态，否定了局域隐变量理论。通过利用层析分析与时间门，我们发现双光子态映射到Werner态，这是至关重要的量子信息的应用，由于其多方面的分支，如有用的隐形传态。观察到的时间演化的双光子态给我们带来了系统的理解之间的关系断层重建的双光子态和一组参数表征激子状态，包括精细结构分裂和交叉退相时间。
2014-08-01 quant-ph
Optimizing photon indistinguishability in the emission from incoherently-excited semiconductor quantum dots
大多数光量子器件需要确定性的单光子发射器。到目前为止，在固体状态下证明的方案意味着能量弛豫，这往往会破坏时间演化的相干性，并随之破坏光子的不可逆性。我们的理论研究集中在嵌入微腔中的半导体量子点。简单和一般的关系之间的光子不可逆性和收集效率。关键参数及其相互作用的识别为设备优化提供了明确的指示。
2005-08-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Engineered Quantum Dot Single Photon Sources
快速、高效率和低误差的单光子源是实现许多量子信息处理应用所必需的。迄今为止，最快的触发单光子源已被证明使用外延生长的半导体量子点（QD），它可以方便地与光学微腔集成。量子点技术的最新进展，包括高温和电信波长单光子发射的演示，使量子点单光子源更实用。在这里，我们讨论了单光子源的应用和它们的各种要求，然后回顾了量子点平台在满足这些要求方面所取得的进展。
2012-10-03 physics.optics quant-ph
Heterogeneous teleportation with laser and quantum light sources
量子信息技术将利用量子密码术和量子计算的复杂科学和工程模拟来改变关键的网络安全。量子计算机节点可以基于各种系统，诸如线性光学器件、离子或固态架构，诸如金刚石中的NV中心、半导体量子点或硅中的自旋。在安全的量子网络中，将任何这些平台与光子量子比特接口都需要量子隐形传态协议来传输信息，并且已经证明了其中一些系统的物质-光隐形传态。然而，尽管可以想象输入光子来自与提供纠缠源不同的源，但到目前为止，使用线性光学的隐形传态的每个演示都使用相同或相同的输入和纠缠光子源，通常伴随着第四个先驱光子。在这里，我们表明，光子从根本上不同的来源，可用于光学量子隐形传态协议。输入光子由激光器产生，并使用由纠缠发光二极管（ELED）电产生的偏振纠缠光子对进行远距传送。这些光源的带宽相差1000倍，光子统计不同，不需要精确简并-但我们仍然观察到0.77的隐形传态保真度，超过量子极限10个标准差。这是向实际应用的重大飞跃，例如使用量子中继器和中继器扩展现有QKD系统的范围，这些系统通常使用弱相干激光脉冲进行量子信息传输。ELED的使用提供了电气控制的实际优势，并且如我们所示，消除了激光输入场的多光子特性，从而消除了量子光学电路中使用的误差。
2013-07-11 quant-ph
Revisit the non-locality of Majorana zero modes and teleportation: Bogoliubov-de Gennes equation based treatment
本文基于Bogoliubov-de Gennes方程重新审视马约拉纳零模的非局域性，发展单粒子波函数输运方法，并预测对称耦合下零偏压电导为e²/h，是传统马约拉纳量子化电导值的一半。
2020-03-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Nonclassical light from an incoherently pumped quantum dot in a microcavity
具有人工单光子发射器的半导体微腔已成为半导体量子光学的支柱之一。然而，在许多情况下，技术和物理问题限制了非相干激发系统的光场的研究。我们分析了单模腔中的二能级系统模型，其中前者是非相干驱动的。所应用的主方程的特定结构产生的内腔场和发射器的相关性的稳态值的递归关系。我们提供了边界条件，可以实现系统的、易于实施的解决方案，并且在数值上比标准方法要求更低。不同的腔系统从以前的实验进行了分析。导出的边界条件也使我们能够直接解析地描述整个量子态及其高阶矩。这样，我们就可以很好地近似出光场的全量子态，并表明，对于每一组物理上合理的系统参数，腔内光场的态都是非经典的。
2015-11-28 quant-ph
