Locally Indistinguishable Subspaces Spanned by Three-Qubit Unextendible Product Bases
我们研究了一般多量子比特态的局域可分辨性，并证明了局域投影测量和经典通信与最一般的局域测量和经典通信一样强大。值得注意的是，这表明可以有效地确定多量子比特状态的局部可分辨性。另一个有用的结果是，一组正交的$n$ -量子比特态只有在它们的正交施密特数之和小于总维数$2^n$时才是局部可区分的.当$n=2$时，这样的条件也是充分的。利用这些结果，我们证明了由任意三量子比特正交不可扩展乘积基（UPB）构成的子空间的任何正交基都不能通过局域操作和经典通信精确区分。这不仅揭示了三量子比特正交UPB的另一个内在性质，而且提供了一类4维的局部不可分辨子空间。我们还明确地构造了3维和5维的局部不可区分子空间。特别地，3是局部不可区分子空间的最小可能维数。结合前面的结果，我们得出结论：3到7之间的任何正整数都是某个三量子比特局部不可区分子空间的可能维数。
2008-09-25 quant-ph
Many-qubit network employing cavity QED in a decoherence-free subspace
通过在无消相干子空间中对量子比特进行编码，提出了一种基于腔QED的多量子比特网络，并在此基础上利用单光子脉冲与腔辅助相互作用实现了多逻辑量子比特条件门。该方案不仅能抵抗集体失相错误，而且与传统方法相比，大大减少了实现步骤，并且可以完成任意两个节点之间的通信。我们通过实现一个三逻辑量子比特Toffoli门来展示细节，并基于目前可实现的腔QED技术探索实验可行性和挑战。
2008-07-10 quant-ph
Efficient multiple-quantum transition processes in an n-qubit spin system
根据量子力学的角动量理论，一个n比特自旋系统的整个希尔伯特态空间可以划分为n+1个态子空间。在这里，它表明，在这样的状态子空间中的任何未知的状态，其尺寸是成比例的多项式或指数函数的量子比特数n，可以有效地转移到一个更大的子空间的尺寸一般成比例的量子比特数的指数函数的多量子幺正变换与子空间选择的多量子幺正算子。真正构造了子空间选择性多量子幺正算符的有效量子线路。
2004-11-23 quant-ph
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。
2007-10-22 quant-ph
Quantum computation with prethreshold superconducting qubits: Single-excitation subspace approach
我们描述了一种量子计算的替代方法，该方法非常适合于当今的亚阈值保真度量子比特，并且可以应用于包括具有可调耦合的超导量子比特的一系列硬件模型。在这种方法中，在全2^n维希尔伯特空间的n维单激发子空间（SES）中执行n量子比特处理器上的计算。因为任何实哈密顿量都可以直接在SES [E. J. Pritchett等人，arXiv：1008.0701]，可以在单个步骤中执行高维酉操作，从而绕过分解成单量子位和双量子位门的需要。虽然在技术上不可扩展，不适合需要巨大希尔伯特空间的应用（包括Shor的），但这种方法将使第一代量子计算机能够实现显着的量子加速。
2011-03-15 quant-ph
Ground state cooling of a nanomechanical resonator in the weak-confinement regime via quantum interference
讨论了耦合到超导磁通量子比特的纳米机械谐振器的基态冷却。我们表明，通过诱导量子干涉取消有害的载流子激发，基态冷却成为可能，在弱约束或非解决制度。量子位被建模为λ配置中的三能级系统，并且施加驱动通量使得量子位吸收光谱表现出电磁感应透明性，从而消除不需要的载流子激发。由于我们的基于干涉的方案允许应用强冷却场，因此可以实现快速有效的冷却。
2010-07-15 quant-ph
Decoherence-Free Subspaces for Multiple-Qubit Errors: (I) Characterization
开放量子系统中的相干性通过其与浴的相互作用而退化。这种退相干可以通过将系统的动力学限制在特殊的无退相干子空间来避免。这些子空间通常是在空间对称的系统浴耦合的假设下构造的。在这里，我们表明，消相干自由子空间可能会出现没有空间对称性。相反，我们考虑一个模型的系统浴相互作用，其中一阶只有多量子位耦合到浴是存在的，与单量子位系统浴耦合缺席。我们推导了该模型中出现无消相干态的充分必要条件，并给出了一些例子。在随后的论文中，我们将展示如何在本文所考虑的无退相干子空间上进行普适和容错的量子计算。
2000-07-05 quant-ph
Efficient multi-qubit subspace rotations via topological quantum walks
将子空间旋转选定的角度是基本的量子计算操作，其应用于纠错和量子算法，例如量子近似优化算法、变分量子本征求解器和量子奇异值变换。这种旋转通常通过多个受控相位门在硬件级别实现，当分解为一个和两个量子位门时，这会导致大的电路深度。在这里，我们提出了一种快速，高保真的方式来实现这样的操作，通过拓扑量子行走，其中一个序列的单量子位$z$旋转的辅助量子位与系统哈密顿的演变，其中矩阵$A$嵌入交错。由具有非零奇异值的$A$的左奇异向量或右奇异向量所张成的子空间根据附属物的状态而旋转。这个过程可以在超导量子比特、离子阱和具有星型连接的里德伯原子中实现，与以前的提议相比，显著减少了所需的总门时间。
2022-03-03 quant-ph
Recursive Encoding and Decoding of Noiseless Subsystem and Decoherence Free Subspace
当环境对量子系统的扰动波长远大于系统尺寸时，所有局域在一个小区域内的量子比特都受到相同的误差算符的作用。无噪声子系统和消相干自由子空间被称为纠正这样的集体错误。我们构造简单的量子线路，实现这些集体纠错码，为少量的物理量子位$n$。单个逻辑量子比特用$n=3$和$n=4$编码，而两个逻辑量子比特用$n=5$编码。无噪声子空间和消相干自由子空间中的子空间之间的递归关系在我们的实现中起着至关重要的作用。递归关系还表明，在$m$中，编码$m$逻辑量子比特所需的门的数量线性增加。
2011-06-26 quant-ph
Invariant subspaces of two-qubit quantum gates and their application in the verification of quantum computers
我们研究了$CP$、$CNOT$和$SWAP^α$（幂交换）量子门操作作用于$n$量子比特所产生的群.发现标准群的同构，并使用表示论的技术，我们能够确定$n-$量子比特希尔伯特空间在每个群的作用下的不变子空间。对于$CP$运算，我们找到了与$2$阶的$n(n-1)/2$循环群的直积的同构，并确定了对应于计算状态向量的$2^n$ $1$维不变子空间.对于$CNOT$运算，我们找到了$n$维空间在$2$元素域$GL(n,2)$上的一般线性群的同构，并确定了两个$1$维不变子空间和一个$(2^n-2)$维不变子空间.对于$SWAP^α$操作，我们确定了一个复杂的结构不变的子空间，不同的尺寸和出现，并提出了一个递归的过程来构建它们。作为我们工作的应用的一个例子，我们建议这些不变子空间可以用来构建简单的形式验证程序，以评估任意大小的量子计算机的操作。
2020-09-09 quant-ph
Transferring multiqubit entanglement onto memory qubits in a decoherence-free subspace
与以往的纠缠态制备方法不同，本文的工作重点是如何将制备好的纠缠态转移到记忆量子比特上，以防止它们的退相干。在这里，我们考虑一个物理系统组成的$n$操作量子位和$2n$存储量子位放置在一个腔或耦合到一个谐振器。提出了一种用于从操作量子比特（即，信息处理单元）到存储器量子位（即，具有长退相干时间的信息存储元件）。转移的GHZ态被编码在一个无退相干的子空间中，以抵抗集体退相，因此可以免受退相环境引起的退相干的影响。此外，状态转移过程与量子比特的数量无关，操作时间不随量子比特的数量而增加，并且状态转移不需要测量。该提议可以应用于大范围的混合量子位，诸如天然原子和人造原子（例如，各种固态量子位）。
2017-02-03 quant-ph
Concatenating dynamical decoupling with decoherence-free subspaces for quantum computation
提出了一种实现量子计算机的方案，该方案受退相干和不可调的量子比特-量子比特相互作用的控制。通过将bang-bang（BB）脉冲的动力学解耦与无退相干子空间（DFS）编码相结合，保护量子计算机免受环境诱导的退相干的影响，从而避免量子信息耗散到环境中。对于量子系统中固有的量子位-量子位相互作用的不可调谐性，BB控制加DFS编码可以消除其对量子位中量子信息的破坏作用。我们展示了如何使用这个量子系统来实现通用量子计算。
2004-05-11 quant-ph
General scheme for the construction of a protected qubit subspace
我们提出了一个新的鲁棒解耦方案，适用于半整数或整数角动量态的能级。通过连续的动态解耦技术，我们创建了一个受保护的量子比特子空间，利用多状态量子比特的建设。值得注意的是，多状态系统也可以由单个级别内的多个子状态组成。我们的方案可以实现与国家的最先进的实验装置，因此有直接的应用量子信息科学。虽然该计划是一般的和相关的众多的固态和原子系统，我们分析其性能的情况下，被困离子组成。解释，我们展示了如何单量子位门和合奏耦合到腔模式可以有效地实现。该方案预测的相干时间为1秒，相比之下，通常为几毫秒的裸状态。
2014-04-28 quant-ph
Encoding a qubit into multilevel subspaces
我们提出了一个形式主义编码的逻辑基础的量子位到多个物理层次的子空间。在量子操作的速度超过由量子比特物理系统的各个能级的可寻址性所施加的限制的情况下，对这种多级编码的需要自然出现。多级编码形式主义的一个基本特征是不同的物理状态和相应的不同的物理变换的逻辑等价性。这种逻辑等价性是设计逻辑运算的显著灵活性的来源，而多级结构固有地适应快速和强烈的宽带控制，从而促进更快的量子运算。多级编码的另一个重要的实际优点是在编码子空间内存在混合和退相干的情况下保持完全量子计算保真度的能力。形式主义的详细开发单量子比特的操作和推广的多量子比特。作为一个说明性的例子，我们进行了一个模型多级系统的单量子比特操作的闭环最优控制的模拟，并随后在有限的温度下应用这些操作，以研究退相干对操作保真度的影响。
2006-05-11 quant-ph
Continuous dynamical decoupling and decoherence-free subspaces for qubits with tunable interaction
保护量子态不受环境的退相干影响对于量子计算器件和量子模拟器的发展具有重要意义。在这里，我们介绍了一个连续的动态解耦协议，使我们能够保护两个量子比特之间的纠缠门操作的环境噪声。我们提出了一个简单的模型，该模型涉及两个量子位，它们彼此相互作用，其强度取决于它们的相互距离，并在它们之间产生纠缠，以及与环境的接触。环境的性质，也就是说，它是否充当量子位的个人或公共浴池，也由量子位的有效距离控制。结果表明，引入的连续动态解耦方案在保护纠缠操作方面效果良好。此外，在某些情况下，量子比特的动力学自然地将它们引导到无退相干的子空间中，该子空间可以用于补充连续动力学解耦。
2019-04-09 quant-ph
Two Qubit Quantum Computing in a Projected Subspace
基于开放量子系统的子动力学方程，提出了一种在投影子空间中进行量子计算的方法。的动力学方程的特征向量示出保持不变之前和之后与环境的相互作用。然而，投影子空间中的本征值表现出对进化状态的一种相移。这种相移不会破坏子空间的无退相干（DF）特性，因为相关保真度为1。这允许一个普遍的形式主义被提出-本征投影的自由部分的哈密顿系统和浴可以被用来构建一个DF投影子空间的基础上的SKE。为了消除可能的相位或幺正误差所引起的本征值的变化，提出了一种消除技术，使用耦合时间的调整，并施加到两个量子位计算系统。讨论了从SKE构造DF投影子空间的一般准则。最后，提出了一种利用三角剖分实现基于SKE的无消相干子系统的方案。精确地给出了双量子比特模型的具体形式。我们的方法是新颖的和一般的，似乎适用于任何类型的退相干。关键词：量子计算，退相干，子空间，开放系统PACS编号：03.67.Lx，33.25.+ k，0.76.60。K
2002-02-05 quant-ph
Decoherence-Free Subspaces for Multiple-Qubit Errors: (II) Universal, Fault-Tolerant Quantum Computation
无消相干子空间（DFS）可以保护量子信息不受与不可控环境相互作用所引起的错误的影响。在这里，我们研究了一个模型的相关误差形成一个阿贝尔子群（稳定器）的泡利群（组的张量积泡利矩阵）。与以往的研究不同，这种类型的错误不涉及任何空间对称性假设的系统-环境相互作用。我们解决了问题的通用，容错量子计算的相关类的DFS。
2000-07-05 quant-ph
Fast-Scrambling and Operator Confinement Using an Auxiliary Qubit
我们介绍了一个极小模型，用于实现由辅助中心量子比特（c-qubit）介导的快到慢的加扰转换。c-量子位耦合到具有局部伊辛相互作用和可调c-量子位-自旋耦合的自旋- $1/2$伊辛模型。每个自旋通过c量子比特成为所有其他自旋的次近邻，这介导了有效的所有对所有的相互作用。随着与c-自旋相互作用的增加，我们发现了一个令人惊讶的过渡，从超弹道扰频和信息增长连续限制的亚弹道纠缠和运营商的增长。这种缓慢的增长发生在中间的时间尺度上，随着耦合和系统大小的增加呈指数级增长，表明对数纠缠增长。我们发现，在慢加扰机制中，c量子位伊辛相互作用允许通勤运营商在所有站点上快速增长支持，而与相互作用正交的运营商则会出现回声。这将局部算子投影到受限子空间中，并防止广泛的算子纠缠增长。我们提供了非平衡，有效的无限温度状态下工作的小系统的精确动力学，并额外贡献了分析早期的扩展，支持观察到的快速混乱量子Zeno交叉。追踪中心量子位提供了从完整的、封闭的幺正动力学到简单的开放系统构造的独特转换，该开放系统构造由具有隐藏量子位自由度的典型自旋链组成。
2023-01-05 quant-ph
GHZ-W Genuinely Entangled Subspace Verification with Adaptive Local Measurements
针对三量子比特GHZ-W真纠缠子空间，提出基于局域测量和单向经典通信的XZ与旋转两种自适应验证策略，分析其样本复杂度并揭示纠缠子空间局域验证的内在局限性。
2025-07-19 quant-ph
Dynamically Generated Decoherence-Free Subspaces and Subsystems on Superconducting Qubits
本研究利用IBM Quantum超导处理器，首次通过动态解耦实验生成无退相干子空间（DFS）逻辑比特，结合错误检测实现了比仅用动态解耦的物理比特最高23%的保真度提升，验证了DFS编码提升量子计算精度的潜力。
2024-02-15 quant-ph
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。
2007-11-02 quant-ph
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。
2009-09-08 quant-ph
Experimental protection of arbitrary states in a two-qubit subspace by nested Uhrig dynamical decoupling
我们在核磁共振量子信息处理器上，实验证明了三层嵌套的Uhrig动力学解耦（NUDD）序列在四维两量子比特希尔伯特空间的二维子空间中保持任意量子态的有效性.首先研究了四个已知态的态保持效应，包括两个乘积态和两个最大纠缠Bell态。接下来，为了评估NUDD方案的保存能力，我们将其应用于子空间中的八个随机生成的状态。虽然不同状态的保持不同，但该方案的平均性能非常好。在不同的时间点的状态的完整的断层图像被用来计算保真度。将使用NUDD保护的状态可靠性与不使用任何保护的状态可靠性进行了比较。嵌套脉冲方案本质上是复杂的，并且需要仔细的实验实现。
2017-02-01 quant-ph
Hilbert space partitioning for non-Hermitian Hamiltonians: From off-resonance to Zeno subspaces
有效的非厄米哈密顿描述衰减系统的推导和分析与可能的希尔伯特空间分区的发生，导致在一个封闭的动态。在某些情况下，根据关注的子空间的维度，这个事实可以被正确地解释为芝诺效应或芝诺动力学;在其他一些情况下，解释更加复杂，可以追溯到芝诺现象和缺乏共振的混合。取决于哈密顿量的对角项的复相位，系统以不同的方式反应，当复相位接近$π/2$时，需要更大的模量以发生动力学约束。
2020-06-29 quant-ph
From vanishing pairwise entanglement to global separability:Entanglement structure and measures in the W subspace
Department of Physics, Faculty of Science, Shahid Chamran University of Ahvaz（阿瓦士沙希德·恰姆兰大学理学院物理系）
本文提出基于W类态的纠缠度量方法，通过分析配对纠缠行为与全局分离性的关系，引入了两个纠缠度和π纠缠度的和，以有效量化大系统规模下的纠缠性。
2026-08-18 quant-ph
Teleportation via multi-qubit channels
研究了通过$2Ł$量子位通道将未知量子位态传送给接收者的问题。在该过程中，采用协议，由此进行$Ł$贝尔状态测量，并且基于这些测量的信息经由经典信道发送到接收方。在接收到该信息时，接收方确定用于恢复原始状态的本地门。我们发现，$2^{2Ł}$维希尔伯特空间的状态可用于通道承认分解成四个子空间。给定子空间内的每个状态都是一个完美通道，每个贝尔测量序列将系统的$2Ł$量子比特投射到四个子空间中的一个。因此，只需要向接收者发送两个比特的经典信息，就可以让他们确定门。我们注意到这四个子空间与多体哈密顿系统的基态之间的一些联系，并讨论了这些结果对理解多量子比特系统纠缠的意义.
2005-06-20 quant-ph
Permutation-invariant codes encoding more than one qubit
m个量子比特上的置换不变码是m个量子比特的对称子空间的子空间。我们推导出置换不变码，它可以编码越来越多的量子信息，同时抑制领先阶自发衰变错误。为了证明这一结果，我们使用了初等数论以及置换不变码和量子纠错的先验理论。
2016-04-27 quant-ph
Suppressing spin qubit decoherence during shuttling via confinement modulation
QuTech and Kavli Institute of Nanoscience, Delft University of Technology（代尔夫特理工大学量子技术研究所和卡弗里纳米科学研究所）
本文提出通过调制限制势进行连续动态去耦，以提高移动自旋量子比特的相干性，利用自旋轨道相互作用实现高效 dressed-state 运输，抑制低频噪声影响。
2026-05-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Subspace benchmarking high-fidelity entangling operations with trapped ions
我们提出了一个新的和简化的两个量子比特的随机基准测试程序，只在一对量子比特的对称子空间中运行，非常适合于基准测试捕获离子系统。通过只在对称子空间中进行基准测试，我们大大降低了实验的复杂性，所需的门数和运行时间。该协议被证明对捕获的离子使用集体单量子比特旋转和Molmer-Sorenson（MS）相互作用估计的纠缠门误差$2(1) \times 10^{-3}$。我们分析了MS门中的期望误差，发现布居主要保持在对称子空间中。混合对称和反对称子空间的错误出现泄漏，我们将我们的协议与最近提出的泄漏基准测试相结合，来表征它们。协议的推广和局限性进行了讨论。
2020-03-17 quant-ph
Long-time storage of a decoherence-free subspace logical qubit in a dual-type quantum memory
本文在低温离子阱中实现双型多离子量子存储器，将无退相干子空间逻辑量子比特的相干时间提升至两小时以上，并展示了更好的可扩展性。
2025-07-17 quant-ph
Eliminating Leakage Errors in Hyperfine Qubits
量子比特子空间之外的粒子数泄漏是一个特别有害的错误源，无法通过标准纠错方法处理。利用囚禁的$^{171}$ Yb $+$离子，我们提出了一种抑制原子超精细量子比特泄漏误差的光抽运方案。利用四极跃迁的选择规则和窄线宽，有选择地将布居数从泄漏态抽回量子比特子空间。每个泵送循环将泄漏量减少$\sim3$的一个因子，从而允许循环次数的指数抑制。我们在量子比特子空间上使用交错随机基准测试来表明这种泵浦过程对未泄漏的量子比特具有可忽略的副作用，每个周期通过$\leq2.0(8)\times10^{-5}$限制诱导的量子比特存储器错误，并且每个周期量子比特种群衰减到$\leq1.4(3)\times10^{-7}$。这些结果为实现量子纠错和纠错协议扫清了一个主要障碍。
2020-05-03 quant-ph
Quantum Zeno subspaces by repeated multi-spin projections
重复观测通过量子芝诺效应抑制了量子态的相干演化。在多量子比特系统中，这种效应为控制复杂的量子态提供了新的机会。在这里，我们的实验表明，重复投影多个自旋的联合观测创建相干量子芝诺子空间，同时抑制由环境引起的失相。我们在这些子空间中编码多达两个逻辑量子比特，并表明随着投影数量的增加，移相时间的增强遵循与所涉及的自旋数量无关的标度律。这些结果为频繁的多自旋测量和非马尔可夫噪声之间的相互作用提供了新的见解，并为通过重复投影来定制多量子比特系统的动力学铺平了道路。
2016-03-10 quant-ph
Noisy intermediate-scale quantum computation with a complete graph of superconducting qubits: Beyond the single-excitation subspace
目前有一个巨大的兴趣，在开发实际应用的NISQ处理器没有所需的全面纠错的开销。量子信息处理在门模型中尤其具有挑战性，因为随着问题大小和电路深度的增长，算法很快就会失去保真度。这导致了一些非门模型的方法，如模拟量子模拟和量子退火。这些方法具有特定的硬件要求，通常不同于基于通用门的量子计算机。我们之前已经提出了一种称为单激发子空间（SES）方法的非门模型方法，该方法需要超导量子位的完整图。与任何缺乏纠错的方法一样，SES方法不可扩展，但它通常会导致具有恒定深度的算法，使其在各种应用中优于门模型。SES方法的一个挑战是，它需要计算机希尔伯特空间中的每个基态都有一个物理量子位。这对使用辅助量子位寄存器的算法施加了巨大的资源成本，因为每个辅助量子位将使所需的图形大小加倍。在这里，我们将展示如何绕过这个加倍离开SES和重新引入一个张量积结构的计算子空间。具体地说，我们实现了SES寄存器的张量积，该寄存器保存“数据”和一个或多个辅助量子位。这实现了量子计算的混合形式，其中对数据执行快速SES操作，对辅助器件执行传统逻辑门和测量，并且受控幺正在其间起作用。作为一个应用程序，我们给出了一个SES实现的量子线性系统求解器的哈罗，Hassidim和劳埃德。
2020-02-01 quant-ph
A universal cloner allowing the input to be arbitrary states in symmetric subspace
提出了一种广义通用量子克隆机，它允许输入为对称子空间中的任意态。当输入为相同的纯态时，它就退化为通用量子克隆机。广义克隆器是最优的，在这个意义上，我们比较输入和输出约化密度算子在一个量子比特。量子比特的结果被推广到任意维的状态。
2001-08-13 quant-ph
Realization of universal nonadiabatic geometric control on decoherence-free qubits in the XY model
量子信息处理的一个基本要求是防止退相干和噪声的不利影响。消相干子空间和几何处理是量子信息保护的重要步骤。在这里，我们提供了一个新的实验上可行的方案，结合消相干自由子空间与非绝热几何操作，以实现一个通用的量子计算。该方案不同于以往的方案，它基于典型的XY相互作用耦合，可以在各种纳米工程系统中建立，从而为在无消相干子空间中实现非绝热完整量子计算开辟了道路.
2017-12-03 quant-ph
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。
2011-12-14 quant-ph
Dynamics of Josephson junction systems in the computational subspace
研究了计算子空间中约瑟夫森结系统的量子动力学。给出了两个容性耦合SQUID的受控非工作方案。在该系统中，两个量子比特的操作不存在系统误差。对于感应耦合SQUID，有效哈密顿量在两个量子比特操作的计算子空间中引起系统误差。利用扰动理论，我们构造了一个更精确的有效哈密顿量。这种新的有效哈密顿量将系统误差降低到远低于容错量子计算阈值的水平。
2001-12-05 quant-ph
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。
2017-06-09 quant-ph
Symmetry and decoherence-free subspaces in quantum neural networks
通过数值求解冯·诺依曼方程，分析了量子点阵列的量子态演化。对于具有偶极-偶极相互作用和共声子浴的双量子比特系统，对称态$\frac{\uparrow\downarrow+\downarrow\uparrow}{\sqrt{2}}$的演化导致三重态的混合，使单重态解耦。对于具有共同声子浴的三量子比特系统（$D_{1/2}^{\otimes3}=D_{3/2}+2D_{1/2}$），如果所有量子比特对称连接，我们在四重态$D_{3/2}$中观察到类似的效应。
2018-02-15 quant-ph
A decoherence-free subspace in a charge quadrupole qubit
量子计算有望显著提高某些类型计算问题的速度。然而，半导体量子位的稳健实现必须克服电荷噪声的影响，目前这种影响限制了门操作期间的相干性。在这里，我们描述了一个计划，保护固态量子比特从均匀电场波动的概念推广的消相干自由子空间的自旋，我们提出了一个具体的物理实现：四极电荷量子比特形成在一个三重量子点。四极量子位的独特设计使得能够实现特别简单的脉冲序列，用于抑制栅极操作期间的噪声影响。根据环境噪声的大小，模拟产生的门量子比传统的电荷量子比特好10- 1000倍。我们的研究结果表明，任何采用库仑相互作用的量子位方案（例如，编码自旋量子位或双量子位门）都可以从这样的四极设计中受益。
2017-07-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
A quantum repeater based on decoherence free subspaces
我们研究了Klein等人[Phys.Rev.A73，012332（2006）]最近提出的基于无退相干量子门的量子中继器。在这个方案中，在无退相干子空间上的许多操作利用辅助量子比特，其经历退相，从而将退相干引入系统。我们研究这种退相干如何影响纠缠交换和纯化以及量子中继器的性能。我们比较了消相干自由量子中继器与基于受消相干影响的量子比特的量子中继器，并表明当由于常规量子比特的长等待时间而引起的消相干变得显著时，它的性能优于后者。因此，基于消相干自由子空间的量子中继器有可能极大地改善长距离甚至洲际距离上的量子通信。
2007-11-12 quant-ph
Protected quantum-state transfer in decoherence-free subspaces
我们提出并分析了一个鲁棒的量子态传输协议的使用相结合的相干量子耦合和消相干自由子空间的耦合量子自旋链。在消相干条件下，任意未知量子态嵌入消相干子空间中，通过弱耦合到两端寄存器的噪声信道可以实现量子态的完全传输。该方法保护了量子信息不受信道噪声和环境退相干的影响。以利用两个物理量子比特编码一个逻辑量子比特为例，通过数值计算验证了该方法的鲁棒性.
2015-04-07 quant-ph
Six-qubit permutation-based decoherence-free orthogonal basis
6-qubit无退相干（DF）空间具有对集体噪声鲁棒的自然正交基。有趣的是，大多数基态可以通过置换量子位彼此获得。此属性：（a）对于在DF子空间中编码量子比特是有用的，（b）允许在DF子空间中仅置换量子量子密钥分发的Bennett-Bennard 1984（BB84）协议的实现，这完成了由Boileau等人[Phys. Rev. Lett. 92，017901（2004）]，以及（c）指出只有一个6-qubit DF态，它本质上是新的（不是通过置换获得的），因此构成了一个有趣的实验挑战。
2007-02-12 quant-ph
Non-Adiabatic Holonomic Quantum Computation in Decoherence-Free Subspaces
量子计算结合了消相干子空间的相干稳定性和几何完整控制的容错性，具有重要的实际意义。近年来，人们提出了一些在无退相干子空间中进行绝热完整量子计算的方案。然而，在无退相干子空间中的非绝热完整量子计算，它避免了长的运行时间的要求，但所有的鲁棒性的优点，仍然是一个开放的问题。在这里，我们演示了如何在无退相干子空间中实现非绝热完整量子计算。通过只使用三个相邻的物理量子比特进行集体退相来编码一个逻辑量子比特，我们实现了一组通用的量子门。
2012-10-25 quant-ph
Order-of-magnitude extension of qubit lifetimes with a decoherence-free subspace quantum error correction code
本研究利用Quantinuum H1量子计算机，通过级联码设计无退相干子空间量子纠错码，将量子存储器时间延长一个数量级以上，为构建稳健量子存储器提供了可行方案。
2025-03-28 quant-ph
Universal Fault-Tolerant Computation on Decoherence-Free Subspaces
提出了一种在系统希尔伯特空间的无消相干子空间（DFS）中实现普适量子计算的一般方案。该方案导致了在DFS上的通用量子计算的第一个容错实现，其具有以下性质：（i）仅需要一个和两个量子比特的相互作用，以及（ii）系统在量子门的整个实现过程中保持在DFS内。我们明确地展示了如何在“集体退相干”（量子比特置换不变系统浴耦合）下对每个逻辑量子比特编码的四量子比特DFS簇进行通用计算。我们的研究结果直接相关的一些固态量子计算机的实现，特别是那些量子逻辑是通过交换相互作用，如最近提出的自旋自旋耦合GaAs量子点阵列和Si：$^{31}$ P核自旋阵列。
2000-06-29 quant-ph
Initial states of qubit-boson models leading to conserved quantities
有可能准备一个复合量子位环境系统，使其时间演化将保证预选量子位的可观测性。一般来说，这个可观测量与对称性无关。后者甚至可能不存在于子系统中。导致这种数量守恒动力学的初始状态形成量子位环境状态空间的子空间。给出了该子空间的一般构造，并通过两个例子加以说明。第一种是完全可解的Jaynes-Cummings模型，第二种是多光子Rabi模型。
2013-05-09 quant-ph
Engineered two-photon dissipative confinement of a Kerr-cat qubit using SISIS quantum circuit refrigerator
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST)（产业技术综合研究所）；Univ. Grenoble Alpes（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；CEA（法国原子能和替代能源委员会）；Grenoble INP（格勒诺布尔理工学院）；IRIG（研究信息与影像研究所）；PHELIQS（量子物理与化学研究所）；Institute for Solid State Physics, the University of Tokyo（东京大学固体物理研究所）；Department of Physics, Graduate School of Science, Tokyo University of Science（东京理科大学理学研究科物理学系）；Research Institute for Science and Technology, Tokyo University of Science（东京理科大学理工研究院）
本文提出一种基于SISIS结的量子电路制冷器，通过双光子吸收抑制Kerr-cat量子比特的退相干泄漏，同时减少相位翻转错误，为量子信息处理提供有效方法。
2026-09-11 quant-ph
Quantum Zeno Dynamics through stochastic protocols
量子芝诺动力学（Quantum Zeno Dynamics）是一种现象，即量子系统的观测或强驱动可以将其动力学冻结到一个子空间，有效地截断系统的希尔伯特空间。它代表了著名的飞箭芝诺悖论的量子版本。在这里，我们研究如何在系统的观察（或驾驶）的时间随机性影响的生存概率的子空间中的系统。特别是，我们引入了一个强大的和一个弱芝诺制度，我们量化的限制，通过提供一个分析表达式，这种生存概率。我们研究了几个耗散和相干协议，以限制动力学，并表明它们可以成功地适应随机版本。在弱芝诺制度的动态内的子空间有效地作为一个额外的来源的随机约束协议。我们的分析预测进行了数值测试和验证的一个典范的自旋链。作为实际意义，不同的相干和耗散约束协议允许选择高保真度的概率方案（与完美的子空间动力学相比）和保真度稍低的确定性方案之间的权衡，这是朝着未来量子技术更好控制的一步。
2016-07-29 quant-ph
The sudden birth and sudden death of thermal fidelity in a two-qubit XY model
研究了在横向非均匀磁场作用下两量子比特系统的能级交叉和热保真度。通过各向同性子空间和各向异性子空间中的能级交叉等值线图，清楚地显示了磁场各向异性因子的影响。我们计算了在温度$T$下系统的基态和态之间的量子保真度，结果再次表明了各向异性因子的强烈影响。另外，利用张量积空间中的Yangian生成元的跃迁，研究了跃迁后热保真度的演化。提出了杨代数作为一个开关来打开或关闭保真度的潜在应用。
2011-04-29 quant-ph
Construction of genuinely multipartite entangled subspaces and the associated bounds on entanglement measures for mixed states
真实纠缠是多体纠缠的最强形式。双纠缠纯态在每一个二分态中都包含纠缠，因此在量子信息处理协议中可以被看作是一种宝贵的资源。最近的一个研究方向是构建真正的纠缠子空间--完全由真正的多体纠缠纯态组成的子空间。在本文中，我们提出了几种方法的建设这样的子空间，包括那些最大可能的维数。该方法是基于二分纠缠子空间和某种类型的量子信道之间的对应关系。这些例子包括三个量子比特、四个量子比特、三个量子比特的系统的最大子空间。我们还提供了两个混合态的纠缠度量的下界，并发度和凸屋顶扩展负，这是直接连接到真正的纠缠子空间的投影。
2021-04-19 quant-ph
Geometric quantum computation using fictitious spin- 1/2 subspaces of strongly dipolar coupled nuclear spins
几何相位已被用于NMR中，以实现用于量子信息处理的受控相移门，仅在弱耦合系统中，其中各个自旋可以被识别为量子比特。在这项工作中，我们实现了强耦合系统中的控制相移门，通过使用非绝热几何相位，通过发展虚构的自旋1/2子空间的磁化，在封闭的循环布洛赫球。通过自旋回波脉冲序列和通过设置跃迁选择脉冲的延迟来重新聚焦在子空间的演化期间累积的动力学相位，使得在均质耦合下的演化产生完整的$2π$旋转。本文用单跃迁算符对核磁共振中的非绝热几何相位作了详细的理论解释。在液晶介质中定向分子得到的各种强偶极耦合系统中实现了受控相移门、双量子比特Deutsch-Jozsa算法和量子比特-量子比特系统中的奇偶校验算法。
2006-07-02 quant-ph
Hamiltonian simulation in Zeno subspaces
本研究以量子芝诺效应为框架研究哈密顿量模拟量子算法，提出二阶芝诺序列，揭示了该类方法与后特罗特模拟方法的关联及不同算法间的联系。
2024-07-11 quant-ph
Harnessing subspace controllability: Dynamical generation of Dicke states in Heisenberg-coupled qubit arrays with a single local control
Technical University of Darmstadt（达姆施塔特工业大学）；Forschungszentrum Jülich GmbH（于利希研究中心）；University of Cologne（科隆大学）；Università di Bologna（博洛尼亚大学）
本文研究在相邻量子比特间具有始终开启的各向同性Heisenberg耦合的线性阵列中，利用单个局部Z控制动态生成Dicke态，通过dCRAB优化算法实现快速制备，并给出制备时间与量子比特数的标度关系。
2026-07-24 quant-ph
