Dynamics of entanglement in qubit-qutrit with x component of DM interaction
本文研究了在Dzyaloshkii-Moriya $(D_{x})$的x分量下，取辅助量子位C，量子位A-Qutrit B对的纠缠动力学.本文考虑一个纠缠的量子比特-量子数对，初始制备在双参数量子比特-量子数态，一个辅助量子比特制备在纯态，通过DM相互作用与量子比特-量子数对中的量子数相互作用。通过追踪辅助量子比特，计算了辅助量子比特A-量子比特B对的约化动力学，研究了辅助量子比特C和$D_{x}$的态对纠缠的影响.我们发现辅助量子比特的态（概率幅）不影响纠缠度，只有$D_{x}$对纠缠度有影响。还观察到了$D_{x}$引起的纠缠猝死（ESD）现象。我们还给出了受影响和未受影响的双参数量子比特-量子态的$D_{x}$。
2015-11-08 quant-ph
Linear Depth Stabilizer and Quantum Fourier Transformation Circuits with no Auxiliary Qubits in Finite Neighbor Quantum Architectures
在本文中，我们研究了量子体系结构如何影响量子傅里叶变换（QFT）和线性变换的执行效率，这是稳定器/Clifford群电路的重要组成部分。特别是，我们表明，在最常见和现实的物理架构，包括线性最近邻，二维晶格，和有界度图（包含一个链的长度为n），n-qubit QFT和n-qubit稳定器电路可以并行化到线性深度使用没有辅助量子位。我们构造了下界来显示我们方法的效率。
2007-11-15 quant-ph
Quantum entanglement of two flux qubits induced by an auxiliary SQUID
我们重新审视了一个在辅助超导量子干涉仪（SQUID）的帮助下，两个三能级超导量子干涉仪（SQUID）产生量子纠缠的理论方案。在这种情况下，两个三能级系统耦合到一个量子化的腔场和一个经典的外场，从而形成暗态。在辅助SQUID上进行量子测量可以产生量子纠缠。我们的研究着重于辅助SQUID的量子效应。为了验证该方案的实验可行性和可达性，我们计算了包括辅助SQUID在内的整个系统的时间演化。为了保证产生量子纠缠的效率，通过详细的计算，分析了测量时间与系统主要参数的关系。
2006-11-08 quant-ph
Universal quantum multi-qubit entangling gates with auxiliary spaces
通用量子纠缠门是大规模量子计算和量子通信的重要组成部分，寻找简单的实现方法是一个重要的任务。通过在辅助空间中引入非计算量子态，构造了一个有效的量子线路，用于实现受控非门。进一步，将该方法推广到由（2n-1）个量子比特-量子比特门和（2n-2）个单量子比特门构成的一般n-控制量子比特Toffoli门的构造.基于所提出的量子线路，利用光子的空间模自由度设计了线性光学偏振CNOT和Toffoli门。所提出的光学方案可以以更高的成功概率实现，并且不需要额外的辅助光子。
2022-03-30 quant-ph
Low-cost quantum error mitigation via auxiliary qubit return validation
Classiq Technologies（Classiq 科技公司）
提出一种基于辅助量子比特测量后选择的低开销量子错误缓解技术，通过丢弃错误概率高的样本来提高结果保真度。
2026-05-27 quant-ph
Cross-resonance control of an oscillator with an auxiliary fluxonium qubit
提出一种以fluxonium为辅助量子比特的CD门方案，通过交叉共振调制实现振荡器通用控制，具有高保真度和低硬件开销。
2025-06-02 quant-ph
Transient energy backflow enhanced ergotropy in an open qubit quantum battery assisted by an auxiliary oscillator
Center for Quantum Materials and Computational Condensed Matter Physics, Faculty of Science, Kunming University of Science and Technology（昆明理工大学理学院量子材料与计算凝聚态物理中心）
研究在退相干和耗散环境下，通过辅助谐振子诱导瞬态负能量流，增强开放量子比特电池的可提取功（ergotropy）。
2026-05-29 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
State Transfer instead of Teleportation in Measurement-based Quantum Computation
量子测量是量子计算的普遍方法。量子计算模型由尼尔森引入，并由梁进一步发展，依赖于一种广义的隐形传态。为了用该模型模拟任何n量子比特幺正变换，需要4个辅助量子比特。此外，Leung还展示了一个由4个双量子比特测量组成的普适观测族。我们引入了一个仅通过测量，依赖于状态转移的量子计算模型：状态转移只保留了计算所需的那部分隐形传态。为了用这个新模型模拟任何n量子比特的幺正变换，只需要一个辅助量子比特。此外，我们展示了一个由3个单量子比特测量和一个双量子比特测量组成的普适可观测量族。这个模型改进了Nielsen和Leung在辅助量子比特数量和量子普适性所需的双量子比特测量数量方面的模型。在这两种情况下，现在都达到了最小量的必要资源：一个辅助量子比特（因为测量是破坏性的）和一个两个量子比特的测量（用于创建纠缠）。
2004-02-26 quant-ph
Reading a Single Qubit System Using Weak Measurement with Variable Strength
在任何计算过程中，获取关于两个态叠加的未知量子比特的信息都是必不可少的。量子测量，或称精确测量，通常用于读取未知量子比特系统的信息内容。量子测量是一种不可逆的操作，它使叠加态以概率的方式坍缩到两种可能态之一。在本文中，将提出一种量子算法来读取未知量子比特中的信息，而无需对该量子比特进行精确测量。所提出的算法将使用量子反馈控制方案，通过迭代地对与未知量子比特弱纠缠的辅助量子比特施加尖锐测量。未知量子位的信息内容可以通过对辅助量子位上的尖锐测量的结果进行计数来读取。对辅助量子位的迭代测量将使叠加的振幅以随机游走的方式移动，其中弱测量被应用于未知量子位，当随机游走采取相反的步骤以减少引入系统的干扰时，弱测量可以被逆转。所提出的算法将定义弱测量的强度，以便可以通过向系统添加任意数量的虚拟量子位$μ$来控制弱测量。这将使测量过程减慢到任意尺度，使得在辅助量子位上的$O(μ^2)$测量之后达到对未知量子位的急剧测量的效果。
2016-10-23 quant-ph
Experimental replication of single-qubit quantum phase gates
我们通过实验证明了最近提出的量子相位门超复制协议的底层物理机制[W. Dür，P. Sekatski，and M. Skotiniotis，Phys. Rev. Lett. 114，120503（2015）]，其允许在大N.我们实现1->2复制的单量子位相位门是基于线性光学和量子位编码成单光子的状态。我们采用量子Toffoli门将输入的两个量子比特态的结构信息压印到辅助量子比特上，对辅助量子比特应用复制操作，然后通过合适的量子测量将辅助量子比特与其他量子比特解纠缠。我们的复制协议的特点，全量子过程层析成像，并观察到良好的协议的实验结果与理论。
2017-01-15 quant-ph
Heralded linear optical quantum Fredkin gate based on one auxiliary qubit and one single photon detector
线性光量子Fredkin门可应用于量子计算和量子多用户通信网络。在现有的线性光学方案中，两个单光子探测器（SPD）被用来预示量子Fredkin门的成功，而它们没有光子计数。但分析结果表明，对于非理想SPD，探测器效率越低，该方案的成功率越高。提出了一种改进的线性光量子Fredkin门，设计了一种新的具有辅助量子比特和一个SPD的预言方案，预言探测器的探测效率越高，门的成功率越高.新的预报方案在非理想单光子源下也能有效地工作。基于这种量子Fredkin门，可以构建大规模的量子开关网络。作为示例，示出了仅使用一个SPD的量子Benes网络。
2014-01-21 quant-ph
Quantum gates via continuous time quantum walks in multiqubit systems with non-local auxiliary states
非局域高能辅助态已成功用于不同量子计算系统中的量子位对纠缠。通常，需要更长跨度的非局部状态或顺序应用少数量子位纠缠门来产生非平凡的多量子位门。在许多情况下，跨越整个系统的单个非局部状态由于频谱拥挤而难以使用或不可能具有。与此同时，许多多量子比特系统可以自然地发展出一个由多个非局域高能态组成的网络，每个非局域高能态跨越几个量子比特。我们表明，连续时间量子行走可以用来解决这个问题，涉及多个这样的状态，同时执行本地和纠缠操作的许多量子位。这引入了基于可用物理资源的多量子比特门压缩的替代方法。我们制定这样的行走的一般要求，并讨论配置的非本地辅助状态，可以出现在量子计算架构的基础上，自组装量子点，钻石中的缺陷，超导量子位，作为例子。具体来说，我们讨论了一个可扩展的多量子比特量子寄存器构造为一个最近邻相互作用的单链。我们说明了如何量子行走可以配置为执行单，两个和三个量子比特门，包括阿达玛，控制非，和Toffoli门。研究了这些门所涉及的图上的连续时间量子行走。
2017-05-01 quant-ph
Near-Term Distributed Quantum Computation using Mean-Field Corrections and Auxiliary Qubits
提出近期分布式量子计算方案，利用平均场修正与辅助量子比特连接设备，结合有限量子传输和近似电路切割技术，显著降低变分量子算法碎片化预训练的误差与迭代次数。
2023-09-11 quant-ph
Efficient initialization of fluxonium qubits based on auxiliary energy levels
该研究利用fluxonium的磁通可调性打破宇称对称性限制，通过单音边带驱动实现300 ns内保真度超99%的量子比特初始化，并可同时清除第二激发态布居，适用于大规模fluxonium处理器。
2024-02-09 quant-ph
Generating Synthetic Magnetism via Floquet Engineering Auxiliary Qubits in Phonon-Cavity-Based Lattice
规范磁场与凝聚态中时间反演对称性的破缺有着密切的关系。在规范场的存在下，我们可以观察到非互易和拓扑输运。受此启发，人们越来越努力地在光学和声学系统中实现奇异的输运现象。然而，由于电中性的存在，在纳米尺度系统中实现声子的模拟磁通量在理论和实验研究上仍然具有挑战性。本文提出了一种利用Floquet工程辅助量子位产生声子晶格合成磁场的新机制。我们发现，在量子比特上的纵向Floquet驱动将在两个失谐的声学腔之间产生共振耦合。特别地，编码到纵向驱动中的相位可以精确地转换为声子-声子跳跃。我们的建议是通用的，可以在各种类型的人工混合量子系统中实现。此外，以声表面波（SAW）腔为例，我们提出了如何产生用于声子输运的合成磁通量。在合成磁通量的存在下，时间反演对称性将被打破，这允许实现声波的环行器传输和模拟Aharonov-Bohm效应。最后，我们证明了我们的方案可以扩展到模拟量子声动力学系统中物质的拓扑态。
2020-03-28 quant-ph
Automated Auxiliary Qubit Allocation in High-Level Quantum Programming
本文提出在高级量子编程平台Ket中自动化分配辅助量子比特以优化多量子比特门分解，实验表明相比Qiskit可显著减少CNOT门数量，实现二次方级别优化，凸显自动资源管理对近期量子硬件的重要性。
2024-12-29 cs.PL quant-ph
Influence of Dzyaloshinshkii-Moriya interaction on quantum correlations in two qubit Werner states and MEMS
本文研究了Dzyaloshinskiii-Moriya（DM）相互作用对两量子比特Werner态和最大纠缠混合态（MEMS）量子关联的影响。我们将我们的系统视为一个量子位对和一个辅助量子位的封闭系统，该辅助量子位通过DM相互作用与该对中的任何一个量子位相互作用。我们表明，DM相互作用，采取沿任何方向（x或y或z），不影响两个量子比特维尔纳状态。另一方面，MEMS受到DM相互作用的x和z分量的影响，并且不受y分量的影响。此外，我们发现辅助量子比特的态（即概率幅）不影响两个态中的量子关联，只有DM相互作用强度影响量子关联。这样就可以避免准备辅助量子比特的特定状态来操纵两个状态中的量子关联的意图。我们在这里提到，避免态的准备可以有助于降低量子信息处理的成本。在本研究中我们还观察到了纠缠猝死现象。
2015-01-13 quant-ph
Readout of a weakly coupled qubit through the use of an auxiliary mode
量子位和腔模式之间的色散耦合被广泛用于执行量子位状态的非破坏性读出。在这种方法中，通常需要实现色散强耦合状态。在这里，我们表明，使用一个辅助腔模式减少了数量级的色散耦合所需的值，对于一个给定的腔模式的衰减率。在输入-输出形式主义内，在光子散射矩阵元素和信噪比方面进行分析。我们推导出简单的解析表达式的最佳参数和恢复标准的单模结果作为一个限制的情况下。目前的结果也可以应用到基于纵向腔量子比特相互作用的量子比特读出，以及任何传感方案，其中腔频率被用作探针来估计一些感兴趣的物理参数。
2018-10-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Low-cost Fredkin gate with auxiliary space
有效的量子信息处理在一定程度上等同于量子逻辑门所需的量子资源的最小化。在这里，我们提出了一个优化的n-控制的量子位Fredkin门，最多2n+1个双量子位门和2n个单量子位门利用辅助希尔伯特空间。所需的逻辑门的数量改进了模拟任意n量子位Fredkin门的早期结果。特别是，单控制量子位Fredkin门（需要三个量子位部分交换门）的最佳结果打破了五个双量子位门的理论非建设性下限。此外，使用一个额外的空间模式的自由度，我们设计了一个可能的架构来实现偏振编码Fredkin门与线性光学元件。
2020-11-30 physics.app-ph quant-ph
Low Overhead Quantum Bus with Coupling beyond the Nearest Neighbor via Mediated Effective Capacitance
提出一种利用悬浮transmon辅助阵列作为量子总线，通过介导相互作用产生超越最近邻的有效电容，实现非相邻逻辑量子比特间可调耦合及多比特纠缠门的低开销方案。
2023-05-19 quant-ph
Ultrafast Hybrid Fermion-to-Qubit mapping
本研究提出一族保局域性费米子-量子比特映射，所需辅助量子比特少于现有方案，还提出结合Jordan-Wigner与Bravyi-Kitaev映射优势的非局域变体，大幅缩短电路长度。
2023-06-22 quant-ph
Generation of all-to-all connections in a two-dimensional qubit array with two-body interactions
在一般的量子退火机中，需要全对全的连接来解决各种组合优化问题。用于实现全对全连接的Lechner，Hauke和Zoller（LHZ）方法需要在局部连接的量子比特中存在多体相互作用。由于大多数量子位相互作用是两体相互作用，Lechner还提出了通过两个量子位之间的六个受控非（CNOT）门来构建每个四体相互作用。然而，很难构造许多CNOT门。在这里，我们展示了基于二维固态量子比特系统产生四体和三体相互作用的更具体的序列。我们表明，使用适当的脉冲序列可以减少构建多体相互作用所需的操作数量。这些发现将有助于降低解决组合问题的量子计算成本。
2020-10-12 quant-ph
Holonomic Surface Codes for Fault-Tolerant Quantum Computation
表面码可以保护存储在量子比特中的量子信息不受局部错误的影响，只要每次操作的错误率低于某个阈值。在这里，我们提出了完整的表面码利用量子完整的系统。在我们的方案中，完整量子门是通过辅助量子比特而不是在传统的完整量子计算中使用的多级系统中的辅助能级来构建的。我们的方法的主要优点是辅助量子位在每次门操作之前和之后都处于基态，因此它们不参与表面码的操作周期。这为实现容错量子计算的表面码提供了有利的方式。
2018-03-01 quant-ph
Generation and read-out of many-body Bell correlations with a probe qubit
Qilimanjaro Quantum Tech（奇力马扎罗量子技术）；ICFO-Institut de Ciencies Fotoniques, The Barcelona Institute of Science and Technology（ICFO-光子科学研究所，巴塞罗那科学技术研究院）；Faculty of Physics, University of Warsaw（华沙大学物理学院）
通过单个量子比特与N个量子比特系统的相互作用，实现并验证多体量子关联，从而高效认证复杂系统中的非经典性。
2026-03-20 quant-ph
Minimally Universal Parity Quantum Computing
本文证明实现通用奇偶量子计算最少只需一个（逻辑量子比特数为偶数时）或两个辅助量子比特，并给出奇偶门集通用性的充分条件，由此得到多种最小实现和新型MBQC通用资源。
2025-09-23 quant-ph
Fast and Robust Geometric Two-Qubit Gates for Superconducting Qubits and beyond
基于绝热演化的量子协议对控制脉冲的缺陷和系统的不确定性具有显著的鲁棒性。虽然绝热协议已经成功地实现了量子操作，如量子态转移和单量子比特门，它们的使用几何双量子比特门仍然是一个挑战。在本文中，我们提出了一个通用的方案来实现强大的几何双量子比特门的多层次量子比特系统中，量子比特之间的相互作用是由一个辅助系统（如总线或耦合器）介导的。虽然我们的方案利用受激拉曼绝热通道（STIRAP），它是基本上比STIRAP为基础的门，已提出的原子平台，需要更少的控制音和辅助状态，以及只利用一个通用的色散相互作用简单。我们还展示了我们的门如何可以使用快捷方式来加速绝热性的方法，使人们能够实现一个门，这是快速和相对强大的。我们提出了一个全面的理论分析，我们的两个量子比特门的性能在参数调制的超导电路包括两个通量量子比特耦合到一个辅助系统。
2023-03-22 quant-ph
Reducing multi-qubit interactions in adiabatic quantum computation without adding auxiliary qubits. Part 1: The "deduc-reduc" method and its application to quantum factorization of numbers
绝热量子计算最近已被用于在室温下因子56153 [Dattani & Bryans，arXiv：1411.6758]，这比使用Shor算法（基于电路的量子计算）尝试的任何数字都大几个数量级。然而，这个数字仍然远远小于RSA-768，RSA-768是迄今为止在经典计算机上分解的最大数字。我们解决的绝热量子因子分解的缩放到更大的数字中出现的一个主要问题。也就是说，在哈密顿量中存在许多4-qubit，3-qubit和2-qubit相互作用。我们在各种例子中展示了我们的方法，其中一个例子表明，我们可以在25位数的因式分解中几乎毫不费力地去除94%的4量子位相互作用和83%的3量子位相互作用，而无需添加任何辅助量子位。我们的方法不仅限于量子因子分解。它的重要性延伸到更广泛的离散优化领域。任何CSP（约束可满足性问题），伪布尔优化问题，或QUBO（二次无约束布尔优化）的问题，原则上可以受益于“演绎还原”的方法，我们介绍了本文。我们提供了一个开源代码，它接受一个哈密顿量（或一个需要优化的离散离散函数），并返回一个具有相同的唯一基态的哈密顿量，没有新的辅助变量，并且尽可能少的多量子位（多变量）项。
2015-10-01 cs.DM cs.DS math.NT
Measurement-Based Quantum Computation on Two-Body Interacting Qubits with Adiabatic Evolution
团簇态不可能是两体相互作用哈密顿量的唯一基态。在这里，我们提出了创建一个集群状态的逻辑量子比特编码自旋1/2粒子的电磁削弱两体相互作用。该建议是有效的任何空间维度的集群状态。在有限时间内由热涨落和绝热演化引起的误差可以被消除，从而保证了容错量子计算方案。
2014-10-29 quant-ph
Synthesizing three-body interaction of spin chirality with superconducting qubits
超导量子位提供了一个有竞争力的平台，量子模拟的复杂动力学，位于量子多体系统的核心，因为灵活性和可扩展性所提供的性质的微细加工。然而，在多量子位器件中，量子位之间耦合的物理形式是电场（电容器）或磁场（电感器），并且相关的二次场能量决定了只能直接实现哈密顿量中的两体相互作用。本文提出并实验合成了基于Floquet工程的超导电路中的三体自旋手征相互作用。通过周期性地调制通过电容器彼此连接的量子比特的谐振频率，我们可以动态地打开和关闭量子比特-量子比特耦合，并进一步在三量子比特环形回路中创建激发的手征流。我们的结果是一个多量子位超导器件的工程动力学和多体相互作用的一步，这可能会扩大量子模拟任务的自由度。
2020-02-05 quant-ph
Promoting quantum correlations in DQC1 model via post-selection
单量子比特确定性量子计算（DQC 1）模型是一种能够有效计算酉矩阵正规化迹的限制性量子计算模型。在这项工作中，我们分析的量子相关性命名为纠缠，贝尔的非局域性，量子不和谐，并考虑只有两个量子比特（辅助和控制）的DQC 1电路产生的相干性。对于标准DQC 1模型，只出现量子不和谐和相干。通过在电路中引入滤波器，我们净化了辅助量子比特，将其从完全混合态中取出，从而促进了量子比特之间的其他量子关联，例如纠缠和贝尔非定域性。通过对纯化过程的优化，我们得出结论，即使是很小的纯化也足以产生纠缠和Bell非定域性。平均而言，我们得到，重复应用纯化过程12次，辅助量子比特的纯度达到99%。在这种情况下，几乎达到最大纠缠态，这反过来，几乎最大限度地违反贝尔不等式。这一结果表明，通过简单的修改，DQC 1模型可以被提升为量子计算的通用模型。
2020-10-21 quant-ph
Tunable three-body coupler for superconducting flux qubits
多体相互作用的实现在量子信息的各个领域都是相关的。我们提出了一种超导器件，实现了超导量子比特之间的强和可调的三体相互作用，与消失的两体相互作用和鲁棒性对噪声和电路参数的变化。这些属性的基础上的Born-Oppenheimer近似，一个两级模型的偶合电路，和数值对角化的计算证实。在模拟的三量子比特量子退火实验中，该电路表现为理想的计算基ZZZ耦合器。这项工作将与先进的量子退火协议以及量子计算机和模拟器中高阶多体相互作用的未来发展相关。
2019-10-04 quant-ph
Geometry of two-body correlations in three-qubit states
University of New Mexico（新墨西哥大学）；BCAM - Basque Center for Applied Mathematics（巴斯克应用数学中心）；Universität Siegen（锡根大学）
研究三粒子态中两体关联的限制，基于边缘态的Bloch向量长度构建局部酉不变坐标，推导纯态和混合态的非线性界，并提出多体纠缠检测标准和量子态秩表征方法。
2023-09-18 quant-ph
Complete Characterization of the Ground Space Structure of Two-Body Frustration-Free Hamiltonians for Qubits
已知在量子比特之间仅携带两体相互作用的无阻挫哈密顿量的基态的寻找问题在多项式时间内是可解的。最近还表明，对于任何这样的哈密顿量，总是有一个基态，是一个产品的单或两个量子比特状态。然而，目前还不清楚整个地面空间是否具有任何简洁的结构。在这里，我们给出了任何两体无挫挫哈密顿量的量子比特的基空间的完整特征。也就是说，它是相同树结构的树张量网络状态的跨度。这个特征使我们能够表明，确定基态简并度的问题与它的经典类似物一样难，但并不比它难。
2010-10-12 quant-ph
A Systematic Algorithm for Quantum Boolean Circuits Construction
为了构建一个通用的量子计算机，量子器件实现经典布尔逻辑是至关重要的。量子布尔逻辑的一个直接实现是使用辅助量子位作为中间存储。这种低效的实现方式导致使用大量的辅助量子位。本文导出了用初等量子门实现任意一般m到n位组合布尔逻辑的系统方法。该方法将m到n比特的经典映射转化为具有最少数量辅助量子比特的t比特幺正量子操作，然后使用Toffoli门的变体作为基本构建块来构造幺正操作。最后，这些构建块中的每一个都可以分解为一位旋转和两位控制U门。考虑到网络的效率，制定它作为一个约束集划分问题。
2001-04-19 quant-ph
Four-body coupler for superconducting qubits based on Josephson parametric oscillators
提出基于 JPOs 的超导量子比特四体耦合器电路，通过调节电容或 Josephson 结面积比显著增强四体耦合常数。
2025-04-23 quant-ph
Fast three-qubit Toffoli quantum gate based on the three-body Förster resonances in Rydberg atoms
提出了一种用于超冷中性原子量子比特的快速三量子比特Toffoli量子门方案。该方案基于斯塔克调谐的三体Förster共振，我们在最近的实验中观察到了这一点[D.B.Tretyakov et al.，Phys.Rev.Lett. 119，173402（2017）]。三体共振对应于当三个相互作用的原子同时改变它们的状态时的跃迁，并且它发生在相对于两体Förster共振不同的直流电场下。在三体共振附近的电场和磁场中，三体和两体Förster相互作用的联合作用导致了三原子系统集体态布居数和相位的复杂相干行为.我们发现有可能获得适合实现保真度为96.8%，持续时间小于3~ $μ$ s的三比特Toffoli门的实验条件.
2018-10-12 quant-ph
Simulation of many-body interactions by conditional geometric phases
它展示了如何通过耦合有限维系统来精确模拟多体相互作用和多量子比特门，例如，连续变量的量子比特循环演变在相空间中的这样一个变量会产生一个几何相位，取决于产品的交换运营商。后者允许模拟多体哈密顿量和非线性哈密顿量，并在量子比特和编码量子比特上实现各种各样的多量子比特量子门。将讨论量子振幅放大算法的应用。
2001-12-03 quant-ph
Many-body strategies for multi-qubit gates - quantum control through Krawtchouk chain dynamics
我们提出了一种多量子比特量子门的设计策略。作为第一步，它采用了一个本征门映射的计算基础的状态，一个合适的多体哈密顿本征态。第二步采用共振驱动来强制一对本征态之间的跃迁，使所有其他本征态保持不变。该过程通过映射回计算基础来完成。我们展示了一个线性阵列的情况下，偶数N个量子位的策略，与特定的XX+YY最近的邻居之间的耦合。对于这个所谓的Krawtchouk链，2体驱动项导致iSWAP $_N$门，我们对N = 4和6进行数值测试。
2018-04-18 quant-ph
In the shadow of the Hadamard test: Using the garbage state for good and further modifications
本研究将Hadamard测试与经典阴影结合，在辅助量子比特上估计特征值，同时利用工作寄存器获取保真度、能量等额外信息，并探讨反控制酉操作的增强作用。
2025-05-21 quant-ph
Controlled phase gate for solid-state charge qubits
我们描述了一种实现固态电荷量子比特的受控相位门的机制。通过用辅助状态增加位置定义的量子位，并改变三点系统中的电荷分布，我们能够有效地切换库仑相互作用，实现纠缠门。我们考虑两种架构，并数值研究其鲁棒性门噪声。
2004-10-08 quant-ph
Energy relaxation via quantum thermalization: A superconducting qubit coupled to an interacting many-body two-level system
Beijing Academy of Quantum Information Sciences（北京量子信息科学研究院）
研究通过量子热化建模超导量子比特与多体TLS系统的能量弛豫，发现热化抑制了量子比特与TLS间的相干能量交换，导致指数衰减，弛豫时间与耦合强度平方成反比。
2026-08-21 quant-ph
Realization of two-qubit gates and multi-body entanglement states in an asymmetric superconducting circuits
本研究提出非对称可调谐FTT超导量子耦合方案，通过色散区工作与退耦调控实现高保真单、两比特门，并可通过调节Kerr系数制备多体纠缠态，为超导量子计算提供新的电路设计思路。
2024-04-12 quant-ph
Few-body spin couplings and their implications for universal quantum computation
半导体量子点中的电子自旋是实验实现固态量子比特的有希望的候选者。我们分析了一个线性几何排列的三个量子比特系统和一个正方形几何排列的四个量子比特系统的动力学。计算了几个量子点的限制势。在三量子比特的情况下，三体效应被确定为对量子计算有重要的定量影响。在四量子比特的情况下，完整的哈密顿量被发现包括三体和四体相互作用，显着影响物理相关的参数制度的动力学。我们认为这些结果的影响编码的普遍性范式应用于四电子量子比特代码，特别是，我们认为需要规避四体效应的编码系统（四个自旋每个编码量子比特）通过适当的调整实验参数。
2005-06-18 quant-ph
Purification and switching protocols for dissipatively stabilized entangled qubit states
纯粹的退相过程限制了驱动耗散方案稳定量子比特纠缠态所能达到的稳定性。我们提出了一个方案，结合现有的纠缠方法，通过驱动耦合到量子比特的辅助耗散腔模的平衡来纯化所需的纠缠态。我们列出了我们的方案的细节，并计算其效率在特定的上下文中的两个超导量子位在腔QED架构，其中强耦合的辅助模式提供的集体腔激发可以驱动和维持量子位在最大纠缠贝尔态与结晶度达到90%的实验可访问的参数。
2016-06-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Non equilibrium dissipation-driven steady many-body entanglement
我们研究了一个二能级量子系统（量子比特）的系综与一个共同的电磁场在附近的电介质板，其温度被保持不同的一些远周围的墙壁。我们表明，由这个固定和热平衡（OTE）场驱动的量子比特的耗散动力学，允许产生稳定的多体纠缠态，不同于在热平衡的情况下，稳态总是非纠缠。通过研究多达10个量子比特，我们指出了对称性在纠缠产生中的作用，这在置换不变配置的情况下是突出的。在三个量子比特的情况下，我们发现三重纠缠对量子比特的空间配置有很强的依赖性，而在六个量子比特的情况下，我们发现几个高度纠缠的双分区，其中纠缠可以显著地在高达100 $μ$ m的大量子比特-量子比特距离下生存。
2015-04-03 quant-ph
Realizing quantum linear regression with auxiliary qumodes
Guangdong Provincial Key Laboratory of Quantum Engineering and Quantum Materials, and School of Physics and Telecommunication Engineering, South China Normal University（广东省量子工程与量子材料重点实验室，以及华南师范大学物理与电信工程学院）；National Laboratory of Solid State Microstructures, School of Physics, Nanjing University（南京大学物理学院固体微结构国家实验室）；Department of Physics and Center of Theoretical and Computational Physics, The University of Hong Kong（香港大学物理系和理论与计算物理中心）
为了利用量子优势，量子算法对于用量子计算机操作机器学习是必不可少的。在这里，我们提出了一个有趣的混合方法的量子信息处理的量子线性回归，它利用离散和连续的量子变量，在现有的智慧相反，仅基于离散量子比特。在我们的框架中，数据信息被编码在量子比特系统中，而信息处理则通过量子比特-量子模相互作用使用辅助连续量子模来处理。此外，还阐述了有限压缩对于量子算法在实际系统中的有效运行是非常有帮助的。与全量子比特方法相比，该混合方法在保持指数量子加速的同时，更有效、更可行地实现量子算法。
2019-01-22 cs.AI quant-ph
Effective many-body Hamiltonians of qubit-photon bound states
耦合到结构化浴的量子发射器（QE）可以将多个光子定位在它们周围并形成量子比特-光子束缚态。在马尔可夫或弱耦合机制中，量子效应通过这些单光子束缚态的相互作用被认为会导致有效的多体量子效应哈密顿算子，其相互作用可调但仍是微扰的。在这项工作中，我们研究了这种模型的出现在非马尔可夫或强耦合制度在不同的激发子空间。非马尔可夫制度的有效模型与多达三个激发的特点是使用分析方法，发现存在的doublons或triplon状态。此外，我们提供了多个激发系统的数值结果，并展示了光学可调相互作用的极化激元模型的出现，其多体基态表现出超流-莫特绝缘体过渡。
2018-06-07 quant-ph
The auxiliary field method in quantum mechanics
辅助场方法是一种获得量子力学本征方程封闭解公式的新方法。其思想是用包括一个或多个辅助场的另一个$\tilde H$来替换解析解未知的哈密顿$H$。例如，一个不可解的势$V(r)$被另一个更熟悉的$P(r)$所取代，或者一个半相对论性的动力学部分被一个等价的非相对论性部分所取代。这种近似来自于用纯实常数代替辅助场。通过对本征能量进行极值化处理，消除了辅助参数，得到了$H$的近似解，即本征值和本征函数.如果$H=T(\bm p)+V(r)$和$P(r)$是幂律，则近似特征值可以写为$T(p_0)+V(r_0)$，其中平均冲量$p_0$是平均距离$r_0$的函数，并且其中$r_0$由与广义维里定理相关的方程确定。一般性质的方法进行了研究，并与包络理论的连接。这种方法首先适用于非相对论和半相对论两体系统，具有各种各样的潜力。封闭公式产生的能量，本征态，各种可观的和临界常数，有时一个非常好的精度。然后，该方法被用来解决非相对论和半相对论的多体系统与一体和两体相互作用。在这种情况下，只能得到全同粒子系统的解析解，但研究了原子和强子物理学的几个系统。给出了多体临界常数的一般结果，以及近似本征值与精确本征值之间的对偶关系。
2012-06-20 quant-ph
Greenberger-Horne-Zeilinger states and few-body Hamiltonians
Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）态的产生是量子信息中的一个关键问题。我们推导出获得GHZ态作为本征态的哈密顿量的一般条件。一般来说，如果哈密顿量包含m<=2的m体相互作用项和严格大于4的量子位数，则简并不能避免。作为应用，我们显式地构造了一个两体4-量子位哈密顿量和一个三体5-量子位哈密顿量，它们表现出GHZ作为非简并本征态。
2011-05-03 quant-ph
Decoherence-free quantum dynamics in circuit QED system
研究了由一个电荷量子比特和两个超导传输线谐振器组成的电路QED系统中的退相干。我们证明了在电路QED系统的色散区中，一个TLR可以作为辅助子系统，实现由电荷量子比特组成的二分目标系统的无消相干量子动力学，而另一个TLR的条件是辅助TLR初始是一个适当的数态.我们的研究为量子系统中退相干的控制和操纵提供了新的见解。
2009-03-10 quant-ph
Optomechanics assisted with a qubit: From dissipative state preparation to many-body physics
我们提出并分析了非线性光学机械协议，可以通过添加一个原子的光学机械腔。特别是，我们展示了如何工程的环境，以耗散准备的机械振荡器的叠加Fock态的保真度接近一。此外，我们还讨论了如何利用腔中的单个原子通过频闪驱动多个机械振子来实现非线性多体物理。我们展示了如何通过应用相干协议或工程耗散来制备非经典多体状态。的协议进行分析，使用微扰理论退化Liouvillians和数值工具。我们的结果适用于其他系统，其中量子位通过玻色子模式耦合到机械振荡器，例如，在腔量子电动力学中。
2013-05-29 quant-ph
Dominant couplings in qubit networks with controlled interactions
强相互作用多体系统平衡态的稳定性是研究在竞争的两体和三体相互作用影响下演化的系统的重要内容。我们提出了一个基于量子比特网络的可解模型，它使我们能够研究这些耦合对可能的渐近平衡态的复杂影响。研究了有限量子比特网络在两个和三个量子比特相互作用下的渐近演化。作为三量子比特相互作用的代表，我们选择具有一个和两个控制量子比特的受控酉相互作用（Cu相互作用）。结果表明，纯三量子位相互作用的网络表现出不同的渐近动力学取决于我们是否处理由一个或两个量子位控制的相互作用。然而，当我们允许三个量子比特的相互作用紧挨着两个量子比特的相互作用时，渐近性只由两个量子比特的相互作用决定。最后，我们证明了两种类型的三量子位相互作用的同时存在导致了两量子位铜相互作用的渐近动力学特征。
2015-04-14 quant-ph
Control-limited perfect state transfer, quantum stochastic resonance and many-body entangling gate in imperfect qubit registers
我们提出了一个完美的量子态传输协议，是弹性的现实实验缺陷，包括噪声源，可以建模为独立的马尔可夫浴或某些形式的空间相关的环境。我们强调有趣的连接之间的保真度状态转移和量子随机共振效应。该方案足够灵活，可以作为一个有效的纠缠门，在控制受限的情况下产生真正的多体纠缠。可能的实验实现使用超导量子位也简要讨论。
2008-07-08 quant-ph
