Fast binomial-code holonomic quantum computation with ultrastrong light-matter coupling
提出了一种在人工原子与腔体共振器超强耦合系统中进行玻色二项式码非绝热完整量子计算的方案。在我们的协议中，由Fock态叠加形成的二项式码可以大大节省物理资源来纠正量子计算中的错误。我们应用到系统的强驱动场设计的捷径绝热方法。这将门控时间减少到几十纳秒。通过这种快速的演化，可以有效地减少系统随时间积累的退相干。控制不完善引起的噪声可以通过系统误差灵敏度抵消方法来抑制，因此该协议对此类噪声几乎不敏感。因此，该协议可以快速（$\sim 35$ ns）生成容错和高保真（$\gtrsim 98\%$与实验现实的参数）量子门。
2021-08-31 quant-ph
Photon-assisted Landau-Zener transition: Role of coherent superposition states
本文研究了当偏置能量随时间线性变化时，耦合到光子模的量子二能级系统的Landau-Zener跃迁过程。光子场的初始态被假定为相干态的叠加，导致更复杂的LZ跃迁。应用行波近似（RWA），得到的解析结果揭示了增加的平均光子数的LZ概率的增强。我们还考虑了LZ过程中纠缠的产生和光子统计的变化。在没有RWA的情况下，我们发现LZ动力学与RWA结果的一些定性差异，例如，平均光子数不再单调地增强LZ概率。这些结果的后果和影响进行了探讨。
2012-07-20 quant-ph
Probabilistic generation of two-mode binomial cat states using cross-Kerr interactions
Institute for Quantum Materials and Technology, Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院量子材料与技术研究所）；Institute for Theory of Condensed Matter, Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院凝聚态理论研究所）；Institut de Science et d’Ingénierie Supramoléculaires (ISIS, UMR7006), University of Strasbourg and CNRS（斯特拉斯堡大学与法国国家科学研究中心超分子科学与工程学院）；Nordita, KTH Royal Institute of Technology and Stockholm University（斯德哥尔摩皇家理工学院与斯德哥尔摩大学诺迪塔中心）；Department of Physics, Stockholm University（斯德哥尔摩大学物理系）
该研究提出一种利用交叉克尔相互作用、结合高斯初始态与预报外差测量的方案，可在超导电路架构中概率生成双模二项式猫态，且对耗散具有鲁棒性，克服了现有制备方案需非高斯初始资源的关键局限。
2026-09-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Optimizing Quantum Search with a Binomial Version of Grover's Algorithm
幅度放大-Grover搜索算法的关键组成部分-使用迭代方法系统地增加一个或多个目标状态的概率。我们提出了新的策略，以提高扩增过程中的状态划分成类，其概率增加在不同的水平之前或期间的扩增。分配过程基于二项分布。如果预先知道搜索目标状态所属的类别，则与标准版本相比，幅度放大算法中的迭代次数可以大幅减少。在更可能的情况下，相关的类是事先不知道的，它们的选择可以在运行时配置，或者可以采用随机方法，类似于经典算法，如二分搜索。特别是，我们在前面介绍的量子字典模式的上下文中应用这种方法，其中键和值被编码在两个单独的寄存器中，并且值编码方法与键寄存器中使用的叠加类型无关。我们认为这种类型的结构是搜索的自然设置。我们证实了我们的新方法的有效性，通过在真实的量子硬件，霍尼韦尔系统模型H 0捕获离子量子计算机上获得的实验结果。
2020-07-21 cs.ET quant-ph
Passive quantum error correction of photon loss at breakeven
University of Massachusetts-Amherst（麻省大学阿默斯特分校）
本研究在临界点实现被动量子纠错，通过二项式编码使逻辑量子比特在光子寿命限制外保留约5%。
2025-10-22 quant-ph
Mesoscopic quantum superposition states of weakly-coupled matter-wave solitons
约瑟夫森结（JJ）是现代量子技术和计量学的核心。本文建立了由两个弱耦合的负散射长度凝聚体组成的原子孤子约瑟夫森结（SJJ）器件的量子特性。凝聚体被困在双势阱中，并在一维上被拉长。从经典的场论出发，我们首次将双孤子问题映射到有效的双模哈密顿量上，并进行了二次量子化。与传统的玻色约瑟夫森结（Bosonic Josephson junction，BJJ）凝聚体系相比，我们发现量子域中的SJJ模型由于其有效非线性强度正比于总粒子数的平方$N^2$而表现出一些不寻常的性质.一种新的自调谐效应的有效隧道参数也证明了在SJJ模型，这取决于粒子数和迅速消失的JJ人口不平衡的增加。在量子SJJ模型中，我们预言了纠缠Fock态叠加的形成，揭示了在$n=0, N$粒子数的“边缘”处占主导地位的$N00N$态分量.我们已经表明，所获得的量子态是更耐从凝聚体的粒子损失，如果纠缠Fock态的微小组件存在于附近的主要$N00N$状态组件。量子SJJ模型的这一特性与在哈特里方法框架下得到的半经典模型有着重要的区别。
2020-11-26 quant-ph
Experimental preparation of generalized cat states for itinerant microwave photons
广义猫态代表了相干态的任意叠加，在各种量子信息处理协议中具有重要意义。在这里，我们展示了一个通用的方法来创建广义巡回猫态在微波域中，通过反射相干态光子从微波腔含有超导量子比特。我们表明，通过对量子比特态的相干控制，可以实现对相干态叠加的完全控制。通过对量子比特态相关的反射光子场的量子态层析，验证了所制备的猫态。基于资源理论，我们进一步量化了制备的猫态的量子相干性，揭示了对相干态叠加的良好实验控制。分析了光子数统计和压缩特性。值得注意的是，在实验态中观察到四阶压缩。这些结果为将广义猫态应用于量子信息处理提供了新的可能性。
2022-07-11 quant-ph
Filtering of the absolute value of photon-number difference for two-mode macroscopic quantum superpositions
我们讨论了一种能够过滤出光的双模态的设备，其模式种群的差异超过一定的阈值，而不显示哪种模式更密集。它将允许工程的宏观量子态的光的方式是保持特定的叠加。因此，它将增强这些状态的光学相位估计以及“宏观”量子比特的可扩展性。我们提出了一个光学方案，这是一个相对简单的，虽然不理想，这样的过滤器的操作实现。它采用了低反射率的偏振中性分束器，利用原有的偏振双模光场进行分束。接着，反射光束在偏振分束器上适当地干涉。它被定向为使得它相对于原始偏振模式选择无偏偏振模式。进入的双模Fock状态不均等地填充越多，偏振分束器输出模式均等地填充越多。这种影响在人口稠密的国家尤其明显。此外，对于这样的状态，我们期望原始场和抽头场之间具有很强的总体相关性。因此，在偏振分束器输出的光子数测量之后，可以使用前馈回路来让由分束器透射的场通过快门。只有当输出端的计数大致相等时才会发生这种情况。在这种情况下，发送的字段在两种模式的占用数量上有很大不同，而关于哪种模式更多地被填充的信息是不存在的（用于保持叠加的必要条件）。
2013-01-08 quant-ph
Power-resolved ergotropy and correlation redistribution in a bosonic quantum battery driven by a coherent-state superposition
Brazilian Center for Physics Research（巴西物理研究中心）；Federal University of Rio Grande do Norte（北里奥格兰德联邦大学）；International Institute of Physics, Federal University of Rio Grande do Norte（北里奥格兰德联邦大学国际物理研究所）；Federal University of Paraná（巴拉那联邦大学）；State University of Santa Cruz（圣克鲁斯州立大学）
该研究建立了相干态叠加驱动的玻色子量子电池中可提取功与纠缠的直接联系，揭示了功损失由充电器-电池纠缠决定，并展示了多体关联的再分布及全局与局部功提取的区别。
2026-09-23 quant-ph
Quantum conformal symmetries for spacetimes in superposition
本文扩展量子参考系形式体系，利用量子共形变换群构造显式算子，将叠加时空上的 Klein-Gordon 场映射为 Minkowski 背景上的质量叠加场，提出量子共形不变性并揭示粒子产生等新效应。
2024-12-02 gr-qc hep-th quant-ph
Ultrafast Quantum-path Interferometry Revealing the Generation Process of Coherent Phonons
光学双脉冲泵浦主动地在大块固体中产生电子态和声子态的量子力学叠加。本文利用一对相对相位锁定的飞秒脉冲测量了n-GaAs的瞬态反射率，并发现了特征干涉条纹。理论计算表明，这是双脉冲激发所特有的量子路径干涉的结果。我们的观察表明，在n-GaAs中，即使光子能量位于不透明区，由于表面电荷场的作用，相干声子产生的途径也是在位移势下的脉冲受激喇曼散射。
2019-05-20 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph quant-ph
Quantum Auctions
我们提出了一个量子拍卖协议，使用叠加来表示出价和分布式搜索来识别赢家。测量最终的量子态给出拍卖结果，同时破坏叠加态。因此，未中标的投标永远不会公布。参与者可以使用纠缠来安排他们的出价之间的相关性，并确保这种纠缠不会被其他人观察到。该协议是有用的信息隐藏的应用程序，如合作伙伴招标与分配外部性或关注揭示投标偏好。该协议适用于各种拍卖类型，例如，第一或第二价格;以及涉及单个项目或任意项目束的拍卖（即，组合拍卖）。我们分析了一个密封的投标量子的简单情况下的量子协议的博弈论行为，并显示如何适当设计的绝热搜索减少投标人的可能性，以游戏拍卖。这个设计说明了激励而不是计算约束如何影响量子算法的选择。
2007-04-05 quant-ph
Nonlinear quantum evolution of a dissipative superconducting qubit
Washington University（华盛顿大学）；Indiana University Indianapolis（印第安纳大学印第安纳波利斯分校）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）
本研究针对后选择引发的非厄米量子动力学中叠加原理失效的问题，在超导transmon电路中通过实验结合理论，观测并量化了二能级子空间的线性性违反，证实了非厄米量子演化的非线性特性。
2025-10-29 quant-ph
Assessing Superposition-Targeted Coverage Criteria for Quantum Neural Networks
Kyushu University（九州大学）
本文提出面向叠加的覆盖标准用于评估QNN状态探索，通过实证研究验证其有效性及可扩展性，揭示了测试方法的潜力与局限性。
2026-01-09 cs.LG quant-ph
Identical damped harmonic oscillators described by coherent states
本文研究了无热噪声下服从马尔可夫主方程的量子阻尼谐振子，解析计算了单相干态及多态叠加在不同基下的量子相干性，并探讨了双振子系统中量子统计对单粒子相干性、联合探测概率及粒子均方分离的影响，发现了玻色子反聚束现象。
2023-01-31 quant-ph
Experimental Blueprint for Distinguishing Decoherence from Objective Collapse
Department of Physics, College of Science, Sultan Qaboos University（苏丹卡布斯大学理学院物理系）
本文提出了一种实验方法，通过悬浮光学机械平台和贝叶斯推断区分退相干与客观塌缩，以测试量子线性性。
2026-01-06 quant-ph
Quantum Rabi oscillations in coherent and in mesoscopic Schrödinger "cat" field states
单模相干光场中二能级系统的简单共振拉比振荡揭示了介观尺度下的复杂特征，即振荡的崩溃和复苏。利用慢圆形里德伯原子与超导微波腔的相互作用，我们在一个前所未有的相互作用时间和光子数范围内探索了这一现象。我们证明了有效的生产的“猫”状态，量子叠加的相干分量几乎相反的相位和大小的范围内的几十个光子。我们测量了它们的维格纳函数的切割，揭示了它们的量子相干性，并观察到它们的快速退相干。该实验为在腔和电路量子电动力学中快速产生和操纵非经典态开辟了广阔的前景。
2019-05-13 quant-ph
Generalized quantum interference of correlated photon pairs
几率幅之间的叠加性和不可逆性在观测关联光子的量子干涉效应中起着重要的作用。Hong-Ou-Mandel干涉和路径纠缠光子数态的干涉是量子信息技术中的一个重要研究课题。然而，一个完全广义的双光子量子干涉方案，考虑到Hong-Ou-Mandel方案和路径纠缠光子数态尚未提出。在这里，我们报告的广义双光子干涉的实验演示与Hong-Ou-Mandel效应的干涉特性和完全展开版本的路径纠缠光子数态使用光子对源，这是独立产生的自发参量下转换。我们的实验方案解释了双光子干涉条纹揭示在一个单一的干涉仪设置单和双光子相干特性。利用所提出的干涉测量，可以直接估计光子对源的联合光谱强度。
2015-03-30 quant-ph
Antibunched photons emitted by a quantum point contact out of equilibrium
出于对“GHz非经典光”的实验研究，我们确定了在狭窄的收缩中电流波动产生亚泊松辐射的条件。反聚束电子通常会产生聚束光子，因为相同的光子模式可以由独立于初始能量范围的电子衰变来填充。当衰减电子的初始能量范围受到限制时，光子反聚束在接近所施加电压V的频率处成为可能。利用传输矩阵的本征值T_n导出了在低于V的窄频率区间内光子反聚束的条件。这个条件在量子点接触中得到满足，其中只有一个T_n不同于0或1。光子统计是二项分布的叠加。
2004-07-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Experimental realization of deterministic and selective photon addition in a bosonic mode assisted by an ancillary qubit
本文在超导量子比特辅助下，于微波腔玻色模式中实验实现了光子数选择性的确定性光子添加操作，通过双光子跃迁实现相反光子宇称空间之间的相干单向映射，为玻色系统自主量子纠错及非幺正变换提供了新途径。
2025-03-28 quant-ph
Quantum walk on a square lattice with identical particles
本文研究二维量子行走中全同粒子统计性质对量子叠加、纠缠及热化抵抗能力的影响，发现费米子态在量子计量中更具优势，并探讨了集成光子电路实现方案。
2025-05-09 quant-ph
Environmental Quantum States Trigger Emission in Nonlinear Photonics
Institute of Theoretical Physics, School of Physics, Xi’an Jiaotong University（西安交通大学物理学院理论物理研究所）
研究提出触发发射机制，通过环境量子态调控发射器产生高度相关光子对，揭示非线性发射动态，并构建超位置态用于量子计算。
2026-04-17 quant-ph
Control of valence-electron motion in Xe cations using the stimulated-Raman-adiabatic-passage technique
University of Arizona（亚利桑那大学）
本文提出利用STIRAP技术控制氙离子价电子运动，通过量子态叠加调控实现超快电荷迁移，并结合阿秒光谱探测系统。
2026-01-13 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Optimal quantum metrology for two-photon absorption
研究单模量子光通过量子Fisher信息增强双光子吸收参数估计，发现优化离散变量量子态展现量子优势，且光子计数接近最优界限。
2023-11-21 quant-ph
Quantum Sensing of Antiferromagnetic Magnon Two-Mode Squeezed Vacuum
该研究提出利用自旋量子比特通过直接色散耦合传感反铁磁体的双模压缩真空基态，并借助量子比特光谱与驱动控制确定性生成磁振子对Fock态。
2024-05-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Reconstruction of non-classical cavity field states with snapshots of their decoherence
微观系统的状态编码了其完整的量子描述，从中推断出所有测量结果的概率。作为一个统计概念，状态不能从单个系统实现中获得。它可以通过对不同的实现进行测量，从副本的集合中重建。重建一组与环境隔离的囚禁粒子的态是研究量子到经典边界的重要步骤。虽然已经实现了捕获原子状态的重建，但用捕获的光子进行类似的实验是具有挑战性的，这需要腔体存储很长时间的光。在这里，我们报告了完整的重建和图形表示的各种辐射状态被困在一个腔中，其中几个光子生存足够长的时间来重复测量。通过原子一个接一个地穿过腔，从场中提取信息。我们展示了一个画廊的图片具有相干态，福克态与一个明确的光子数和薛定谔猫态，这是不同相位的相干态的叠加。这些态可以用它们在光子数基上的密度矩阵或它们的维格纳函数来等价地表示，维格纳函数是场的复振幅分布。准经典相干态具有高斯形的维格纳函数，而Fock和薛定谔猫维格纳函数显示振荡和负性，揭示量子干涉。腔阻尼引起退相干，这很快地洗掉维格纳函数振荡。我们观察到这一过程，并实现电影的退相干重建快照薛定谔猫态在连续的时间。
2008-09-05 quant-ph
Imaging transverse modes in a GHz surface acoustic wave cavity
本文提出一种基于光纤的扫描迈克尔逊干涉仪，结合外差电路，实现对 GHz 表面声波腔中横向模式的空间分辨成像，揭示了频率重叠的横向模式及其叠加现象。
2024-08-21 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Effects of Markovian noise and cavity disorders on the entanglement dynamics of double Jaynes-Cummings models
本文研究双Jaynes-Cummings模型在Markov噪声、玻璃态腔无序与非线性泵浦下的纠缠动力学，揭示ESD、恢复、单调衰减及特征抹平机制。
2025-09-30 quant-ph
Antiferromagnetic magnons as highly squeezed Fock states underlying quantum correlations
利用量子光学中双模压缩态的概念，我们给出了反铁磁基态和激发态的物理图象。在N{é}el有序组态上叠加的自旋翻转被限制在一个子晶格上，称为子晶格磁振子。我们发现，反铁磁自旋上的磁振子是由一个量子叠加态与$n+1$自旋上和$n$自旋下的亚晶格磁振子，因此是一个巨大的激发，尽管它的单位净自旋。因此，它的大的亚晶格自旋可以放大它与其他激发的耦合。采用冯诺伊曼熵作为一种措施，我们表明，反铁磁本征模表现出高度的纠缠之间的两个亚晶格，从而建立反铁磁水库强量子关联。基于这些新的见解，我们概述了利用强量子特性的反铁磁（压缩）磁振子的战略，并给出了一个直观的解释最近的实验和理论研究结果在反铁磁磁振子自旋电子学。
2019-11-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Performance of a two-mode coherent superposed channel in continuous-variable quantum teleportation
J. C. Bose University of Science and Technology, YMCA（印度耶梦加得科学和技术大学）
引入双模叠加算符构造双模相干叠加态，通过Wigner分布和Wigner对数负性研究其非经典性和非高斯性，并作为纠缠资源用于Braunstein-Kimble连续变量隐形传态，分析非经典性和非高斯性对保真度的影响，发现特定参数下保真度超过经典阈值。
2026-07-03 physics.optics quant-ph
Realizing Bloch Dynamics in a Low-Cost Electrically Driven Acoustic Two-Level System
本文在低成本电驱动声学二能级系统中实现布洛赫动力学，通过可编程时空调制演示拉比振荡等量子现象的经典类比，实现完整布洛赫球控制，并具备高保真瞬态声场整形能力。
2025-05-27 physics.app-ph quant-ph
Quantum Structure of Negation and Conjunction in Human Thought
Center Leo Apostel for Interdisciplinary Studies, Brussels Free University（布鲁塞尔自由大学列奥·阿波斯泰尔跨学科研究中心）；School of Management and IQSCS, University of Leicester（莱斯特大学管理学院和IQSCS）；Department of Mathematics, University of British Columbia, Okanagan Campus（不列颠哥伦比亚大学奥卡纳根校区数学系）；Instituto de Filosofía y Ciencias de la Complejidad (IFICC)（复杂性与哲学科学研究所）
我们分析在本文中收集的数据在一组实验中进行的人类受试者的自然概念的组合。我们通过测量样本列表中关于两个概念的成员权重来研究概念连接和否定的相互影响，例如，“水果”和“蔬菜”，以及它们的连词“水果和蔬菜”，还有它们的连词，当一个或两个概念被否定时，即“水果而不是蔬菜”，“不是水果和蔬菜”和“不是水果而不是蔬菜”。我们的研究结果锐化现有的分析概念组合，揭示系统和显着的偏离经典（模糊集）逻辑和概率论。而且，更重要的是，我们的结果提供了进一步的相当大的证据，我们的量子理论框架的有效性结合的两个概念。事实上，概念否定的表征自然地产生于我们的两扇区福克空间模型的一般假设，并且这种表征忠实地与收集的数据相一致。此外，我们发现了一个更大的偏离和先验的意想不到的经典性，这可以完全解释假设人类的推理是一个“涌现推理”和“逻辑推理”的叠加，这两个过程可以成功地表示在一个福克空间代数结构。
2015-03-14 cs.AI quant-ph
Graviton physics: Quantum field theory of gravitons, graviton noise and gravitational decoherence -- a concise tutorial
本教程简明介绍了引力子物理的三个核心主题：引力子的量子场论、早期宇宙产生的引力子噪声以及引力退相干，旨在帮助具备广义相对论、量子场论、量子信息或随机过程背景的研究者快速进入这些跨学科前沿领域。
2024-05-20 gr-qc hep-th quant-ph
