Perturbative expansions for the fidelities and spatially correlated dissipation of quantum bits
我们构造了一些普遍适用的短时微扰展开，如输入输出保真度，纠缠保真度和平均保真度。这些展开式的连续项产生涉及哈密顿量的连续幂的阻尼的特征时间。二阶结果，代表阻尼率的结晶，进行了广泛的讨论。作为这些展开式的一个有趣的应用，我们用它们来研究量子比特的空间相关耗散。耗散中的空间相关性由关联函数描述。导出了独立退相干和集体退相干的显式条件。
1998-02-02 quant-ph
Reducing spatially correlated noise and decoherence with quantum error correcting codes
结果表明，量子计算中的噪声过程可以用空间关联的消相干和耗散来描述。我们证明了传统的量子纠错码纠正单量子比特的错误是适用于减少空间相关噪声。
1998-11-22 quant-ph
Interplay and optimization of decoherence mechanisms in the optical control of spin quantum bits implemented on a semiconductor quantum dot
研究了环境对带电半导体量子点中单电子自旋光致转动的影响。我们分析了退相干机制所造成的动态晶格响应的电荷演化中诱导的三离子为基础的光学自旋控制方案。此外，我们研究了有限的trion寿命和不完善的幺正演化，如非共振激发和nonadiabaticity的驱动的效果。我们计算了InAs/GaAs量子点系统中自旋量子位操作的总误差，并讨论了针对不同贡献的可能优化。我们指出的参数，允许相干控制的自旋与一个单一的量子位门误差低至$10^{-4}$。
2009-04-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Efficient Schemes for Reducing Imperfect Collective Decoherences
我们提出的方案是有效的，当每对量子位经历一些不完美的集体退相干与不同的浴。在该方案中，每对量子比特首先在由两个量子比特组成的无消相干子空间中进行编码。量子芝诺效应减少了由缺陷产生的编码空间的泄漏。由缺陷产生的编码比特中的相位误差通过无消相干子空间与仅校正相位误差的三量子比特量子误差校正码或仅检测相位误差的两量子比特量子误差检测码（再次与量子芝诺效应相关联）的级联来减少。
2001-01-11 quant-ph
Decoherence-free manipulation of photonic memories for quantum computation
我们提出了一个构造任意量子线路的协议。量子比特（qubit）以单光子的偏振态编码。它们被存储在放置在光学腔中的空间分离的稠密介质中。特定的脉冲序列分别寻址存储介质，以编码量子位并实现一组通用的门。该协议避免了自发发射和腔体阻尼，是无消相干的。我们讨论了一个耦合方案的实验实现在氖原子。
2005-12-12 quant-ph
Quantum Noise, Bits and Jumps: Uncertainties, Decoherence, Trajectories and Filtering
结果表明，100年前以量子热噪声和量子自发跃迁统计形式出现的“老”量子力学的许多耗散现象，用75年前海森堡和薛定谔发现的“新”保守量子力学是无法解释的。这导致了许多量子悖论，在本文中重新考虑。由冯·诺依曼发起的量子测量理论的发展，表明了通过将动力学生成元的代数与实际可观测量的代数分离来解决这一解释危机的可能性。它表明，在这种方法中，量子因果关系可以恢复的形式，超选择规则的兼容性，过去的观测与潜在的未来。这个规则，连同确保历史一致性的测量的自相容性，被称为非破坏性原则。应用这种因果关系条件的形式的动态交换关系导致推导出广义冯诺依曼减少，usharp，瞬时，自发，甚至连续的时间。这给出了一个量子概率解，以动力学滤波方程的形式，解决了从薛定谔和玻尔开始的许多著名物理学家都没有成功解决的臭名昭著的测量问题。最简单的马尔可夫量子随机模型的连续时间测量涉及的边界值问题，在第二次量子化的输入“提供”波在一个额外的维度，和减少的代数的“实际”可观的阿贝尔子代数的输出波。
2005-12-22 quant-ph
All Optical Cellular Quantum Computer having Ancilla Bits for Operations in Each Cell
提出了一种在每个单元中包含一个量子比特和辅助比特的量子细胞网络。整个电路的工作只需要外部光脉冲序列的帮助。在操作中，一些辅助位被激活，并进行自主的单量子位和双量子位操作。在细胞的睡眠模式中，量子位的退相干小得可以忽略。由于一次最多只有两个单元是活动的，因此为了实际目的，相干性可以保持足够长的时间。还提出了一种使用量子点阵列的器件结构以及可能的操作和测量方案。
2000-02-29 quant-ph
Case Study of Decoherence Times of Transmon Qubit
本研究探讨了transmon qubit的拓扑结构，并通过数值方法计算了由噪声、磁通及临界电流噪声引起的退相干时间，以应对超导量子计算机中退相干时间过短的瓶颈。
2023-09-10 quant-ph
Decoherence Estimation of Superconducting Qubit
SMQS Group, Department of Electrical & Electronic Engineering, Ariel University（阿里埃尔大学电气与电子工程系SMQS小组）；School of Physics and Astronomy, Tel-Aviv University（特拉维夫大学物理与天文学学院）；Department of Physics, Ariel University（阿里埃尔大学物理系）
本研究针对超导量子比特的退相干问题，仅用Caldeira-Leggett电学模型分析其物理作用机制，得到Lindblad主方程所需的相干损耗速率，结果与实测强相关，还可推导仿真用电路特性。
2025-10-29 quant-ph
Correlated Errors in Quantum Error Corrections
我们表明，错误不会产生相关的量子比特不直接相互作用（或耦合到）彼此。一般来说，除了正在执行双量子位门操作的情况之外，假设这种无量子位相互作用条件。特别地，在集体退相干模型中满足无量子比特相互作用条件。因此，在集体退相干中误差不相关。因此，我们可以说，目前纠正单量子比特错误的量子纠错码将在大多数情况下工作，包括集体退相干。
2001-01-11 quant-ph
A Unified Picture of Decoherence Control
从能量守恒原理和禁戒跃迁的概念出发，从统一的角度讨论了量子器件中减小退相干的各种方法。最小退相干模型、“bang-bang”技术、Zeno效应和无退相干子空间和子系统作为特例进行了研究。
2005-03-09 quant-ph
Realization of decoherence-free subspace using Multiple-Quantum coherences
基于一维核磁共振谱不能分辨CH3自旋体系中的三个质子，而二维多量子核磁共振谱却能在一定程度上分辨这一事实，提出了一种二维核磁共振（NMR）方法来构造一个两逻辑量子比特的无消相干子空间（DFS）.我们使用四个有噪声的物理核自旋，包括CH3自旋系统中的三个质子和一个碳，来产生两个无消相干的逻辑量子比特。该方法充分利用了一维谱中不能利用的未寻址自旋。此外，我们已经通过实验证明了这种方法。我们的实验结果表明，我们的DFS可以防止更多类型的退相干比一个由四个噪声的物理量子位都具有不同的化学位移。更重要的是，这个想法可以为扩展量子比特系统提供新的见解，因为它有效地利用了磁等效核。
2004-10-25 quant-ph
Decoherence of quantum registers
我们考虑量子寄存器的退相干，它由量子比特近似周期性地位于空间。允许量子位的位置具有小的随机方差。我们导出了量子比特可以独立地被假设为消散的明确条件。在其他情况下，量子位是协同解相干的。我们描述了两种集体退相干。在每种情况下，提出了一个计划，以减少集体退相干。该方案通过将量子比特的输入状态编码成一些“子退相干”状态来操作。
1997-03-20 quant-ph
Quantum information with quantum-like bits
本文研究从经典同步系统中提炼类量子比特，提出构建同步网络协议，实现门操作，并展示非柯尔莫哥洛夫干涉特性，为多体经典系统上的类量子信息处理奠定基础。
2025-04-24 quant-ph
Decoherence and gate performance of coupled solid state qubits
固态量子比特是实现{ \em scalable}量子计算机的有希望的候选者。然而，由于固态系统的许多额外自由度，它们通常受到退相干的强烈限制。我们研究了一个系统的两个固态量子位耦合通过$σ_z^{(i)} \otimes σ_z^{(j)}$类型的耦合。这种设置对于{ \em pseudospin}固态量子比特（例如电荷或通量系统）是典型的。我们评估退相干特性和门品质因数的存在下，一个共同的和两个不相关的浴耦合到$σ_z$，分别。我们发现，在低温下，不相关的浴降低门质量更严重。特别是，我们表明，在公共浴槽的情况下，可以在非常低的温度下达到CPHASE门的最佳门性能，因为我们的耦合类型与去相干耦合互换，这使得这种类型的耦合与之前研究的方案相比具有吸引力使用$σ_y^{(i)} \otimes σ_y^{(j)}$耦合。虽然不太明显，但这一优势也适用于CNOT门。
2002-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Dephasing of quantum bits by a quasi-static mesoscopic environment
我们研究了强耦合到介观自旋浴和弱耦合到其他环境自由度的两态量子系统中的相干过程。我们的分析是专门针对理解固态量子比特的量子动力学，如半导体结构和超导岛中的电子自旋。在准静态浴中讨论了具有长相关时间的介观自由度（局部自由度，如核自旋和电荷陷阱）在量子比特相关退相中的作用。建立了一个同时描述慢介观浴和马尔可夫环境耦合的理论框架，研究了整个系统的退相和退相干性质.该模型被应用到几个具体的例子，直接相关的电流experiments。与实验的比较表明，这种准静态自由度在当前的量子比特实现中起着重要作用。考虑了几种减轻浴引起的误差的方法。
2006-03-21 quant-ph
On the number of representations providing noiseless subsystems
本文研究了有限维半单李代数等价表示集的组合结构。这是表象论中一个以前未解决的问题，也可以应用于理解量子退相干。我们证明了，对于足够高的维度的希尔伯特空间，消相干自由子空间存在的误差代数的几乎所有的表示。对于无退相干的子系统，我们绘制了函数$f_d(n)$，它是所有通过DF子系统保留$n$比特信息的$d$维量子系统的分数，并注意到该函数符合逆β分布。出现的数学工具包括来自经典数论的技术。
2005-11-16 quant-ph
Unification of different views of decoherence and discord
宏观行为，如缺乏干涉图案，已被归因于“退相干”，一个词有几个可能的定义，如（1）非对角密度矩阵元素的损失，（2）信息流到环境，（3）互补信息的损失，以及（4）在测量中产生纠缠的能力的损失。在这篇文章中，我们试图统一这些不同的定义，通过提供它们之间的一般定量联系，有效的所有有限维量子系统或量子过程。我们的结果最重要的应用是理解量子不和谐，量子系统之间的相关性的非经典性的措施。我们表明，一些流行的措施不和谐的措施，从净化系统中缺失的信息，从而量化的安全性，这可以说在操作方面的可扩展的安全位。研究结果也给出了一些构造不和谐测度的策略。
2012-03-23 quant-ph
Somewhere in the Universe: Where is the Information Stored When Histories Decohere?
我们调查的想法，退相干是与存储的信息有关的退相干系统在宇宙中的某个地方。将已知的历史消相干与记录存在性之间的联系从纯初态的情形推广到混合态。记录可能仍然存在，但必然是不完美的。我们制定了一个信息理论的猜想，由于环境的退相干：描述一组退相干的历史所需的位数近似等于在粗粒化过程中丢弃到环境中的信息位数。这个想法在一个简单的模型中得到了验证，该模型由一个耦合到只能存储一位信息的环境的粒子组成。我们研究了量子布朗运动模型中的退相干和信息存储。它示出的变量，自然的环境测量和存储信息的功能$x(t)$（描述粒子轨迹）的傅立叶分量。存储有关傅里叶模式的信息的记录是环境振子在最终时刻的位置和动量。即使环境中只有一个振荡器，退相干也是可能的。环境中的历史和记录的信息量根据我们的推测相加。这些结果给出了定量内容的想法，退相干是有关的“信息丢失”。
1999-07-26 gr-qc quant-ph
Cooperative loss and decoherence in quantum computation and commuication
研究了量子比特（两态量子系统）由于不可避免地耦合到同一环境而产生的损耗（振幅阻尼）和退相干（相位阻尼）中的合作效应。结果表明，在这种情况下，量子比特的耗散是相干的。特别是，对于一种特殊的输入态（称为相干保持态），其形式取决于耦合的类型，量子存储器中的损耗和退相干大大减少。基于这一现象，提出了一种将量子比特的一般输入态编码为相应的相干保持态的方案，以减少量子计算或通信中的合作损耗和退相干。
1997-01-16 quant-ph
Phonon-induced entanglement dynamics of two donor-based charge quantum bits
给出了一对施主电荷量子比特纠缠动力学的解析表达式。解纠缠是由半导体基质中声学声子的非共振散射引起的。根据我们的结果，一个相当不寻常的纠缠恢复发生依赖于量子位的几何配置。此外，对于大的时间，一个非零的稳态纠缠的预测。对于一个和两个初始激励的情况下，一个简单的动力学解释允许充分分析所观察到的动态。我们的结果还揭示了退纠缠率和施主间退相干率之间的直接关系。
2011-08-11 cond-mat.other quant-ph
Reducing phonon-induced decoherence in solid-state single-photon sources with cavity quantum electrodynamics
固态发射器是开发集成单光子源的优秀候选者。然而，声子通过零声子线的纯退相和声子辅助发射降低光子不可逆性。在这里，我们从理论和实验上研究了半导体量子点在微腔中发射的光子的不可逆性作为温度的函数。我们发现，一个大的耦合到一个高品质因数腔可以同时减少两个声子引起的退相干源的影响。它首先限制了纯退相对零声子线的影响，其不可逆性高于$97\%$直到$18$ K。此外，它有效地将声子边带重定向到零声子线，并带来了来自$87\%$的全发射光谱的不可分辨性（分别为）。$24\%$），无空腔效应，大于$99\%$（分别$76\%$）在$0$ K（分别$20$ K）。我们提供了最佳的腔设计，进一步减少声子诱导的退相干的指导方针。
2017-05-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
Reducing intrinsic decoherence in a superconducting circuit by quantum error detection
量子信息处理的一个基本挑战是减少环境引起的错误的影响。量子错误检测（QED）提供了一种处理这种错误的方法，其中当检测到错误时，错误被拒绝。在这里，我们展示了一个QED协议的基础上的量子un-collapsing的想法，使用这个协议来抑制能量弛豫由于环境中的三量子位超导电路。我们将量子信息编码在一个目标量子比特中，并使用另外两个量子比特来检测和拒绝由能量弛豫引起的错误。该协议将量子态的存储时间提高了大约三倍，代价是成功的概率降低。这构成了第一个基于算法的实验演示，以提高存储在量子位中的量子态的寿命。
2013-09-01 cond-mat.supr-con quant-ph
Optimal quantum codes for preventing collective amplitude damping
如果量子比特之间的偏离小于噪声场的有效波长，则集体退相干是可能的。退相干中的集体性有助于我们设计更有效的量子编码。提出了一类在零温度下防止集体振幅阻尼的最优量子码。结果表明，两个量子比特足以保护一个比特的量子信息，当$L$较大时，大约$L+ 1/2 \log_2((πL)/2)$量子比特足以保护$L$量子比特的量子信息.对于防止集体振幅阻尼，这些码比以前发现的量子纠错或避免码更有效。
1998-04-06 quant-ph
Entanglement decoherence in a gravitational well according to the event formalism
事件形式主义是量子场论的非线性扩展，旨在与广义相对论中出现的封闭的类时曲线兼容。虽然在平坦时空中简化为标准量子场论，但该形式主义导致了对弯曲空间中纠缠分布的可检验的不同预测。在本文中，我们介绍了一个更一般的版本的形式主义，并用它来分析的实用性，其预测在地球的引力井的实验测试。
2014-06-14 quant-ph
GHZ-Equivalent State Distribution in Quantum Networks: Reducing Decoherence and Quantum Resource Consumption
National Taichung University of Science and Technology（国立台中科技大学）
研究提出在基于中继器的量子网络中分布GHZ等效态的新方案，关注传输退相干。该方案能让远程用户共享图态用于多种量子通信协议，仅需O(N)个量子比特，结合线性缩放合并过程支持高效大规模图态分布，经模拟验证有效实用。
2026-07-21 cs.NI quant-ph
Multiple Particle Interference and Quantum Error Correction
多粒子干扰的概念进行了讨论，使用的见解提供的经典理论的纠错码。这就引出了量子通信信道或量子计算机中纠错的讨论。在量子制度的纠错方法，并评估其局限性。如果使用n个量子比特对K比特的量子信息进行编码，则量子信道可以从x个量子比特的任意退相干中恢复，其中K/n可以大于1-2 H（2x/n），但必须小于1 - 2 H（x/n）。这意味着退相干的指数减少，仅需要多项式增加计算资源。因此，量子计算可以在物理上现实的退相干水平的存在下没有错误。该方法还允许将量子通信与噪声和evesdropping（量子隐私放大）隔离。
1996-05-13 quant-ph
Nuclear spin qubits in a trapped-ion quantum computer
物理系统必须满足许多条件才有资格成为用于量子信息处理的有用量子比特（qubit），包括易于操作、长的退相干时间和高保真度读出操作。由于这些条件很难用单个系统来满足，因此可能需要组合不同的自由度。在这里，我们讨论了一个可能的系统，基于电子和核自旋自由度被困离子。核自旋产生长的退相干时间，而电子自旋在磁场梯度中提供有效的操纵，并且离子的光学跃迁确保选择性和有效的初始化和读出。
2009-04-26 quant-ph
Reducing decoherence in optical and spin transitions in rare-earth-ion doped materials
在许多重要的情况下，低温稀土离子掺杂系统中的主要失相机制是由于来自主晶体中的自旋的磁场波动。在其中转变具有零一阶塞曼（ZEFOZ）偏移的磁场下操作可以大大减少这种失相。在这里，我们确定的位置与零的一阶塞曼位移的过渡Pr3+：YAG中的光学跃迁和Er 3+：Y2SiO5中的自旋跃迁。ZEFOZ能够实现的长相干时间将使Pr3+：YAG成为实现腔QED强耦合机制的强候选者，并且将是在Er3+：Y2SiO5中创建长寿命电信波长量子存储器的重要一步。这项工作主要依赖于公布的自旋哈密顿参数，但拉曼外差光谱进行Pr3+：YAG测量的激发态的参数。
2012-03-22 physics.atom-ph quant-ph
Real-time adaptive estimation of decoherence timescales for a single qubit
本文提出一种基于解析更新规则的自适应多参数贝叶斯方法，利用先前实验信息实时估计单量子比特的退相干时间尺度和衰减指数，相比标准曲线拟合可将达到给定不确定度的时间最多减少一个数量级，并可通过灵敏度优化进一步提速约2倍。
2024-01-24 quant-ph
Decoherence in open Majorana systems
耦合到热浴导致存储的量子信息的退相干。对于高斯费米子系统，线性或高斯光学的费米子模拟，这些动力学可以通过系统的协方差矩阵的演化来优雅而有效地描述。以系统和浴是高斯费米子，我们观察到退相干发生的速率是独立的浴温度。此外，我们还考虑了一个弱耦合制度的动力学是马尔可夫。我们提出了一个微观推导马尔可夫主方程完全在语言的协方差矩阵，温度的独立性仍然明显。这与其他场景中看到的行为完全不同，例如费米子与玻色子浴相互作用时。我们的分析适用于许多马约拉纳费米子系统，已被誉为非常强大的，拓扑保护，量子比特。在这些系统中，有人声称，热退相干可以指数抑制降低温度，但我们发现高斯退相干不能冷却。
2015-07-01 quant-ph
Quantum hierarchic models for information processing
经典计算和量子计算都是通过比特寄存器来进行的。在纳米尺度下，量子点的量子涨落不仅会导致该比特的量子态退相干，而且会影响相邻比特的量子态，从而影响整个寄存器的状态。这就是为什么对每个比特的可靠单独访问的要求对小型化造成了限制，即限制了存储器容量和计算速度。在本文中，我们提出了一种算法的方法来解决这个问题，构建可靠的和紧凑的量子比特寄存器。我们建议对量子寄存器的状态进行分级访问，从整个寄存器的状态降到其部分的状态。该方法类似于量子小波变换，可应用于信息压缩、量子存储、量子计算等领域。
2012-03-16 quant-ph
Realistic lower bounds for the factorization time of large numbers on a quantum computer
我们研究了量子计算机分解一个给定数所需的时间T，它取决于表示这个数所需的比特数L。我们强调这样一个事实，即在大多数情况下，必须考虑到单个量子门的执行时间与计算中涉及的量子位的退相干时间有关。虽然这里只展示了特殊系统，但退相干和计算时间的这种相互依赖性似乎是当前许多量子计算机模型的限制，并导致计算时间T与L的比例比以前预期的要大得多。
1995-12-02 quant-ph
Oxide-Semiconductor Materials for Quantum Computation
可扩展的容错量子计算机架构需要在量子位退相干时间的一小部分内操作的量子门，并且在由退相干速率设置的带宽上具有高准确度。Si中的电子自旋量子比特是有希望的，因为长的退相干时间（~0.5 ms），但电子门控方案似乎仍然存在问题。氧化物-半导体异质结构具有使用铁电氧化物中的光学整流来精确电控制半导体中的栅极操作的潜力。可以使用现有技术实现对铁电体中的电极化的强度的精确（~80 dB）、局部（~10 nm）、动态（>THz）和可编程光学控制。光学技术还可用于量子计算机的快速初始化，以及用于提供初始化量子位的源以用于量子纠错。光学方法的优点将讨论的框架内提出的量子信息处理器使用铁电耦合的电子自旋和Ge量子点在Si。
2002-08-31 quant-ph
Quantum Search with Two-atom Collisions in Cavity QED
我们提出了一个利用腔量子电动力学实现两量子比特Grover量子搜索算法的方案。圆形里德伯原子被用作量子比特（qubit）。它们与非谐振腔的电磁场相互作用。量子门动力学由腔辅助碰撞提供，对退相干过程具有鲁棒性。我们提出了详细的程序和分析实验的可行性。
2002-03-29 quant-ph
Optimal control for maximally creating and maintaining a superposition state of a two-level system under the influence of Markovian decoherence
减少退相干是实现通用量子计算机的重要一步，超越了目前嘈杂的中间尺度量子计算机（NISQ）。为此，经常采用动态解耦（DD）方法，其中外部场被施加到量子位。我们数值研究DD使用两个级别的模型系统（量子比特）的影响下，马尔可夫退相干通过使用量子最优控制理论略有修改的设置，其中的物理目标是最大限度地创建和维持一个指定的叠加态在指定的控制周期。通过系统地改变失相、粒子数衰减、脉冲能量密度和控制周期等参数，并采用两种目标泛函，数值设计了最优脉冲。尽管由于退相干导致的纯度降低导致目标期望值的上限，即，饱和值，最佳成形脉冲通过逐渐创建目标叠加态以尽可能实现饱和值来有效地处理退相干。
2022-09-21 quant-ph
Reducing Quantum Errors and Improving Large Scale Quantum Cryptography
噪声给量子计算和量子密码学的实现带来了严重的困难。已经提出了几种方案来减少这个问题，主要集中在量子计算上。受量子密码学的启发，我们提出了一种利用$N$量子比特（$N=n^2$）对一个量子比特进行编码的编码方法，并利用$n$指数地减小了错误。我们的结果表明，在很长的距离上分发安全密钥，并保持量子态很长一段时间的可能性。它还提供了一种新的量子隐私放大，以对抗强大的对手。
1996-08-15 quant-ph
Frequency modulated pulses for quantum bits coupled to time-dependent baths
我们考虑了利用具有有限持续时间τ p的短脉冲对量子比特的相干控制。通过对脉冲进行整形，我们在脉冲期间将浴的动力学与量子比特的动力学微扰解耦。这种整形脉冲提供了对退相干鲁棒的单量子比特门，这对于量子信息处理是有用的。我们扩展以前的结果在两个方面：（i）我们处理频率调制脉冲和（ii）我们通过从时间无关浴分析时间依赖浴。给出了π脉冲和π/2脉冲的一阶和二阶解。它们在振幅调制难以实现的实验中很有用。
2012-02-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Decoherence of quantum registers
在一个相关的退相干模型中，预测了耦合到任意相干长度环境中的任意长度量子寄存器的动力学演化。报告了量子位（qubit）单独耦合到不同环境（“独立退相干”）和量子位集体与同一水库（“集体退相干”）相互作用的结果。在这两种情况下，明确的退相干函数导出任何数量的量子位。的寄存器的相干性的衰减强烈依赖于输入状态：我们表明，这种灵敏度是一个特性的$both$类型的耦合（集体和独立），而不仅仅是集体耦合，如前所述。一个非平凡的行为（“重相干”）被发现在非对角元素的衰减的约化密度矩阵在独立的退相干的特定情况下。我们的结果导致识别的消相干自由状态的集体消相干限制。这些状态属于系统希尔伯特空间的子空间，不会与环境纠缠，使它们成为“无噪声”量子码工程的理想元素。基于对寄存器密度矩阵的新动力学结果，我们还讨论了量子寄存器的退相干与计算复杂度之间的关系。
2001-12-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
The role of coherence during classical and quantum decoherence
用量子互信息$\mathcal{I}$来度量二体量子系统中的总关联，该互信息由量子不协调和经典关联组成。然而，量子信息的最新研究结果表明，作为总关联的一部分，相干性比不和谐性更普遍、更基本。相干性在量子资源理论中的作用值得研究。我们首先研究了量子不和谐和相干之间的关系，通过减少它们之间的差异。然后，我们考虑了非相干量子信道下的量子不和谐、经典关联和量子相干性的动力学行为。我们发现相干性表明了$t<\bar t$次的量子不和谐（经典关联）行为，同时也表明了$t>\bar t$次的经典关联（量子不和谐）的退相干性.相干冻结和衰减分别表示量子不协调和经典关联冻结和衰减。
2017-09-25 quant-ph
Decoherence times of universal two-qubit gates in the presence of broad-band noise
受控地产生两个量子比特的纠缠态是实现量子信息处理器的基本步骤。在纳米器件中，这种操作被固态环境抵消，其特征在于宽带和非单调功率谱，通常在低频为1/f。对于单量子比特门，由于作用在不同时间尺度上的波动而引起的非相干过程导致了特殊的短时间和长时间行为。马尔可夫噪声产生指数衰减与弛豫和退相干时间，T1和T2，简单地涉及到量子位环境耦合哈密顿量的对称性。在低频处具有1/f功率谱的噪声反而负责散焦过程和代数短时行为。在本文中，我们确定了相关的退相干时间的纠缠操作，由于不同的退相干通道起源于固态噪声。纠缠是量化的并发，我们评估采用多阶段的方法在一个分析的形式。确定了降低噪声源灵敏度的“最佳”操作条件。我们将此分析应用于超导\sqrt{i-SWAP}门的实验噪声谱。
2011-10-04 cond-mat.supr-con quant-ph
Efficiently estimating average fidelity of a quantum logic gate using few classical random bits
我们给出了三个新的算法，有效的就地估计，而不使用辅助量子比特，量子逻辑门的平均保真度的d维系统上使用的随机比特比已知的要少得多。以前的方法，有效地估计平均门保真度取代Haar随机酉在朴素估计算法的近似酉2-设计，并均匀和独立地采样。相比之下，在我们的第一个算法中，我们使用有限独立的伪随机发生器，一个强大的工具，从去随机化理论的近似酉2-设计均匀采样的酉。该算法使用的基本操作数与以前的有效算法相同，但随机位数要少得多。减少对经典随机比特的要求增加了估计的可靠性，因为高质量随机比特通常是昂贵的计算资源。我们的第二个有效的算法，基于一个4量子张量积扩展器，工程，如果门尺寸d是大的。它使用比第一算法更少的随机比特，并且具有额外的优点，即它只需要实现一个酉，而不是第一算法中近似2-设计的所有酉。我们的第三个有效的算法，基于一个l-量子张量积扩展适度大的值l，工程的所有值的参数。它使用比其他算法稍微多的随机位，但具有的优点是，它只需要实现少量的酉，而不是第一算法中的近似2-设计的所有酉。这一优势对于不久的将来的实验性实现具有重要意义。
2019-01-22 quant-ph
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。
2012-06-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
Universal quantum control of two-electron spin quantum bits using dynamic nuclear polarization
量子计算的一个基本要求是以比量子比特的退相干速率快得多的速率执行量子比特的通用操作。最近，快速门操作已经在由两个电子自旋组成的逻辑自旋量子比特中得到了证明，其中两个电子的快速交换允许围绕量子比特的一个轴的电可控旋转。然而，量子比特的通用控制需要围绕至少两个轴的任意旋转。在这里，我们表明，通过使每个电子自旋不同幅度的磁场，我们实现了纳秒操作时间的双电子逻辑自旋量子比特的全量子控制。使用单个装置，产生几百毫特斯拉的磁场梯度，并使用下面的Ga和As核的动态核极化来维持。然后，使用量子态层析成像证明了双电子量子比特的通用控制。所提出的技术提供了一个基础和潜在的多个量子位操作的门时间，接近量子纠错所需的阈值。
2010-09-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Decoherence across phase-space scales: From compass states to general quantum states
School of Physics, Anhui University（安徽大学物理学院）；School of Physics and Technology, Nantong University（南通大学物理与信息技术学院）；Department of Physics, Zhejiang Normal University（浙江师范大学物理系）；Department of Physics, Jiangsu University（江苏大学物理系）
研究量子系统与热库相互作用时，相空间特征尺度对退相干速率的影响，发现更小尺度的特征退相干更快。
2026-06-03 quant-ph
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。
2020-03-30 physics.atom-ph quant-ph
Enhancing the Coherence of Superconducting Quantum Bits with Electric Fields
在使量子计算机成为现实的努力中，集成超导电路已成为一种有前途的架构。这种方法的主要挑战是源于量子位电极界面处的伪原子隧穿缺陷的退相干，其可以从量子位的振荡电场共振吸收能量并减少量子位的能量弛豫时间$T_1$。在这里，我们表明，量子比特的相干性可以通过使用施加的DC-电场远离量子比特共振调谐占主导地位的缺陷来改善。我们展示了一种方法，优化施加的场偏置，并提高了30分钟的平均量子位$T_1$的时间由23\%。我们还讨论了如何在超导量子处理器中实现局部栅电极，以实现单个量子比特的同时原位相干优化。
2023-03-30 cond-mat.supr-con quant-ph
Modular Entanglement of Atomic Qubits using both Photons and Phonons
量子纠缠是量子信息科学应用背后的核心资源，从量子计算机和复杂量子系统的模拟器到计量学和安全通信。所有这些应用都需要对量子比特（qubit）的大型网络进行量子控制，以实现传统设备的增益和加速。然而，随着系统尺寸的增长，传播量子纠缠通常变得困难或不可能，这是由于量子比特之间连接的复杂性和与环境的耦合增加而不可避免地产生退相干。在这里，我们展示了一个模块化的方法来缩放纠缠的第一步，通过利用一个层次的量子总线上存储在两个远程离子阱模块的三个原子离子量子位的集合。模块内的纠缠是通过声子的确定性近场相互作用实现的，模块之间的远程纠缠是通过光子的概率相互作用实现的。这个最小的系统使我们能够解决多总线纠缠的同步和可扩展性方面的一般问题，同时为模块化大规模量子计算机架构指明了方向，该架构有望减少光谱拥挤和退相干。我们产生这种模块纠缠比观察到的量子比特退相干速率更快，因此系统可以通过添加更多的模块扩展到更大的维度。
2014-03-14 quant-ph
Resolving the positions of defects in superconducting quantum bits
固态量子相干器件正在迅速发展。例如，超导电路已经被用于演示包含几十个量子比特的原型量子处理器。这一发展还揭示了这种器件中的退相干和能量损失的主要部分源于寄生材料缺陷的浴。然而，无论是缺陷的微观结构，也不了解它们在样品制造过程中出现的机制。在这里，我们提出了一种技术，以获得相对于量子位电路的薄膜边缘的缺陷的位置上的信息。缺陷的共振频率通过将量子位样本暴露于由芯片周围的电极产生的电场来调谐。通过确定每个电极的缺陷的耦合强度，并将其与场分布的模拟进行比较，我们获得了缺陷位于哪个位置和哪个界面的概率。这种方法适用于各种量子位类型的现有样本，而无需进一步的片上设计更改。它提供了一个有价值的工具，以改善材料质量和纳米制造过程，朝着更相干的量子线路。
2020-03-11 cond-mat.mes-hall physics.ins-det quant-ph
Low-decoherence flux qubit
通量量子比特在简并点处可以具有相对长的退相干时间，但是远离该点，退相干时间通过退相而大大减少。这限制了磁通量子比特的实际应用。在这里，我们提出了一种新的量子位设计修改，从常用的通量量子位，通过引入一个额外的电容并联到较小的约瑟夫森结（JJ）的环路。我们的研究结果表明，噪声的影响可以得到很大的抑制，特别是远离简并点，通过降低耦合能量的JJ和增加并联电容。这种并联电容提供了一种改进量子位的新方法。
2007-05-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Aspects of quantum coherence in the optical Bloch equations
在光学布洛赫方程的相干性和退相干方面进行了分析。通过用另一种形式重写解析解，我们能够强调一些不寻常的特征：（a）尽管浴的马尔可夫性质，但在长时间内的相干性可以保持;（b）系统中的长时间渐近相干度与水平布居的渐近差异交织在一起;（c）当系统存在外场时，传统的布居弛豫和退相干时间$T_1$和$T_2$失去其意义，并被更一般的总时间尺度所取代;（d）增加由拉比频率$Ω$量化的场强，增加了退相干速率，而不是如人们所期望的那样减少它;以及（e）当系统参数满足$Ω^2 = 1/(T_1 T_2)$时，达到最大渐近相干。
2006-04-12 quant-ph
Encoded Recoupling and Decoupling: An Alternative to Quantum Error Correcting Codes, Applied to Trapped Ion Quantum Computation
最近发展的一种消除量子计算机中的退相干和设计约束的理论，"编码重耦合和重耦合“，被证明与一种有希望的实现可扩展离子阱量子计算的体系结构的建议完全兼容[D. Kielpinski等人，Nature 417，709（2002）]。逻辑量子比特被编码成离子对。逻辑门的实现使用索伦森-莫尔默（SM）计划适用于对离子的时间。编码提供了对集体失相的连续保护。也使用SM方案直接实现到编码量子位的解耦脉冲能够进一步减少量子位退相干的各种其他来源，例如由于差分退相和由于退相干振动模式。在去耦方案中使用相对慢的SM脉冲淬灭退相干的后一个源的可行性如下从所观察到的振动浴的1/f光谱。
2002-11-15 quant-ph
Controlling Spin Qubits in Quantum Dots
我们回顾了自旋电子学在量子计算中的进展，其中量子比特（qubit）是用电子自旋实现的。我们计算了耦合量子点的交换相互作用，并给出了实验，其中交换耦合是通过传输来测量的。然后，单自旋点上的实验进行了描述，其中长自旋弛豫时间，在毫秒的顺序，观察。我们认为自旋轨道相互作用的自旋退相干的来源，从理论上发现，也长的退相干时间预期。此外，我们描述了使用量子点的自旋过滤的概念，并显示成功的实验数据。我们还展示了自旋量子位的读出方案的实现，并定义了如何以高精度测量量子位。然后，我们提出了新的实验，其中自旋退相干时间和拉比振荡的单电子可以通过量子点的电荷输运测量。最后，这些研究成果在传统信息处理和量子信息处理方面都有着广阔的应用前景。
2004-09-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Environment-Assisted Decoherence Suppression of Optical Non-Gaussian States
The University of Tokyo（东京大学）；NTT, Inc.（日本电信电话株式会社）；National Institute of Information and Communications Technology（信息通信研究机构）
本文提出一种仅需高斯操作的方案，通过注入压缩真空态并利用环境监测实现反馈，有效抑制光损耗诱导的去相干，提升非高斯态的保真度和Wigner负性。
2026-04-08 quant-ph
