Weak Measurement and Feedback in Superconducting Quantum Circuits
我们描述了弱量子测量在超导量子比特的实现，特别关注电路量子电动力学架构中的transmon型器件。为了访问该机制，平均用单个微波光子探测读出腔。这种低电平信号的检测使用近量子噪声限制的超导参量放大器。弱测量产生关于量子态的部分信息，并且相应地不将量子比特完全投影到本征态中。因此，我们使用测量记录在给定时间顺序地重建量子态，产生量子轨迹，或者关闭直接量子反馈回路，无限期地稳定拉比振荡。
2015-07-28 quant-ph
Locally optimal measurement-based quantum feedback with application to multi-qubit entanglement generation
我们提出了一种基于测量的量子反馈的一般方法，该方法采用比例和基于量子态（PaQS）的反馈分量来获得局部最优协议。为了证明该方法的力量，我们首先表明，它再现了许多已知的反馈协议，然后将其应用于生成多体纠缠，重点是远程纠缠，这需要空间本地反馈哈密顿量。测量和反馈算子的对称性是构建有效协议的关键。结果表明，在理想的测量效率下，在非马尔可夫反馈控制方案下，纠缠态的保真度接近于1，而通过对系综平均态的反馈幺正进行优化而得到的马尔可夫方案，纠缠态的保真度仍在94%以上.将PaQS方法应用于N比特W态、一般Dicke态和GHZ态的产生表明，在某些情况下，可以高效地产生具有高保真度的纠缠态，最高可达N = 100。
2020-09-22 quant-ph
Constant-Depth Quantum Circuits for Arbitrary Quantum State Preparation via Measurement and Feedback
针对量子电路深度受相干时间和操作误差限制的问题，该研究提出基于测量与反馈的框架，实现任意量子态的恒定深度制备，打破线性深度下界，为通用量子电路压缩提供新路径。
2025-03-20 quant-ph
Coherent vs. measurement-based feedback for controlling a single qubit
我们比较了连续相干反馈的性能，使用一个理想的单量子位控制器，连续测量为基础的反馈控制一个量子位的状态的任务。在这里，基本的动力学资源是通过系统可观察性将系统耦合到行波场（例如，传输线）的能力，并且基本限制是可用于这种耦合的最大速率。我们专注于问题的最佳实现控制给定的理想控制器。为了得到一个公平的比较，我们承认，在基于测量的控制中涉及的放大允许控制器使用宏观场来向系统施加反馈力，所以很自然地允许这些反馈力比介观耦合到传输线大得多，介观耦合到介观控制器以进行相干控制。有趣的是，我们的数值结果表明，在上述平台的比较，相干反馈是能够完全匹配的性能基于测量的反馈给定的理想控制器。我们还讨论了相干反馈网络的各种性质和控制机制。
2016-06-21 quant-ph
Tomography of a Feedback Measurement with Photon Detection
量子测量对量子信息科学的基础和实际应用都是必不可少的。在量子测量的许多可能的模型中，动态更新其物理结构的反馈测量由于其灵活性而非常有趣，这使得能够实现否则可能难以实现的宽范围的测量。在这里，我们调查的检测器断层扫描的测量组成的位移操作结合光子检测，然后由一个实时的反馈操作。我们设计了一种用于区分真空态和单光子态（单轨量子比特）的叠加态的测量方法，发现该方法能以96%的确定性区分叠加态.这种反馈控制的光子计数器将有助于实现单轨道量子比特的量子信息协议以及某些纠缠态的非定域性测试。
2020-02-22 quant-ph
Weak measurement and control of entanglement generation
在本文中，我们展示了如何弱联合测量和本地反馈可以用来控制两个量子比特之间的纠缠产生。为了做到这一点，我们利用一个消相干自由子空间（DFS）。弱测量和反馈可以用来驱动系统迅速进入这个子空间。一旦进入子空间，反馈可以快速产生纠缠，或者动态地关闭纠缠产生。在弱测量的背景下，我们还考虑了净化和产生纠缠之间的一些差异。
2008-01-28 quant-ph
Feedback Policies for Measurement-based Quantum State Manipulation
在这篇论文中，我们提出了一种反馈设计，通过执行顺序测量来操纵一个量子态到一个目标态。根据Belavkin的量子反馈控制理论，对于一组给定的（投影或非投影）测量和给定的时间范围，我们发现，找到测量选择策略，最大限度地提高成功的状态操纵的概率是一个最优控制问题的受控马尔可夫过程。最优策略是马尔可夫的，可以用动态规划求解。数值算例表明，与不考虑反馈的经典方案相比，利用反馈信息显著提高了方案的成功概率。我们还考虑了其他目标泛函，包括最大化的期望保真度的目标状态，以及最小化的预期到达时间。并讨论了这些目标之间的联系和区别。
2014-10-24 quant-ph
Experimental feedback control of quantum systems using weak measurements
新兴的量子控制领域的一个目标是开发量子技术在存在噪声的情况下稳健运行的方法。核心问题是关于量子系统的可用信息的基本限制以及它们在测量过程中遭受的干扰。在一个简单的量子控制方案的背景下-稳定的非正交状态的量子比特对退相-我们实验探索使用弱测量反馈控制。我们发现，尽管实施它们有内在的困难，但弱测量使我们能够在实践中更好地控制量子位，甚至比没有它们的理论可能性更好。我们的工作表明，这些更一般的量子测量可以在量子系统的反馈控制中发挥重要作用。
2010-03-01 quant-ph
Appearance and disappearance of quantum correlations in measurement-based feedback control of a mechanical oscillator
不精确和反作用之间的量子相关性是连续线性测量的标志。在这里，我们研究如何测量为基础的反馈可以用来提高量子关联的可见性，由于激光场与纳米光学机械系统的相互作用。由于辐射压力量子涨落，由米激光器赋予的反作用引起其相位和振幅求积之间的相关性。在实验中观察到这些量子相关性，在零差测量中作为真空水平以下的米场波动的压缩，以及在外差测量中作为边带不对称性，证明了这两种现象的共同起源。我们表明，量子反馈，即反馈，抑制测量反作用，可以用来增加边带不对称比的可见性。相比之下，通过在噪声压制的状态下操作反馈回路，其中回路内光电流方差被减小到真空水平以下，边带不对称性的可见性被减小。这是由于零差检测器中的真空噪声引起的反馈反作用。这些实验证明了基于测量的反馈作为操纵量子关联的工具的可能性和基本限制。
2016-07-28 quant-ph
The Quantum Theory of MIMO Markovian Feedback with Diffusive Measurements
MIMO（multiple-input multiple-output）是单输入单输出（single-input single-output，SISO）结果丰富的数学结构和实际应用，一直受到反馈控制工程师的关注。量子反馈控制中的一个突出问题是Wiseman和Milburn [Phys. Rev. Lett. { \bf 70}，548（1993）]到多个输入和多个输出。在这里，我们推广的SISO零差介导的反馈理论，允许多个输入，多个输出，和\emph{arbitrary}扩散量子测量。因此，我们得到了一个MIMO框架，类似于SISO理论，其额外的数学结构是突出的向量算子代数的广泛使用。
2011-02-24 quant-ph
Unconditional mechanical squeezing via back-action evading measurements and non-optimal feedback control
机械谐振器的反作用规避（BAE）测量，通过连续监测一个单一的正交运动，可以实现精度低于零点的不确定性。当这种情况发生时，测量使谐振器处于量子压缩状态。然而，如此产生的压缩态取决于测量结果，而对于大多数应用，期望具有确定性，即，无条件的压缩态，具有所需的性质。在这项工作中，我们应用反馈控制，以实现确定性操纵的机械压缩的光学机械系统进行连续的BAE测量。我们详细研究了两种策略，直接（马尔可夫）和基于状态的（贝叶斯）反馈。我们表明，两者都能够实现最佳性能，即，由反馈回路增加的消失的噪声。此外，即使当反馈被限制为随时间变化的机械力（实验友好的情况下），并考虑一个不完美的BAE制度，随后的非最佳反馈可能仍然获得显着量的挤压。特别是，我们表明，贝叶斯反馈控制是几乎最佳的宽范围的边带分辨率。我们的分析是直接相关的超灵敏测量和量子态工程的国家的最先进的光机设备。
2021-02-24 quant-ph
Quantum measurement feedback models of friction beyond the diffusive limit and their connection to collapse models
本文提出一类基于量子测量反馈的摩擦主方程蓝图，证明线性摩擦可等价表示为带压缩和位移反馈的随机位置测量平均，并将其与耗散连续自发局域化坍缩模型及多粒子推广联系起来。
2023-04-12 quant-ph
The Second Law of Thermodynamics and Quantum Feedback Control: Maxwell's Demon with Weak Measurements
最近Sagawa和Ueda [Phys. Rev. Lett. 100，080403（2008）]导出了可以使用反馈控制从量子系统中提取的功的界限。他们留下了一个问题，即控制器所能进行的每一次测量是否都能达到这个界限。我们表明，它可以，这是直接从最近的工作麦克斯韦的恶魔由Alicki等人[开放系统。戴纳姆11，205（2004）]，用于离散和连续反馈控制。我们的分析还表明，裸露的，有效的测量总是做非负功的系统在平衡状态下，但不增加热量。
2009-08-05 quant-ph
Unconditional quantum-noise suppression via measurement-based quantum feedback
我们证明了无条件的量子噪声抑制集体自旋系统的反馈控制的基础上，量子非爆破测量（QNDM）。我们对$3.7\times 10^5$激光冷却的~（171）Yb原子在自旋为1/2的基态进行了散粒噪声限制下的集体自旋测量。两个连续QNDM之间的相关性指示以条件方式的$-0.80^{+0.11}_{-0.12}\,\mathrm{dB}$量子噪声抑制。我们的反馈控制成功地将有条件的量子噪声抑制转换为无条件的量子噪声抑制，而没有显着的噪声损失
2013-04-18 quant-ph
Continuous decomposition of quantum measurements via qubit probe feedback
已知任何两个结果的量子测量都可以通过反馈回路被分解为一个连续的随机过程。在这篇文章中，我们描述了这些分解是可能的，当反馈回路的每次迭代由与探针系统的相互作用引起的弱测量组成。我们限制自己的情况下，当探针是一个量子比特和探针和系统之间的相互作用哈密顿量是常数。我们发现，即使有能力在整个连续分解过程中执行任意单一脉冲，只有两个不同的奇异值的广义测量是可以实现的。然而，这足以使用量子位探针和简单的相互作用哈密顿量来分解广义量子位测量。
2014-06-19 quant-ph
Precise quantum control via unsharp measurements and feedback operations
本文提出了一种利用序贯非锐化测量和酉反馈操作消除噪声对系统动力学影响的方法。在系统演化过程中周期性地进行非锐化测量，而反馈操作则根据精确（无噪声）动力学状态及其相应的测量后状态的密度矩阵的本征态来设计。作为说明性的例子，我们表明，由静态和非静态噪声引起的动态轨迹误差被成功地消除在典型的两电平和多电平系统，即，可以保持高保真度的量子动力学。此外，我们还讨论了噪声强度和测量强度对精确量子控制程度的影响。最重要的是，测量反馈方案是相当普遍的，因为它可以应用于任何维度系统的精确量子控制。因此，它自然在量子信息处理中得到广泛的应用。
2018-09-18 quant-ph
A Quantum Model for Coherent Ising Machines: Discrete-time Measurement Feedback Formulation
近年来，相干伊辛机（CIM）作为一种简并光学参量振荡器（DOPO）网络被用来解决伊辛组合优化问题。我们制定了一个理论模型的CIM与离散时间测量反馈过程，并进行数值模拟的最简单的网络，由两个简并的光参量振荡器脉冲与反铁磁相互耦合。我们评估在优化过程中存在的量子相干性的程度。
2017-09-27 quant-ph
Quantum feedback for measurement and control
在本科阶段引入的标准量子形式主义将测量视为瞬时坍缩。然而，在现实中，没有任何物理过程可以发生在一个真正的无穷小的时间间隔。对开放量子系统的更精细的研究导致了连续测量和量子轨道的理论，其中波函数坍缩发生在与相互作用相关的有限时间尺度上。在这种形式主义中，可以提出许多新的问题，这些问题在更基本的测量模型中是微不足道的，甚至是定义不清的。在这篇论文中，我们从理论上和实验上研究了当实验装置可以解决测量的连续动态时，会产生什么样的新功能。从理论上讲，我们表明，当一个人可以在测量过程的时间尺度上进行反馈操作，由此产生的工具提供了显着更多的控制纠缠的产生，并在某些设置可以最佳地产生它。我们得到这些结果使用一种新的形式主义，其中包括最知名的量子反馈协议。在实验上，我们表明，连续测量可以观察到一个系统的动态进行同步非对易测量，这提供了一个重新解释的海森堡不确定原理。最后，我们结合量子反馈的理论重点与超导电路的实验能力，实现反馈控制的量子放大器。由此产生的系统能够进行自适应测量，我们使用它来执行第一个典型的相位测量。
2020-04-21 quant-ph
Time-delayed quantum feedback and incomplete decoherence suppression with no-knowledge measurement
无知识量子反馈是由Szigeti等人提出的，物理修订版信函113，020407（2014），作为用于开放量子系统的退相干抑制的基于测量的反馈协议。该协议通过连续测量环境噪声并对系统进行反馈控制，可以完全逆转测量反作用，从而抑制系统的退相干。然而，完全消相干消除仅示出了瞬时反馈，这在实际实验中是不切实际的。因此，在这项工作中，我们推广了原来的工作，并探讨如何退相干抑制可以退化不可避免的延迟时间，通过分析非马尔可夫平均动力学。我们提出的平均动力学的解析表达式和数值分析的延迟反馈的相干驱动的两能级系统，耦合到玻色子浴通过厄米耦合算子的影响。我们还发现，当量子比特的幺正动力学不与测量和反馈控制交换时，退相干速率可以被抑制或放大，这取决于延迟时间。
2021-02-16 quant-ph
Optimal measurement-based feedback control for a single qubit: a candidate protocol
通过连续测量的量子系统的反馈控制涉及复杂的非线性动力学。除了在非常特殊的情况下，即使对于单个量子比特，最佳反馈协议也是未知的。甚至不存在直观的候选人来选择测量基，这是量子比特反馈控制中的主要非平凡成分。在这里，我们提出了一系列的参数，建议一个特定的形式，为广泛的一类噪声源的制度，良好的控制的最佳协议。这种状态被定义为控制足够强以保持系统接近期望状态的状态。在这种形式的假设下，可以通过数值搜索来确定剩余的参数。其结果是一个非平凡的反馈协议有效的所有反馈强度在良好的控制制度。我们推测，该协议是最佳的领导秩序在小参数，定义这个政权。该协议可以相对简单地描述，并且作为一个显著的特征，包含作为反馈强度的函数的不连续性。
2014-07-30 quant-ph
Squeezing and measurement of a mechanical quadrature via PID feedback
University of Jyväskylä（于韦斯屈莱大学）
本文研究了PID反馈在量子系统中对机械四阶振幅和压缩的瞬态与稳态行为的影响，展示了导数反馈对条件和非条件压缩的作用，并演示了如何利用反馈使机械四阶跟踪参考信号，为提高量子态控制和测量精度提供新途径。
2026-04-17 quant-ph
Continuous measurement feedback control of a Bose-Einstein condensate using phase contrast imaging
本文研究了在非破坏性成像连续测量下，约束在谐波阱中的玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）的反馈控制理论。一个过滤理论的方法是用来推导出一个随机主方程（SME）的系统从一般的哈密顿系统浴耦合的基础上。在单原子极限下的数值解表明，最终的稳态能量依赖于测量强度、光子动能与原子动能的比值以及反馈强度。模拟表明，对于弱的测量强度，反馈可以用来克服由光的光的散射引入的加热，从而允许原子被驱动向基态。
2009-08-07 quant-ph
Learning Feedback Mechanisms for Measurement-Based Variational Quantum State Preparation
提出一种结合测量与反馈的自学习变分量子电路协议，通过调整参数更新和辅助正则化克服局部极小值，实现了高保真度量子态制备并展现出良好的可扩展性。
2025-07-06 quant-ph
What is the optimal way to prepare a Bell state using measurement and feedback?
最近的工作表明，使用量子反馈可以显着提高基于测量的远程纠缠生成的速度和成功率，但通常不知道什么反馈协议最适合这些任务。在这里，我们考虑两种常见的测量，能够投射到成对纠缠态，即两个量子比特的半奇偶和全奇偶测量，并在每种情况下确定一个全局最优的协议产生的纠缠。对于半奇偶校验测量，我们重新推导出以前描述的协议使用更一般的方法，并证明它是全局最优的几个数字的优点，包括最大的并发或保真度，和最小的时间，以达到指定的并发或保真度。对于全宇称测量，我们导出了一个与（C。Hill，J.Ralph，Phys.Rev.A77，014305（2008）），然后将状态的并发的动力学映射到有效量子位的Bloch向量长度。这个映射使我们能够证明几个最优结果的反馈协议与全奇偶校验测量。我们进一步表明，我们的全奇偶校验协议最佳地从一个量子比特到其他所有基于测量的方案之间的纠缠转移。这里开发的方法将是有用的，用于导出反馈协议，并确定在许多其他量子系统的测量和幺正操作的最优性能。
2017-07-14 quant-ph
Continuous measurements for control of superconducting quantum circuits
在过去的二十年里，量子技术的发展已经在许多量子系统中开辟了道路，如冷原子，囚禁离子，腔量子电动力学（QED）和电路QED。然而，量子态对测量和退相干效应的脆弱性仍然是量子技术中最大的挑战之一。这条路径中的一个必要能力是量子反馈，因为它增强了控制的可能性，并允许通过量子纠错延长相干时间。虽然在实验或过程中，一次又一次地改变参数可以被认为是反馈，但量子力学也允许在测量过程本身中执行反馈操作的有趣可能性。这种更广泛的测量方法导致了弱测量，量子轨道和许多类型的反馈的概念，没有经典的类似物。这些类型的过程是本次审查的主要重点。我们在电路QED的背景下引入量子反馈的概念，电路QED是一个在量子反馈和技术方面具有重要潜力的实验平台。然后，我们讨论几个实验，看看他们如何阐明连续测量和反馈的概念。最后，我们概述了相干反馈，应用容错纠错。
2020-09-15 quant-ph
Measurement-based Feedback Control of a Quantum System in a Harmonic Potential
我们提出了一个基于测量的反馈控制的单量子粒子在一个空间维度。连续监测粒子的位置和动量的任意线性组合，并使用与测量信号成比例的反馈来控制系统。我们导出了反馈主方程，并讨论了计算任意势的稳态解的一般方法。对于一个量子谐振子或自由粒子，我们表明，它是可能的冷却和限制系统使用反馈，同时阻尼测量的可观测和共轭动量，以及补偿噪声引入的测量。此外，我们证明了适当的反馈增加了一个二次项在测量的观测系统的哈密顿量。对于谐波势的特殊情况，我们描述了可以冷却到基态的系统的精确动力学。此外，我们提供了一个参数的可能性冷却系统与任意电位的测量是足够强大的局部化的粒子的间隔小于特征长度尺度的潜力。
2022-12-23 quant-ph
Quantum simulations based on measurements and feedback control
我们提出了一个基于光子探测反馈回路的腔中原子量子模拟方案，该方案只需要线性光学元件。原子可以单独存储，而不需要直接相互作用。该方案能够模拟任何时间演化，其可以被写为两个量子比特哈密顿量的总和，例如，任何相邻的相互作用。它也可以被制成对光子损失鲁棒的。
2008-11-12 quant-ph
Optimality of feedback control for qubit purification under inefficient measurement
量子系统可以被纯化，即，如果在测量过程中应用反馈操作，则投影到纯状态的速度更快。然而，现有的研究结果表明，这种增强只有在测量效率超过0.5时才有可能，这在实验上是难以实现的。我们解决的任务，找到全局最优的反馈控制净化一个量子比特的测量效率低下的存在。我们使用Bloch向量长度，一个比纯度更物理和实用的量，来评估状态的质量，并采用向后迭代算法来找到全局最优策略。我们的研究结果表明，量子效率远低于0.5，这打开了在现有系统中的实验实施的可能性，可加速。
2019-10-06 quant-ph
Quantum learning by measurement and feedback
我们提出了一种量子计算的方法，其中量子门强度由量子自由度参数化，并且量子计算机执行所需任务的能力被监控，并通过耦合强度参数的连续反馈修改来逐步改进。我们的建议旨在实验实施，可扩展到计算问题太大，理论上模拟，我们证明了我们的建议与模拟搜索和因子分解算法的可行性。
2009-02-12 quant-ph
Measurement and feedback for cooling heavy levitated particles in low frequency traps
我们考虑一个可能的路线，基态冷却的悬浮纳米粒子，磁捕获的强永磁体，使用测量和反馈的组合。该系统的陷阱频率远低于那些涉及捕获离子或纳米机械谐振器。因此，环境加热的最小化是具有挑战性的，因为它需要在与陷波频率的倒数相当的时间尺度上控制系统。我们表明，这些陷阱是一个很好的平台，通过实时状态估计进行最佳反馈控制，准备可测量的量子特性的运动状态。
2019-03-25 quant-ph
Comparing resolved-sideband cooling and measurement-based feedback cooling on an equal footing: analytical results in the regime of ground-state cooling
我们表明，在该制度的基态冷却，简单的表达式可以推导出的性能解析边带冷却-相干反馈控制的一个例子--和最佳的线性测量为基础的反馈冷却谐振子。这些结果对于定义该政权的小参数的领导秩序是有效的。他们提供了深入了解线性系统的相干和基于测量的反馈的局限性的起源，以及它们之间的关系。这些限制不是由量子力学施加的基本界限，而是由于两种冷却方法都被限制为仅使用与谐振器的线性相互作用的事实。我们比较了这两种方法的性能在平等的基础上-也就是说，对于相同的相互作用强度-并确认相干反馈能够更好地利用线性相互作用比基于测量的反馈。我们发现，这种性能差距是由测量的反作用噪声，但由投影噪声。我们还获得了简单的表达式，可以通过这两种方法在此制度下，优化的相互作用强度的最大冷却。
2015-03-19 quant-ph
Avoiding entanglement sudden-death via measurement feedback control in a quantum network
在本文中，我们考虑了一个线性量子网络，它由两个相距很远的腔组成，腔之间通过一个单向光场连接。当其中一个腔有阻尼而另一个腔无阻尼时，整个腔态在其正交分量中获得大量纠缠。然而，这种纠缠在有限的时间内立即衰减并消失。也就是说，纠缠突然死亡发生。研究表明，Wiseman提出的直接测量反馈方法可以避免这种纠缠的突然消亡，并进一步增强纠缠。结果还表明，在实际探测器中，反馈控制下的纠缠态对信号丢失具有鲁棒性，表明了所提出的直接反馈方法在实际应用中的可靠性.
2008-11-27 quant-ph
Effects of Measurement back-action in the stabilization of a Bose-Einstein condensate through feedback
我们应用量子滤波和控制下的连续位置测量的谐波陷阱中的粒子，并表明，一个简单的静态反馈律可以用来冷却系统。最终的稳态是高斯的，并且取决于反馈强度和系统与探针之间的耦合。在弱耦合的极限下，这个终态成为基态。Haine et.的早期模型。（PRA 69，2004）显示暗状态：不显示错误信号的状态，因此保持不受控制的影响。本文指出，在实际的测量过程中，这是不正确的，这表明玻色-爱因斯坦凝聚体可以从任意的初始态被驱动到基态.
2007-04-17 quant-ph
Coherent versus measurement feedback: Linear systems theory for quantum information
为了通过反馈控制量子系统，在选择控制方案时通常有两种选择。一种是相干反馈，它通过一个完全量子化的设备反馈系统的输出场，从而在不涉及任何测量过程的情况下操纵系统。另一种是基于测量的反馈，它测量输出场，并根据测量结果对系统进行实时操作。这两种方案都有优点/缺点，这取决于系统和控制目标，因此在几种情况下比较它们是重要的。本文考虑了一个一般的开放线性量子系统，其控制目标包括：反作用规避（BAE），量子非破坏（QND）变量的产生，以及无消相干子系统（DFS）的产生，所有这些都在量子信息科学中具有重要的作用.然后证明了一些不可行定理，澄清了这些目标不能通过任何基于测量的反馈控制来实现。另一方面，它示出，对于每个控制目标，存在一个相干的反馈控制器完成任务。获得所有结果的关键思想是BAE，QND和DFS在线性系统的能控性和能观性或传递函数方面的系统理论特征，这与它们的标准定义是一致的。
2014-10-10 quant-ph
Quantum feedback by discrete quantum non-demolition measurements: towards on-demand generation of photon-number states
我们提出了一种量子反馈方案，用于制备和保护高Q微波腔中光的光子数态。腔场的量子非破坏测量提供了光子数分布的信息。通过向腔中注入经调整以增加目标光子数的概率的相干脉冲来闭合反馈回路。通过量子蒙特卡罗模拟对闭环状态镇定的有效性和可靠性进行了评估。我们表明，在现实的实验条件下，Fock状态有效地产生和保护退相干。
2009-05-01 quant-ph
On the Capability of Measurement-Based Quantum Feedback
反馈作为处理不确定性问题的一种重要方法，在经典控制理论中已经得到了很好的理解。但对于量子控制系统，基于测量的反馈控制（MFC）的能力还没有得到系统的研究。与经典系统的控制相比，在经典系统中，测量效应可以忽略不计，而量子测量会导致一个量子态坍缩，这将不可避免地引入除了系统初始不确定性之外的额外不确定性。因此，有一个复杂的权衡引入的不确定性和测量获得的信息，因此MFC的能力的理论研究是至关重要的。本文在量子系统的海森堡不确定原理和经典系统反馈能力研究的启发下，试图回答以下三个基本问题：（1）如何选择合适的测量通道？(ii)MFC在处理系统信息不确定性方面是否仍优于开环控制？及（iii）MFC的最大容量或极限为何？这些问题将通过建立几个关于一类典型哈密顿控制模本征态渐近可达性的定理而得到理论上的回答。
2010-11-13 quant-ph
Measurement-based feedback as a flexible tool to control non-Poissonian photon statistics
Shenzhen International Quantum Academy（深圳国际量子学院）；Shenzhen Institute for Quantum Science and Engineering, Southern University of Science and Technology（南方科技大学深圳量子科学与工程学院）；Department of Physics, Zhejiang University of Science and Technology（浙江科技学院物理系）
本文提出利用基于测量的反馈控制线性驱动腔的光子统计，通过调节反馈相位连续切换超/亚泊松发射，为非线性系统外的统计调控提供新途径。
2026-09-24 quant-ph
A Programmable Linear Optical Quantum Reservoir with Measurement Feedback for Time Series Analysis
本文提出了一种基于可重构干涉仪网络的线性光学量子存储器架构，利用测量反馈实现时间序列分析，无需训练内部权重，且在稳定性边界附近表现出最佳记忆性能。
2026-02-19 quant-ph
How to project qubits faster using quantum feedback
当人们进行连续测量时，无论是在经典系统还是量子系统上，测量都提供了一定的平均速率，在该速率下，人们对系统的状态变得确定。对于量子系统，这是系统投射到纯态的平均速率。我们表明，对于一种标准的连续测量，对于一个量子比特，这个速率可以通过在测量过程中应用幺正操作（即通过使用哈密顿反馈）来增加，与经典比特上的等效测量相反，在经典比特上，可逆操作不能用来提高熵减少的速率。我们确定了最佳的反馈算法，并讨论所需的哈密顿资源。
2003-01-13 quant-ph
General quantum-classical dynamics as measurement based feedback
本研究从连续测量与非马尔可夫反馈理论推导通用混合量子-经典动力学的方程，该方法显式参数化且无额外正定性约束，清晰区分量子与经典的相互影响，为理解混合动力学及构建基础理论提供直观支撑。
2024-08-06 quant-ph
Ultimate squeezing through coherent quantum feedback: A fair comparison with measurement-based schemes
我们开发了一个通用的框架来描述干涉相干反馈回路，并证明，在任何这样的计划下，稳态压缩的玻色子模式受到旋转波耦合与白噪声环境和任何二次哈密顿必须遵守噪声相关的约束，减少到3dB的限制在零温度。这样的发现是对比，在固定的动态参数，与零差连续监测的输出模式的性能。后者允许在某些动态条件下击败相干反馈和3dB限制，这将被精确地确定。
2019-10-16 quant-ph
Open-system many-body dynamics through interferometric measurements and feedback
光-物质界面使得能够产生光和物质的纠缠态，其可以被利用以通过光的测量和反馈来操纵物质的量子态。在这里，我们考虑连续时间，干涉零差测量光的光-物质界面的阵列上，然后通过局部反馈作用于每个材料系统单独。虽然系统在物理上是非相互作用的，我们推导出的反馈主方程描述了驱动耗散，相互作用的多体量子动力学，并包括成对的哈密顿相互作用和集体跳跃算子。我们的特点一般类的驱动耗散多体系统，可以这样设计，并推导出必要的条件模型支持非平凡的量子动力学超出可以产生的本地操作和经典通信。我们提供了具体的例子模型，允许创建固定的多粒子纠缠，和耗散伊辛模型的仿真。由于系统之间的相互作用仅通过反馈进行调节，因此相互作用的范围或几何形状没有内在限制，使得该方案非常通用。
2016-11-10 quant-ph
Embedding entanglement generation within a measurement-feedback coherent Ising machine
提出了一种利用非局域测量和反馈在时分复用相干伊辛机（CIM）中有效建立光模纠缠的新方案。我们数值模拟和评估的稳态纠缠的产生在一个系统中的最近邻相互作用的一维环，我们比较的结果与传统的CIM与延迟线介导的全光相互作用。我们表明，延迟线架构有一个基本的限制，我们的测量为基础的计划可以大大超过可访问的纠缠。这些结果激发了对CIM中非经典相关性的研究，这些CIM具有以前被认为在实验上不切实际的纠缠水平。
2019-06-12 quant-ph
Quantum calculation of feedback cooling a laser levitated nanoparticle in the shot-noise-dominant regime
在本文中，量子计算结果的反馈冷却的光囚禁纳米粒子在激光射击噪声占主导地位的制度。我们数值研究系统使用参数和力反馈冷却计划。对于相同的测量效率，力反馈的冷却极限低于参数反馈。我们还开发了一套半经典的反馈冷却方程，精确匹配的量子结果。通过重新标度半经典方程，证明了冷却动力学唯一地由反馈强度、测量效率和散粒噪声引起的一个振荡周期内的占据数变化决定.最小占用数由测量效率和一个周期内占用数的变化确定。
2017-08-03 quant-ph
Feedback-assisted measurement of the free mass position under the Standard Quantum Limit
给出了测量自由质量位置的标准量子限（SQL），以及突破SQL的两个必要条件，设计了克服SQL的测量方案。它可以在三个步骤中实现：i）预挤压阶段; ii）具有动量-位置物体-探针相互作用的标准冯·诺依曼测量;以及iii）反馈。该方案的优点和局限性进行了讨论。它表明，所有的三个步骤都需要，以克服SQL。特别是，冯·诺依曼相互作用在获得正确的状态约简中至关重要，而其他实验上可实现的哈密顿量，例如辐射-压力相互作用，导致平均无法克服SQL的状态约简。
1999-09-09 quant-ph
Continuous decomposition of quantum measurements via Hamiltonian feedback
我们刻画了一组广义量子测量，它可以被分解成一个连续的测量过程，使用一个探针量子比特流和一个可调的相互作用哈密顿量。流中的每个探针与目标量子系统弱相互作用，然后在标准基础上进行投影测量。该测量结果用于闭环反馈回路中，以调整下一个探测器的相互作用哈密顿量。由此产生的演化是一个随机过程，具有一维随机游走的结构。为了保持这种结构，并要求在长时间内测量结果与路径无关，允许的相互作用哈密顿量必须位于限制集中，使得目标系统上的哈密顿量项形成有限维约当代数。这种代数结构的相互作用哈密顿产生了一个大类的广义测量，可以连续执行我们的计划，我们充分描述了这一套。
2015-04-15 quant-ph
Implementation of a canonical phase measurement with quantum feedback
本文通过对 Josephson 参量放大器施加量子反馈，在单光子波包上实现自适应单次正则相位测量，性能超越外差检测并达到单次相位估计最优。
2019-06-17 quant-ph
Measurement-Feedback Quantum Information Engine: Coherence-Transition Interference and Correlated Work Statistics
Nanchang University（南昌大学）；Zhengzhou University（郑州大学）
该研究针对量子信息引擎，建立机制分辨的功统计与时间关联理论，揭示相干性转变干涉的映射规律，发现反馈记忆可降低记录重置成本，关联相干功统计与信息热力学。
2026-08-17 quant-ph
Distributed entanglement generation between continuous-mode Gaussian fields with measurement-feedback enhancement
本文研究了两个空间上相距很远的振子系统通过高斯场连接的方案，并研究了两个连续模输出的高斯场在振子辐射下的分布式纠缠产生。结果表明，在非局域有效纠缠操作下，采用测量反馈控制可以增强输出光场之间的类爱因斯坦-波多尔斯基-罗森（EPR）纠缠.传播延迟和损失的影响，在两个振荡器互连的领域，以及系统中的其他损失的影响，也被认为是。特别地，对于一定范围的时间延迟，测量反馈控制器能够保持闭环系统的稳定性和纠缠增强，但可实现的增强仅在与时间延迟的长度相称的较小带宽上。
2012-09-26 quant-ph
Feedback Control Using Only Quantum Back-Action
反馈控制的传统方法是通过修改哈密顿量来对系统施加力。在这里，我们表明，量子系统可以控制没有任何哈密顿反馈，纯粹是利用随机量子反作用的连续弱测量。我们证明了，非常值得注意的是，这种自适应测量的量子反作用在控制量子系统方面与传统反馈一样有效。
2009-04-24 quant-ph
Feedback Connections in Quantum Reservoir Computing with Mid-Circuit Measurements
Research Institute CODE, University of the Bundeswehr Munich（德国联邦国防军大学CODE研究所）；Center for Quantum Computing and Quantum Coherence (QC2), University of Basel（巴塞尔大学量子计算与量子相干中心（QC2））
本文提出一种整合反馈连接的量子回授计算方案，通过最小示例展示了其在短期记忆任务中的有效性，证明反馈连接能提升模型对过去输入的记忆能力。
2025-07-12 quant-ph
Measurement-based direct quantum feedback control in an open quantum system
我们考虑一个一般的量子系统与浴相互作用，并推导出Lindblad形式的主方程，描述整个量子系统的演化受到基于测量的直接量子反馈控制（MDFC）。作为一个例子，我们考虑一个量子位耦合在一个失相环境下的MDFC。我们表明，对于任何给定的纯目标状态，我们总是可以找到相应的MDFC计划，可以有效地驱动任何初始状态到这个目标状态。通过适当的弱测量MDFC方案，我们可以稳定一个初始制备在两个非正交态之一的单量子比特，以对抗退相噪声。此外，我们可以有效地保护一种已知的混合状态组成的两个非正交的状态，通过使用相应的MDFC方案。
2013-09-10 quant-ph
Adaptive Phase Measurements
在这篇论文中，我考虑的一般问题，如何使尽可能最好的相位测量使用反馈。对于单模达因测量和双模干涉测量，都考虑了最佳输入状态和最佳反馈。当平均光子数固定时，在一般达因测量下，我导出了一般态和压缩态的最佳输入态。我提出了一种新的反馈方案，引入了远小于马克II反馈的相位不确定性，是非常接近的理论极限。我还推导出结果的相位方差时，有一个时间延迟的反馈回路中，显示有一个下限引入的相位方差，这是相当准确地接近在某些条件下。我推导出最佳输入状态的干涉，显示的相位不确定性尺度为1/N的所有常见的措施的不确定性。这与|j 0> z状态，其对于相位不确定性的所有测量不按1/N缩放。我介绍了一个自适应反馈方案，是非常接近最佳的，可以给缩放非常接近1/N的不确定性。最后，我认为连续测量的情况下，达因和干涉仪的情况下。
2002-02-25 quant-ph
Simulating nonlinear dynamics of collective spins via quantum measurement and feedback
研究了一种利用测量反馈模拟自旋系综量子多体动力学的方法。通过对两能级量子系统的大系综进行弱集体测量，并根据测量结果应用全局旋转，可以模拟平均场量子踢顶的动力学，这是量子混沌的标准范例。我们分析表明，存在一个制度，其中个别量子轨迹充分恢复经典极限，并显示噪声量子动力学之间的过渡到完全确定性的经典李雅普诺夫指数所描述的混沌。我们还分析了退相干的影响，并表明，该方案是一个强大的方法来探索出现混乱的复杂的量子动力学在一个现实的实验平台上的原子-光接口。
2020-03-19 quant-ph
