A Simple and Convenient Measure of NMR Rotor Fidelity
我们描述了一个简单的计划，用于计算的保真度的复合脉冲时，被认为是一个通用的转子。
2001-03-12 quant-ph
Resonance Offset Tailored Pulses for NMR Quantum Computation
我们描述了新的复合脉冲序列，作为一般的转子，因此适用于核磁共振（NMR）量子计算。谐振偏移量身定制以增强章动（ROTTEN）方法允许在两个选定的频率处完美补偿非谐振误差，所述两个选定的频率对称地放置在RF源的频率周围。
2000-08-07 quant-ph
Concatenated Composite Pulses Applied to Liquid-State Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy
在核磁共振（NMR）中广泛应用的复合脉冲的基础上，发展了一种具有高精度的量子信息处理（QIP）幺正运算，即连续复合脉冲（CCCPs）。CCCP同时补偿两种类型的系统误差，这对于NMR中的已知复合脉冲是不可能的。我们的实验表明，CCCP不仅在QIP中，而且在NMR中是强大的和通用的工具。
2020-01-09 cond-mat.other physics.chem-ph physics.ins-det
Geometric Quantum Gates, Composite Pulses, and Trotter-Suzuki Formulas
我们证明，所有的几何量子门（简称GQG），这是量子门只有几何相位，是强大的控制场强误差。作为这种观察的例子，我们展示了（1）如何在NMR中构建稳健的复合rf脉冲，以及（2）基于Trotter-Suzuki公式的复合rf脉冲是GQG。
2010-09-13 quant-ph
Efficient Calculation of NMR Shielding Constants Using Composite Method Approximations and Locally Dense Basis Sets
本文系统地研究了应用局部稠密基组（LDBS）的复合近似方法有效地计算中小分子的核磁共振屏蔽常数。当n个$\geq1$时，pcSseg-n系列基集与pcS-n系列具有相似的准确度，并且可以稍微降低计算成本。我们确定了两种不同的LDBS分区方案，执行非常有效的密度泛函计算。我们选择了最近的NS 372数据库的一个大的子集，其中包含290个H，C，N和O屏蔽值，通过参考方法对106个分子进行评估，以仔细评估高，中，低计算成本的方法，提出切实可行的建议。我们的评估涵盖了传统的电子结构方法（DFT和波函数）与全球基础计算，以及它们在一个令人满意的LDBS方法中的使用，以及一系列的复合方法，也有和没有LDBS。共评估了99种方法。在此基础上，我们建议不同的方法，以达到三个不同级别的精度和时间要求，在四个核考虑。
2022-11-12 physics.chem-ph physics.comp-ph quant-ph
Tackling Systematic Errors in Quantum Logic Gates with Composite Rotations
我们描述了使用复合旋转来对抗单量子比特量子逻辑门中的系统误差，并讨论了三种可用于校正非共振和脉冲长度误差的复合旋转。虽然在NMR量子计算的背景下开发和描述，但是这些序列应当适用于量子计算的任何实现。
2002-08-14 quant-ph
Study of Multiple Rounds of Error Correction in Solid State NMR QIP
控制误差的方法对量子信息处理至关重要。人们普遍认为，容错量子纠错是实现这一目标的主要竞争者。虽然容错量子纠错的理论已经很好地理解，但实验实现一直滞后。研究了在固态核磁共振（NMR）中利用刷新的辅助环实现多轮量子纠错的可行性。特别是，我们研究的过程中提出的提取熵，包括两个阶段;一个纠错码优化功能在有限的温度下，和实施的热浴算法冷却刷新的辅助量子位。提出了实现该方法的两种算法，一种用于在4个量子比特上执行测试，另一种用于在6个量子比特上实际实现。在错误校正和刷新阶段检查不完善的实施的影响。
2011-03-22 quant-ph
Hybrid scheme for factorization: Factoring 551 using a 3-qubit NMR quantum adiabatic processor
量子处理器在许多计算任务（包括因子分解）上可能优于经典处理器。电路方法以及绝热方法已经被提出并实现，用于找到给定合数的因子。将其扩展到更大数量的主要挑战是无法获得大量量子位。在这里，我们提出了一个混合方案，涉及经典和量子计算，这减少了因子分解所需的量子位数。经典部分涉及建立和部分简化一组逐位因子分解方程，量子部分涉及使用量子绝热过程求解这些耦合方程。我们使用三量子位NMR量子寄存器通过分解551来演示混合方案。
2016-11-16 quant-ph
Concatenated composite pulses compensating simultaneous systematic errors
在NMR实验和量子计算中，许多脉冲（量子门）序列被称为复合脉冲，被开发用于抑制两个主要误差之一：脉冲长度误差和非共振误差。在本文中，我们描述了一个通用的处方，设计一个单量子比特级联复合脉冲（CCCP），是对两种类型的错误同时鲁棒。为此，我们引入了一个新的属性，这是满足一些复合脉冲，并足以获得CCCP。然后，我们介绍了一种通用的方法来设计CCCP具有更短的执行时间和更少的脉冲数。
2012-11-06 quant-ph
Efficient composite pulse sequences for arbitrarily accurate z-axis rotation gates
提出了多种复合$π$ -脉冲序列，用于实现广泛应用于量子信息处理（QIP）场景中的鲁棒z轴旋转门，并讨论了它们对脉冲强度误差（PSE）和非共振误差（ORE）的容错性，即，NMR系统中的两种典型系统误差。与现有的复合门相比，我们设计的复合脉冲具有更高的门保真度和更短的序列时间成本。此外，这样的短脉冲序列一般化的简单的解析公式，可以抑制这些错误的任何所需的顺序，同时与线性长度缩放，表示一个有效的建设，他们与任意精度。
2019-10-02 quant-ph
A Study of Quantum Error Correction by Geometric Algebra and Liquid-State NMR Spectroscopy
量子纠错码能够保护包含在量子态中的信息不受由于外部扰动引起的退相干的影响。应用于NMR，量子编码不会改变正常的弛豫，而是将"数据“自旋的状态转换为涉及额外辅助自旋的多个量子相干性。这些多个量子相干性以不同的速率松弛，从而允许通过以适当的方式将它们混合在一起来近似地重建数据的原始状态。本文描述了一个简单的三比特量子码在乘积算符形式下的运算，并利用几何代数方法得到了在外部随机场中存在任意关联时的纠错后的衰减曲线.这些预测都证实了在完全相关和不相关的情况下，13 C-标记的丙氨酸的液态NMR实验，使用梯度扩散方法来实现这些理想化的退相干模型。弱极化系统中的量子纠错要求辅助自旋相对于数据自旋以伪纯态制备，这导致信号损失超过通过纠错的任何潜在增益。然而，这项研究表明，量子编码可以用来验证理论退相干机制，并提供详细的信息相关的基础NMR弛豫动力学。
2000-04-07 quant-ph
Fourier Synthesis Methods for Control of Inhomogeneous Quantum Systems
在相干光谱学、成像和量子信息处理领域中，寻找能够补偿控制量子系统演化的参数中的色散的控制律（脉冲序列）是一个重要的问题。将复合脉冲技术用于此类任务具有悠久且广为人知的历史。本文介绍了量子系统动力学中色散补偿的傅里叶综合控制律设计方法。我们专注于NMR光谱和NMR成像应用中出现的系统模型。
2007-05-17 quant-ph
Geometric Aspects of Composite Pulses
作用在量子系统上的酉运算必须对控制参数中的系统误差具有鲁棒性，以实现可靠的量子计算。核磁共振（NMR）中的复合脉冲技术通过采用可能质量差的脉冲序列来实现这种鲁棒操作。在这篇文章中，我们证明了两种复合脉冲，一种补偿单量子比特系统中的脉冲长度误差，另一种补偿双量子比特系统中的J耦合误差，具有消失的动力学相位，从而可以被视为几何量子门，它通过与文中定义的循环向量动力学相关的完整性来实现幺正门。
2012-04-11 quant-ph
Further analysis of some symmetric and antisymmetric composite pulses for tackling pulse strength errors
复合脉冲在传统的核磁共振实验和实验性量子信息处理中已被广泛使用，以减少系统误差的影响。在这里，我们描述了几个家庭的时间对称和反对称完全补偿复合脉冲，以前的Fn，Gn和BB1家庭的启发，由Wimperis开发。我们描述了家庭的复合180度脉冲（非门），表现出前所未有的宽容的脉冲强度误差没有不合理的敏感性，非共振错误，和相关的家庭更奇特的定制响应。接下来，我们将解决将这些方法扩展到其他旋转角度的问题，并讨论90度脉冲的数值结果。最后，我们展示了一些90度和180度脉冲的NMR实验的性能。
2013-02-04 quant-ph
Using error correction to determine the noise model
量子纠错码已被证明具有使量子信息对噪声具有弹性的能力。在这里，我们表明，我们可以使用量子纠错码作为诊断，以消除噪声。该实验基于在三量子位核磁共振（NMR）量子信息处理器上进行的三量子纠错码。利用工程噪声和自然噪声，确定了影响双量子比特子系统的噪声中存在的相关性程度。我们使用误差校正方案测量了c=0.5+/-0.2的相关因子，并且使用基于相干路径选择的标准NMR技术测量了c=0.3+/-0.2。虽然误差校正方法需要精确的控制，结果表明，所需的精度是可以实现的液态NMR设置。
2007-01-25 quant-ph
Experimental Quantum Error Correction
需要量子纠错来补偿量子计算机状态的脆弱性。我们报告的第一个实验实现的量子纠错和确认预期的状态稳定。然而，在NMR计算中，信噪比的净改善将需要非常高的偏振。实验实现了液态核磁共振相位误差的3位编码。
1998-02-06 quant-ph
Experimental demonstration of deterministic one-way quantum computing on a NMR quantum computer
单向量子计算是量子计算的一种重要而新颖的方法。通过利用现有的粒子-粒子相互作用，我们首次在实验上实现了确定性单向量子Deutsch-Josza算法在NMR中的完整过程，包括图形态制备、单量子比特测量和前馈校正。我们的实验结果可能为未来可扩展的单向量子计算提供启示。
2010-01-14 quant-ph
Narrowband and passband composite rotational quantum gates
本研究转换视角探索对误差高灵敏的量子门的应用潜力，借助复合脉冲技术推导三类窄带/通带基本量子门，并提出多种新的序列设计方法，性能优于现有文献中的经典序列。
2024-12-09 quant-ph
Quantum radiative corrections for a model in NMR in quantum electrodynamics
在这篇文章中，我们感兴趣的自旋模型，包括量子化的电磁场（光子）。利用这个与核磁共振（NMR）有关的量子电动力学（QED）模型，我们给出了自旋观测量、电场和磁场观测量以及光子数观测量时间演化的显式量子辐射修正。作为一个副产品，这表明布洛赫方程是这里考虑的QED模型的半经典极限。此外，同一模型的转移概率进行了研究。
2017-09-08 math-ph math.MP quant-ph
NMR quantum information processing
量子计算利用基于量子力学性质而不是经典物理的全新计算模型，并且人们相信量子计算机能够显著提高特定任务的计算能力。目前，核磁共振（NMR）已成为所有当前实现中最成功的平台之一。它已经证明了对最大数量的量子比特的通用控制，并且在NMR中开发的许多先进技术已经成功地应用于其他量子系统。在这篇综述中，我们展示了NMR量子处理器如何满足量子计算机的一般要求，并描述了朝着这一目标发展的先进技术。此外，我们回顾了最近的一些NMR量子处理器的实验。这些实验包括基准协议，量子纠错，利用量子特性的算法演示，探索量子力学的基础，和量子模拟。最后对概念进行了总结，并对未来的发展进行了展望.
2015-01-07 quant-ph
Realization of quantum process tomography in NMR
量子过程层析成像是一种可以完全实验表征开放量子系统未知动力学演化的方法。我们明确地证明了如何可以实现这个过程与核磁共振量子计算机。这使我们能够测量受控非逻辑门的保真度，并通过实验研究我们计算机的误差模型。基于后者的分析，我们测试了几乎所有量子纠错模型的一个重要假设，即不同量子比特上的错误的独立性。
2000-12-06 quant-ph
Experimental Detection of Non-local Correlations using a Local Measurement-Based Hierarchy on an NMR Quantum Processor
量子系统所具有的关联的非定域性质可以通过贝尔型不等式违反的实验证明来揭示。最近的工作已经限制了量子系统在实际实验中可以拥有的相关性。这些界限仅限于由几个低维子系统组成的复合量子系统。在更一般的方法中，已经表明，更少的体相关性可以揭示从自然的量子力学描述中产生的相关性的非定域性质。这种相关性检验可以转化为半定规划（SDP）。本研究报告的实验实施的本地测量为基础的层次结构的核磁共振（NMR）硬件利用三个核自旋作为量子比特。该协议已在真正纠缠的三重态如W态、GHZ态和几个图态上进行了实验验证。在所有的情况下，实验测量的相关性被用来制定SDP，使用线性约束的矩矩阵的条目。我们观察到，对于每一个真正的纠缠态，SDP未能找到一个半定的正矩矩阵与实验数据一致。这意味着观察到的相关性不能来自于对可分离态的局部测量，因此本质上是非局部的，并且也证实了被测试的态确实是纠缠的。
2020-03-21 quant-ph
Principles and Demonstrations of Quantum Information Processing by NMR Spectroscopy
本文综述了近年来我们在核磁共振（NMR）谱处理量子信息方面的研究进展。我们首先介绍了几何的NMR的合奏不可区分的自旋，然后显示如何将这种几何解释包含在一个代数的多自旋产品运营商。在本文的其余部分中，我们将使用这个代数来证明它提供了一个简单的框架，在这个框架内可以更普遍地研究量子信息处理。通过NMR实现量子算法取决于特殊类型的混合态（称为伪纯态）的可用性，我们考虑了许多不同的方法来制备这些状态，并分析了它们如何随自旋数而变化。涉及这种宏观伪纯态的过程的量子力学性质也是一个有争议的问题，为了讨论这个问题的具体条款，我们提出了核磁共振实验的结果，构成了一个宏观模拟哈代悖论。最后，一个详细的产品运营商的描述给出了最近的NMR实验，证明了一个三位量子纠错码，使用场梯度来实现一个精确已知的退相干模型。
1999-07-03 quant-ph
Correction of Arbitrary Errors in Population Inversion of Quantum Systems by Universal Composite Pulses
本文介绍了一种用于两态量子系统中强高保真布居数反转的通用宽带复合脉冲序列，它可以补偿任何实验参数（如脉冲幅度、脉冲持续时间、共振失谐、斯塔克位移、不需要的频率啁啾等）的偏差。并且适用于任何脉冲形状。我们通过$\text{Pr}^{3+}\text{:}\text{Y}_2\text{SiO}_5$晶体中原子相干态的再定相实验数据证明了这些复合脉冲的有效性和普适性。
2014-03-19 quant-ph
One- and two-dimensional N-qubit systems in capacitively coupled quantum dots
利用电容耦合量子点中的库仑阻塞效应可以构造具有反铁磁伊辛相互作用的N量子比特系统。从隧穿哈密顿量出发，我们从理论上证明了弱耦合量子点阵列的隧穿哈密顿量可以简化为核磁共振（NMR）谱的隧穿哈密顿量。量子操作仅通过施加电脉冲序列来进行。因此，在NMR光谱学和NMR量子计算机中开发的各种误差校正方法在不使用磁场的情况下是适用的。定量地讨论了N量子比特系统中一种可能的测量方案。
2001-09-04 quant-ph
Liquid State NMR as a Test-bed for Developing Quantum Control Methods
在构建量子信息处理器（QIP）时，挑战在于相干地控制大型量子系统以足够好地执行任意量子算法，并且能够校正由退相干引起的误差。核磁共振（NMR）量子干涉仪提供了一个很好的测试平台，可以用来开发和测试控制量子系统的工具和技术。在设计控制方法时要考虑的两个主要问题是精度和效率，到目前为止，已经开发了两种互补的方法来用液态NMR方法控制量子位寄存器。第一个应用最优控制理论数值优化控制领域，实现高保真度的低维系统上的酉操作。第二种技术是基于一系列不完美的控制元件的有效优化，使一个完整的量子算法的实施是可能的，同时最大限度地减少误差积累。本文总结了我们在实现这两种方法时所做的工作。此外，我们表明，一起，它们形成了一个基础，设计量子控制方法的块结构QIP，使大系统的大小是不是一个障碍，实现最优控制技术。
2008-03-13 quant-ph
Robust Ising Gates for Practical Quantum Computation
我描述了使用基于复合旋转的技术来对抗受控相位门中的系统误差，这形成了两个量子比特量子逻辑门的基础。虽然在核磁共振（NMR）量子计算的背景下开发和描述，但是这些序列应该适用于基于伊辛耦合的量子计算的任何实现。与现有的单量子位门组合，这提供了一组通用的鲁棒量子逻辑门。
2002-09-06 quant-ph
Robust Logic Gates and Realistic Quantum Computation
复合旋转方法已经被用于开发一系列鲁棒的量子逻辑门，包括单量子比特门和双量子比特门，其在其实现中抵抗系统误差。基于BB1族复合旋转的单量子比特门已经在各种系统中进行了实验验证，但很少有人研究它们在扩展计算中的应用，迄今为止还没有相应的鲁棒双量子比特门的实验研究。在这里，我们描述了一个应用程序的鲁棒门的核磁共振（NMR）研究的近似量子计数。我们发现，BB1系列的鲁棒门确实是有用的，但相关的NB1，PB1，B4和P4系列的定制逻辑门是有用的，比最初预期的。
2006-02-10 quant-ph
Experimental Benchmarking of Quantum Control in Zero-Field Nuclear Magnetic Resonance
零场核磁共振（NMR）为高场NMR提供了互补的分析模式，并允许超高分辨率光谱和测量未截断的自旋-自旋相互作用。然而，与高场情况不同的是，通用量子控制-执行任意幺正操作的能力-尚未在零场NMR中得到实验证明。这是因为所有自旋的拉莫尔频率在零场下都为零，这使得单独解决不同自旋种类具有挑战性。我们实现了一种双自旋系统中$^1$ H和$^{13}$ C自旋任意独立转动的复合脉冲技术。量子信息启发的随机基准和状态断层扫描被用来评估控制的质量。我们实验证明了单自旋控制$^{13}$ C的平均栅极保真度为$0.9960(2)$和双自旋控制通过控制非（CNOT）门估计保真度为$0.99$。任意单自旋门和CNOT门的组合足以实现核自旋系统的通用量子控制。实现零场核磁共振自旋的完全控制是实现量子模拟、纠缠态辅助量子精密测量和零场核磁共振波谱学应用的重要一步。
2017-08-21 physics.atom-ph physics.chem-ph quant-ph
Quantum Error Correction with Uniformly Mixed State Ancillae
通常假设在量子纠错（QEC）中编码量子比特所需的辅助量子比特必须处于纯态，例如$|00...0>$。在这封信中，我们寻求一种编码方案，在该方案中，附肢可能处于均匀混合状态。我们利用一台三量子比特的核磁共振量子计算机对我们的方案进行了实验验证。此外，编码状态在量子不和谐方面具有有趣的性质，或者说数据量子比特和附属物之间的纯粹量子相关性。
2012-10-04 quant-ph
Noncommuting vector fields, polynomial approximations and control of inhomogeneous quantum ensembles
在相干光谱和量子信息处理中，寻找能够补偿量子系统演化参数色散的控制场（脉冲序列）是一个重要的问题。在系统动力学中使用复合脉冲来补偿色散是广泛已知和应用的。在本文中，我们明确的动态，使这样的补偿可能的关键方面。我们强调的作用，李代数和非交换性的补偿脉冲序列的设计。最后，我们研究了NMR光谱中的三种常见的色散，拉莫尔色散，射频不均匀性和自旋之间的耦合强度。
2005-10-03 quant-ph
Quantum error correction of systematic errors using a quantum search framework
复合脉冲是一种用于消除系统控制误差的量子控制技术。我们提出了一种新的复合脉冲序列的灵感来自量子搜索。与以前的技术相比，我们的技术可以校正更广泛的系统误差--包括例如非线性过旋转误差。脉冲序列的级联可以将系统误差减小到任意小的水平。
2005-06-28 quant-ph
Effective Floquet Hamiltonian theory of multiple-quantum NMR in anisotropic solids involving quadrupolar spins: Challenges and Perspectives
四极核（核自旋I>1/2）对振荡射频（RF）脉冲/场的响应除了取决于脉冲的持续时间和振荡频率之外，还微妙地取决于四极耦合常数与脉冲幅度的比率。因此，在现有的理论框架内，密度算子形式主义的激发过程的分析描述仍然不太透明。作为一种替代方案，在本研究中探索的“有效Floquet哈密顿量的概念”的效用，以解释在多电平系统的激励过程的细微差别。以自旋I=3/2为例，在微扰理论的框架内，提出了一个统一的理论框架，用于描述静态各向同性和各向异性固体中多量子（MQ）跃迁的激发.四极相互作用的各向异性性质所带来的挑战，有效的哈密顿框架内解决。各种相互作用帧上的扰动校正的收敛可能发挥的作用进行了讨论，以及一个“混合方法”的建议，用于描述在各向异性固体的激发过程。采用合适的模型系统，所提出的混合方法的有效性得到证实，通过严格的数值模拟和解析方法之间的比较。
2017-06-28 quant-ph
Towards Robust Quantum Computation
量子计算是一个理论上很有前途的课题，但还没有在大规模上实现，尽管发现了容错程序来克服退相干。部分原因是，理论上适度的要求仍然提出了令人生畏的实验挑战。本论文的目标是减少健壮量子计算所需的各种资源，重点是量子纠错码和解决NMR量子计算。已经开发了各种技术，包括用于振幅阻尼的高速率量子码、用于量子纠错的宽松准则、容错门的系统构造、用于量子过程层析成像的配方、体热状态计算中的技术以及用于实现选择性耦合逻辑门的高效解耦技术。本文还对核磁共振中的量子纠错码进行了详细的实验研究。本论文澄清并扩展了先前在quant-ph/9610043、quant-ph/9704002、quant-ph/9811068、quant-ph/9904100、quant-ph/9906112、quant-ph/0002039中报告的结果。此外，还介绍了利用最大纠缠态进行量子过程层析成像的方法，并对核磁共振量子计算进行了综述。
2000-12-20 cs.CC quant-ph
Experimental quantum error correction with high fidelity
十多年前，实现了朝向量子纠错（QEC）的第一步[Phys.Rev.Lett. 81，2152（1998）]。这项工作表明，在核磁共振（NMR）中有足够的控制来实现QEC，并证明错误率从$ε$变为近似$\simε^2$。在目前的工作中，我们使用已经开发的控制技术，如GRAPE脉冲，重现了类似的实验。我们表明，保真度的QEC门序列，和QEC的比较优势有明显的改善。尽管保护量子态所需的附加操作引入了误差，但仍保持了该优点。
2011-09-22 quant-ph
Robustness of composite pulses to time-dependent control noise
我们研究了单量子比特上存在时变控制噪声时复合脉冲的性能。这些协议，最初只设计用于纠正静态，系统误差，被证明是强大的时间依赖性非马尔可夫噪声在控制领域高达~10%的拉比频率的频率。我们的研究结合了广义滤波函数的方法与渐近直流极限计算，给出了一个简单的分析框架适用于一些复合脉冲序列相关的核磁共振以及量子信息实验的误差分析。结果包括检查最近推出的级联复合脉冲和动态校正门，表现出等效的一阶抑制幅度和/或失谐随时间变化的波动，适当的序列问题。我们的分析结果与数值模拟的现实$1/f$噪声频谱滚降到$1/f^2$，提供独立验证我们的理论见解。
2014-07-14 quant-ph
Heat Bath Algorithmic Cooling with Spins: Review and Prospects
多轮量子纠错（QEC）的应用是构建可扩展量子信息处理器件的重要里程碑。然而，它的实验实现仍处于起步阶段。多轮QEC的要求是高控制保真度和从辅助量子位提取熵的能力。基于核磁共振（NMR）的量子器件已经证明了高达12个量子位的高控制保真度。另一方面，NMR QEC实验的主要挑战是在每轮QEC开始时有效地提供高纯状态的辅助量子比特。NMR或其他基于系综的量子系统中的量子位的纯化可以通过热浴制冷（HBAC）来完成。这是一种从与热浴相互作用的量子比特中提取熵的有效方法，允许冷却到浴温度以下。对于实际的HBAC，耦合的电子-核自旋系统比传统的NMR量子处理器更有前途，因为在相同的实验条件下，电子的自旋极化比质子的自旋极化大$10^3$倍。我们提供了一个概述的理论和实验方面的HBAC专注于自旋和磁共振为基础的系统，并讨论了利用电子-核耦合系统的HBAC和多轮QEC的实现前景。
2015-01-05 quant-ph
Multi-qubit compensation sequences
n个量子比特的哈密顿控制需要精确控制相互作用的强度和定时。补偿脉冲通过减少未知但系统误差来放宽精度要求。利用为单量子比特设计的复合脉冲技术，我们证明了在给定两个具有相同系统误差的非对易控制哈密顿量或一个无误差控制哈密顿量的情况下，n量子比特系统的系统误差可以被校正到任意精度.我们还研究了复合脉冲的上下文中的量子计算机控制的两个量子比特的相互作用。对于基于XY相互作用的量子计算机，单量子比特复合脉冲序列自然地校正系统误差。对于基于海森堡或交换相互作用的量子计算机，复合脉冲序列减少了逻辑单量子比特门的错误，但增加了逻辑双量子比特门的错误。
2009-10-27 quant-ph
Quantum Error Correction with Mixed Ancilla Qubits
大多数量子纠错码都是基于这样的假设，即在状态$\ket{0}$中存在量子比特库，其可以用作辅助量子比特以制备多量子比特逻辑状态。在这份报告中，我们研究了放松这一假设的后果，并提出了一种方法，当辅助量子比特在混合状态下初始化时，使用相同数量的量子比特，最多增加一倍的门数，来增加给定代码产生的保真度。所实现的过程包括改变编码算子以包括用于在解码后校正检测到的错误的酉操作的逆。这种增强在不具有投影测量的量子计算架构（诸如固态NMRQIP）中将特别有用。
2012-03-08 quant-ph
Nanoscale NMR Spectroscopy using Self-Calibrating Nanodiamond Quantum Sensors
常规的核磁共振（NMR）光谱依赖于从分子的宏观系综获取信号以获得关于分子结构和动力学的信息。将这种技术转移到纳米级样品大小将使分子分析没有平均的影响，在空间和时间的不均匀性，而不需要宏观体积的分析物，这两个固有的大合奏测量。基于大块金刚石芯片内部的氮空位（NV）中心的纳米级NMR实现了单核自旋灵敏度和确定化学结构所需的分辨率，但对于最敏感的设备，它们的检测体积仅限于金刚石表面上方几纳米。这使得它们无法在较厚的结构（如细胞）内以纳米级分辨率用于核自旋传感。在这里，我们展示了在（19 nm）3体积中使用多功能NV-NMR设备内的纳米金刚石，具有典型的30 nm直径的NMR信号从多个核素的检测。该装置检测由少量分析物分子产生的信号，数量级为1000。为了原位使用这些装置，必须针对每个纳米金刚石装置的未知几何形状校正检测到的信号。我们表明，这样的校准可以通过利用金刚石表面上的原子核薄层的信号来执行。这些结果，结合纳米金刚石的低毒性和它们对表面功能化的顺从性，表明纳米金刚石NV-NMR装置可以成为活细胞内基于纳米级NMR的传感的有用工具。
2019-02-05 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph quant-ph
Finite-size corrections to Fermi's Golden rule II: Quasi-stationary composite states
由薛定谔方程描述的多体状态包括相互作用能不为零的重叠波的状态。这些在多体跃迁中形成的特殊状态保持在渐近区域，并导致一个新的分量的跃迁概率。概率的计算严格遵循冯·诺依曼的量子力学的基本原理，用标准化函数而不是平面波定义的S矩阵。这包括对费米黄金法则的有趣修正项，其中可见能量小于初始能量，并揭示了轻粒子的宏观量子现象。对量子电动力学中的过程进行了分析，并在稀体系中发现了相当大的修正。结果表明，这些态在自然现象中起着重要的作用，随着现代先进技术的发展，实验室验证是可能的。
2020-06-23 hep-ph quant-ph
The robustness of composite pulses elucidated by classical mechanics. II. The role of initial state imperfection
Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）
本文通过经典力学框架研究复合脉冲的鲁棒性，发现初始状态不完美性对脉冲序列性能有显著影响，并提出优化方法以提升相干群体倒转效率。
2026-03-09 physics.atom-ph quant-ph
The robustness of composite pulses elucidated by classical mechanics: Stability around the globe
本文利用经典力学稳定性矩阵解释复合脉冲的鲁棒性，将布洛赫球运动映射到正则坐标，揭示系综重新聚焦的方向性，并以Levitt的$90(x)180(y)90(x)$脉冲为例验证了该方法。
2025-07-02 physics.atom-ph physics.class-ph quant-ph
From Molecular Quantum Electrodynamics at Finite Temperatures to Nuclear Magnetic Resonance
将有限温度下的分子量子电动力学（mQED）的代数重构应用于核磁共振（NMR），以便为重建比现有方法更详细的分子结构提供基础。传统的NMR理论基于有效自旋模型，该模型将原子核理想化为晶格$L$中的点粒子，而分子振动、键旋转和质子交换导致原子核的离域。因此，如果采用有效自旋模型进行研究，大量的分子结构信息仍然隐藏在实验数据中。在该文献中，示出了如何可以从NMR数据重建用于$n$核的连续空间分布的$\mathbb{R}^{3n}$上的量子力学概率密度$\midΨ^β(X)\mid^2$。为此，它示出了如何NMR谱可以直接从量子电动力学计算在有限的温度下，而不涉及有效的描述。用$W^*$动力学系统的KMS态的纯化表示解决了用无限维辐射场进行数值计算的基本问题。此外，它表明，所提出的方法纠正了错误的预测的有效自旋模型。它概述了所提出的方法可以适用于任何分子系统，其电子基态可以使用一个共同的量子化学方法计算。因此，所提出的方法可以取代自1950年以来形成NMR理论基础的有效自旋模型。
2020-09-24 cs.NA math.NA physics.comp-ph
Chemically resolved nuclear magnetic resonance spectroscopy by longitudinal magnetization detection with a diamond magnetometer
本研究提出Ramsey-M_z协议，利用金刚石磁力计检测纵向磁化，在0.32T下实现约350ppb化学位移分辨，验证了其在亚纳升级NMR检测中的高分辨率潜力。
2025-03-04 physics.app-ph physics.chem-ph physics.ins-det
Two-Dimensional Single- and Multiple-Quantum Correlation Spectroscopy in Zero-Field Nuclear Magnetic Resonance
我们提出了单量子和多量子相关$J$ -光谱检测零（$<\!\!1$ ~ $μ$ G）磁场使用\Rb蒸汽细胞磁强计。在零场，乙醇的光谱表现为\carbon同位素异构体的混合物，并且相关光谱在分离两个复合光谱中是有用的。我们还确定和观察到的双量子跃迁在${}^{13}$ C $_2$ -乙酸的零场等效，并表明，这样的过渡是使用光谱分配。二维光谱进一步提高了零场NMR中获得的高分辨率，因为相干转移路径上的选择规则允许将否则重叠的共振分离成不同的交叉峰。
2020-04-09 physics.chem-ph quant-ph
Quantum field theory for multipolar composite bosons with mass defect and relativistic corrections
针对原子高精度测量需求，该研究提出一种子空间有效场论，自洽推导含内部结构与质心的相互作用复合玻色子体系，得到相对论修正及相关应用结果。
2024-05-23 hep-th physics.atom-ph quant-ph
