量子计算依赖于开发能够抵抗汉密尔顿量中微小且不受控制的参数变化的量子设备。人们可以通过实时估计这种不受控制的变化来应用反馈,以稳定量子设备并提高其相干性。这项任务对于许多量子平台(如自旋、超导电路、捕获原子和其他用于抑制或纠正错误的平台)都很重要。半导体自旋量子比特具有长相干时间、紧凑尺寸以及与现有半导体技术大规模集成的潜力,因此具有吸引力。然而,到目前为止,自旋量子比特凭借所选设备的高保真操作而大放异彩。进一步的可扩展性和可重复性可能需要主动补偿环境波动。在本论文中,我们专注于实时闭环反馈协议,以估计量子比特汉密尔顿量参数的不受控制的波动,然后提高量子比特旋转的质量。首先,我们使用低延迟量子控制器相干地控制自旋量子比特。该协议使用在砷化镓双量子点中实现的单重态-三重态自旋量子比特。我们在两个控制轴上建立实时反馈,并提高相干自旋旋转的最终品质因数。即使汉密尔顿量的某些分量完全受噪声控制,我们也展示了噪声驱动的相干控制。作为一种应用,我们在两个波动的控制轴存在的情况下实现了 Hadamard 旋转。接下来,我们提出了一种基于物理的实时汉密尔顿估计协议。我们通过根据福克-普朗克方程更新其概率分布来实时估计双点内波动的核场梯度。我们通过基于先前的测量结果自适应地选择电子单重态对的自由演化时间,进一步改进了基于物理的协议。与以前的方案相比,该协议将估计速度提高了十倍。最后,我们提出了一种自适应频率二进制搜索方案,用于有效跟踪共振驱动量子比特中的低频波动。我们实时地实施贝叶斯算法来估计磁通可调的 transmon 量子比特中的低频磁通噪声,其相干性和保真度得到了改善。此外,我们通过门集层析成像显示,我们的频率跟踪协议最大限度地减少了系统中的漂移量。我们的方法引入了闭环反馈方案,旨在减轻退相干的影响并延长量子系统的寿命。这篇论文推动了该领域的发展,即集成量子比特硬件和控制硬件,并实施计算机科学中的贝叶斯估计和优化方法。
ABV-印度信息技术与管理学院瓜廖尔分校是一所自治学院,是印度政府人力资源开发部于 1997 年建立的第一所印度信息技术与管理学院,旨在促进印度的信息技术 (IT) 和管理教育。印度信息技术与管理学院瓜廖尔分校是印度首屈一指的提供 IT 和管理领域技术和管理教育的学院。印度信息技术与管理学院是印度唯一一家此类学院,是传授优质高等教育和相关技能的先驱。学院位于中央邦北部的瓜廖尔市。学院的活动旨在通过高度竞争的学术环境以及学院与企业界的密切互动来发展探究和研究文化。学院与业界的联系十分活跃。学院已通过 ISO 9001:2008 和 NAAC “A” 认证。学院还被印度政府宣布为国家重要学院。
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这是一系列论文中的第一篇,旨在根据量子场论中的不等时间关联函数来发展相对论量子信息论。在本文中,我们重点介绍了两种形式,它们可以一起提供适合进一步发展的有用理论平台:1)使用量子时间概率 (QTP) 方法进行量子场测量;2)用于因果时间演化的封闭时间路径 (CTP) 形式。QTP 将探测器纳入量子描述,同时强调测量记录是宏观的,可以用经典时空坐标来表示。我们首先给出 n 个测量事件概率的 QTP 公式的新的、基本的推导。然后,我们通过编写关联相关生成函数的显式公式来证明 QTP 与封闭时间路径形式的关系。我们利用 CTP 形式的路径积分表示,以便用路径积分来表示测量概率。之后,我们提供 QTP 形式的一些简单应用。特别是,我们展示了 Unruh-DeWitt 探测器模型和 Glauber 的光电探测理论如何作为极限情况出现。最后,由于量子关联是相对论量子信息和测量中的关键概念,我们强调了 CTP 双粒子不可约有效作用所起的作用,它使我们能够利用非平衡量子场论的资源来实现我们所述的目的。
