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使用量子、相干和热光进行测量的能量成本
量子测量是量子信息研究和应用中发挥关键作用的基本操作。我们通过比较它们各自的测量反作用和每个光子的测量信噪比，研究了在电路量子电动力学装置中使用光的量子、相干和经典热态如何影响量子测量的性能。在强色散极限下，我们发现热光能够以与相干光相当的效率进行量子测量，而单光子光的表现则优于热光。然后，我们分析了每种测量方案的热力学成本。我们表明，单光子光在单位信息增益的能量成本方面表现出优势，达到了基本的热力学成本。
基于纠缠原子阵列相干传输的量子处理器
在量子处理器中，在所需量子比特之间设计并行、可编程操作的能力是构建可扩展量子信息系统的关键 1,2 。在大多数最先进的方法中，量子比特在本地交互，受与其固定空间布局相关的连接的限制。在这里，我们展示了一种具有动态、非局部连接的量子处理器，其中纠缠的量子比特在两个空间维度上以高度并行的方式在单量子比特和双量子比特操作层之间相干传输。我们的方法利用光镊捕获和传输的中性原子阵列；超精细态用于稳健的量子信息存储，激发到里德堡态用于纠缠生成 3–5 。我们使用这种架构来实现纠缠图状态的可编程生成，例如簇状态和七量子比特 Steane 码状态 6,7 。此外，我们穿梭纠缠辅助阵列，以实现具有十三个数据和六个辅助量子比特的表面代码状态 8 以及具有十六个数据和八个辅助量子比特 9 的环面上的环面代码状态。最后，我们利用这种架构实现了混合模拟 - 数字演化 2 ，并将其用于测量量子模拟中的纠缠熵 10-12 ，通过实验观察与量子多体疤痕相关的非单调纠缠动力学 13,14 。这些结果实现了长期目标，为可扩展量子处理提供了一条途径，并实现了从模拟到计量的各种应用。
多层量子点材料中的室温点间相干动力学
摘要：量子技术的全面发展需要易于制备的材料，在这些材料中可以有效地引发、控制和利用量子相干性，最好是在环境条件下。胶体生长的量子点 (QDs) 的固态多层膜非常适合这项任务，因为可以通过调节尺寸、点间连接器和距离来组装电子耦合 QDs 网络。为了有效地探测这些材料的相干性，需要对它们的集体量子力学耦合态进行动态表征。在这里，我们通过二维电子光谱探索了电子耦合的胶体生长的 CdSe QDs 的固态多层膜的相干动力学，并通过详细的计算对其进行了补充。在环境条件下捕获了多个 QD 上非局域化相干叠加态的时间演化。因此，我们为此类固态材料中的点间相干性提供了重要证据，为这些材料在量子技术中的有效应用开辟了新途径。■ 简介
使用周期误差重建估计误差分布的相干贡献
缓解和校准方案对于最大限度地扩大当今的嘈杂中型量子 (NISQ) 硬件的计算范围至关重要，但这些方案通常专门用于解决相干或退相干误差源。因此，量化这两类误差是在对误差抑制工具进行基准测试时理想的特性。在本文中，我们提出了一种可扩展的以周期为中心的方法，用于详细估计相干对硬计算周期误差分布的贡献。我们建议的协议基于周期误差重建 (CER)，也称为 K 体噪声重建 (KNR)。该协议类似于周期基准测试 (CB)，因为它基于泡利保真度估计提供以周期为中心的诊断 [1]。我们在 CER 中引入了一个额外的超参数，允许硬周期在进行泡利旋转之前折叠多次。对我们添加的超参数的不同值执行 CER 可以通过保真度衰减公式的推广来估计相干误差贡献。我们通过量子模拟器上的数值模拟确认了我们方法的准确性，并在三个 IBM 芯片（即 ibmq_guadalupe 、 ibmq_manila 和 ibmq_montreal ）上进行了概念验证实验。在这三个实验中，我们测量了 Z 中存在显著的相干误差偏差。
具有稳健纠缠门和量子相干反馈的囚禁离子量子计算机
量子计算机有望在解决一系列计算问题时比传统计算机实现显著的加速。线性 Paul 阱中保持的离子链是构建此类量子计算机的有前途的平台，因为它们具有较长的相干时间和较高的控制质量。本文，我们报告了使用射频 (rf) 阱中的 88 Sr + 离子构建小型五量子比特通用量子计算机的情况。所有基本操作（包括初始化、量子逻辑操作和读出）均以高保真度执行。使用窄线宽激光实现的选择性双量子比特和单量子比特门组成通用门组，允许在量子寄存器上实现任何幺正。我们回顾了主要的实验工具，并详细描述了计算机的独特方面：使用强大的纠缠门和通过电子倍增 CCD 相机采集开发量子相干反馈系统。后者对于在未来的实验中执行量子纠错协议是必要的。
CSPBBR3钙钛矿纳米晶体中的连贯的自旋进动和寿命限制的自旋脱发
摘要：半导体纳米晶体中的载体旋转是量子信息处理的有前途的候选者。使用时间分辨的法拉第旋转和光致发光光谱的组合，我们证明了胶体CSPBBR 3纳米晶体中的光学自旋极化和相干自旋进液，这些纳米晶体一直持续到室温。通过抑制具有少量施加的磁场的不均匀性高纤维的影响，我们证明了接近纳米晶光发光生命周期的不均匀孔横向旋转旋转时间（T 2 *），从而几乎所有发射的光子都来自colent colehent colent colent colent spins spins spins spins。热激活的LO声子在升高温度下驱动额外的自旋去向，但在室温下仍观察到连贯的自旋进动。这些数据揭示了纳米晶和散装CSPBBR 3中的自旋之间的几个主要区别，并为在基于自旋的量子技术中使用金属 - 甲基钙钛矿纳米晶体打开了门。关键字：钙钛矿纳米晶体，旋转dephasing，t 2 *，时间分辨的法拉第旋转，旋转式，量子信息
使用相干状态
摘要：我们提出了一个具有连贯状态的一维双向连续变量量子键分布协议，在该协议中，发件人调节了相干状态的单个正交，而不是两个二次化，以简化双向系统的结构。安全分析是通过一般攻击策略（称为两模式攻击）进行的，这有助于减少分析中的限制。在所有可访问的两模式攻击下以固定距离的距离进行了协议的性能。此外，从中获得了两种典型的两模式攻击策略，这是一模式攻击策略和最佳的两模式攻击策略。之间，单模式攻击是两种模式攻击的最简单形式，而最佳的两模式攻击是最复杂的攻击。模拟显示，尽管简化了系统，但具有一维调制的双向协议的性能仍然可与具有高斯调制的对应物相当，即使在Eve的能力最大化时，甚至针对最佳的两模式攻击也是如此。因此，提出的协议简化了双向系统，同时保证其性能在一定程度上。尤其是在传输距离短且高度噪声的实用系统中，该协议具有良好的应用前景。
具有高维光学空间模式的可编程相干线性量子操作
光子学为探索非经典计算资源提供了一个出色的平台[1]，因为纠缠可以通过光学非线性效应方便地产生[2-4]，而线性操控协议可在多个自由度上实现[5-7]。人们做出了巨大的努力来产生和操控高维纠缠态，既用于量子力学的检验[8]，也用于量子技术的应用[9]。人们致力于增加单个光子上编码的信息量[10]，并实现高维通用线性运算，以扩展量子处理的能力，增强量子计算和模拟的多功能性[11]。高维量子编码已在光路域[12]、频域[4]、时间模域[13,14]和横向空间模域[15–17]中得到演示。对于第一个域，Reck等人[5]展示了如何使用由相位调制器和耦合器组成的级联基本块实现任意幺正算子。利用Reck等人的方案，在路径域中报道了维数从6到26的可编程矩阵算子和投影仪[9,12,18,19]。然而，仅实现了6×6的任意变换矩阵，而由于移相器和定向耦合器的排列复杂性不断增加，其他演示都是固定的或部分可调的。在频域，量子
相干和非相干激光束在湍流大气中的传输研究
分子/气溶胶和原子的吸收 [5, 6]。雨、雪、雾、污染等因素会影响电磁辐射的传输，特别是光波在大气中的传输 [7]。除了上述吸收和散射效应外，折射率波动也会影响光波的传播。在高功率激光器中，吸收还会加热传播路径上的介质，导致光束发散，平均强度的峰值明显降低，这种效应称为“热晕” [8]。然而，激光功率限制和开发更强大激光器的高昂成本等挑战促使人们提出了“光束组合”技术。传统上，有两种光束组合方法：相干光束和非相干光束。在目标上产生高强度的相干光束组合需要线宽非常窄的激光器
转移单晶铋纳米薄膜中相干声学声子的量子限制
铋是一种新兴的量子材料，具有令人着迷的物理特性，例如半金属-半导体 (SM-SC) 跃迁 1-8 和拓扑绝缘态。9-12 分子束外延 (MBE) 生长技术的发展已经生产出高质量的 Bi 薄膜，其中过去五十年理论上预测的丰富物理特性可以通过实验实现。例子包括但不限于卓越的表面态自旋和谷特性、2,13 超导性、14 瞬态高对称相变 15 和非谐散射。16,17 此外，介电常数的负实部和较小的虚部的结合，以及强的带间跃迁，使其在带间等离子体中应用前景广阔。 18 尽管如此，单晶 Bi 纳米薄膜在实际器件中的应用仍然受到限制，因为它们只能在晶格匹配的衬底上生长，例如硅 (111)、19 BaF 2 (111)、20 和云母。21 最近，Walker 等人介绍了一种双悬臂梁断裂 8,22 和热释放胶带 23 技术，用于将大面积 MBE Bi 纳米薄膜从 Si (111) 干转移到任意衬底；他们还表明，转移薄膜的电学/光学/结构特性与原生薄膜相当。8,23 该技术可以研究 Bi 在任意衬底上的独特电子、声子和自旋电子特性，例如用于新兴器件的透明、柔性、磁性或拓扑绝缘衬底。大多数