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SRIVASTAV，Vatshal 等人。快速量子控制：使用 Qudits 克服损失和噪音。在：物理评论。X，2022 年，第 12 卷，第 4 期，第 041023 页。doi：
建立稳健且无条件安全的量子网络的主要要求是在现实信道上建立量子非局域相关性。虽然无漏洞的贝尔非局域性测试允许在这种与设备无关的环境中进行纠缠认证，但它们对损失和噪声极为敏感，而这些损失和噪声在任何实际通信场景中都会自然出现。量子转向通过以不对称的方式重新构建贝尔非局域性，放松了其严格的技术限制，仅在一侧有一个可信方。然而，量子转向测试仍然需要极高质量的纠缠或非常低的损失。在这里，我们介绍了一种量子转向测试，它利用高维纠缠的优势，同时具有抗噪性和抗损失性。尽管我们的转向测试是为量子比特构建的，但它是为单探测器测量而设计的，能够以时间高效的方式弥补公平采样漏洞。我们通过实验演示了多达 53 个维度的量子控制，摆脱了公平采样漏洞，同时实现了损耗和噪声条件，相当于 79 公里电信光纤的 14.2 dB 损耗和 36% 的白噪声，从而展示了相对于基于量子比特的系统所取得的改进。我们继续展示了高维度的使用如何反直觉地大幅缩短总测量时间，使量子控制违规几乎快了 2 个数量级，而只需将希尔伯特空间维度加倍即可实现。我们的工作最终证明了高维纠缠在损耗、噪声和测量时间方面为量子控制提供了显著的资源优势，并为具有终极安全性的实用量子网络打开了大门。
可编程通用光子处理器中的情境性、连贯性和维度的实验认证
高维状态的量子叠加使得加密协议中的计算速度和安全性都得以提升。然而，层析成像过程的指数复杂性使得这些属性的认证成为一项具有挑战性的任务。在这项工作中，我们使用由飞秒激光写入技术制造的六模通用光子处理器实现的成对重叠测量，通过实验认证了针对不断增加的维度的量子系统的相干性见证。特别是，我们展示了所提出的相干性和维度见证对于维度高达 5 的量子比特的有效性。我们还展示了量子询问任务中的优势，并表明它是由量子语境性推动的。我们的实验结果证明了这种方法对于可编程集成光子平台中量子属性认证的有效性。
使用高维单维和多维数据估计 pi ...
量子计算是基于量子力学的工作原理进行的，当前二维量子计算技术面临噪声、信息容量等重大问题，高维量子计算被用来解决这些问题。本研究尝试通过高维下的多全局和单全局量子相位估计（QPE）算法来近似计算π。研究表明，在高维下可以使用更少的量子资源来计算π，且精度至少等于或高于二维QPE。此外，当量子数或维数保持不变时，高维下多全局QPE的结果至少等于或优于单全局QPE。本研究中的所有计算均在Cirq上实现。
![arxiv：2110.11510V1 [QUANT-PH] 2021年10月21日](/simg/a\a428995fa69e6229963d8b6e713da0ceaaa569ef.webp)
arxiv：2110.11510V1 [QUANT-PH] 2021年10月21日
量子计算机将需要有效的错误校正代码。当前的量子处理器可以对每个粒子进行精确控制，因此具有较少的颗粒可以对控制可能是有益的。al-尽管传统上量子计算机被认为是使用Qubits（2级系统），但Qudits（具有2级以上的系统）很有吸引力，因为它们可以使用较少的粒子具有同等的计算空间，这意味着需要控制更少的粒子。在这项工作中，我们证明了如何使用参数[[2 n，2 n，2 n-1-2 n，≥3]] q构造代码，以选择素数q和nat-ural数字n。这是使用局部二极异不变（LDI）代码的技术来完成的。通常，LDI代码的缺点是需要大量的局部维度来确保距离至少保留，因此这项工作还通过利用CSS代码的结构来降低这一要求，从而允许在任何局部二光度选择中导入上述代码家族。
Qudit Dicke 状态准备
对于量子比特 (d = 2) 的特殊情况，通过设置 ⃗ k = (k 0, k 1) = (n−k, k)，我们看到 | D n (⃗k)⟩ 简化为熟悉的 Dicke 状态 | D nk⟩。虽然已经研究了量子比特 Dicke 状态的性质 [37–43]，但迄今为止尚未考虑过这种状态的制备。本文的主要目标是制定一个确定性地制备任意量子比特 Dicke 状态的电路。这样的量子电路可用于将 (量子比特) Dicke 状态的许多应用推广到量子比特，例如量子网络 [7]、量子计量 [9]、量子压缩 [17] 和优化 [11]。特别地，需要将 (秩 1) 海森堡自旋链的算法 [21] 扩展为更高秩 ( SU ( d )) 可积自旋链 [45, 46]。
高维的全量子层析成像 -
在很大程度上是由于整体两国频率梳（BFCS）[1]的出现，由于其固有的高尺寸和纠缠与fiftic网络的固有的高尺寸和纠缠相对于频率域中的量子信息处理越来越关注。但是，此类状态的量子状态层析成像（QST）需要进行主动频率混合操作的复杂而精确的工程[2-4]，这很难扩展。为了加强这些局限性，我们提出了一种新颖的SO，它采用了脉冲塑造器和电动相调制器（EOM）来执行隆起操作，而不是以规定的方式进行混合。结合了最先进的贝叶斯统计方法[5]，我们成功地验证了纠缠和重建由芯片SI 3 N 4微孔共振器（MRR）产生的BFC的全密度ma-Trix，最高为8×8- dimensional dimensional dimensials timensials Twip Qud-QudqudiT hilbert Space，最高频率为water water forsy Bins water for derumension for derumense for derumension for derumension。总体而言，我们的方法为频率可实现的操作提供了一种实验性的频率键断层扫描方法。编码单个光子的量子信息水平，称为光子Qudits [6]，量子通信和网络相关的关键范围[7]，例如较高的信息能力[8]，增加噪声耐受性[9]，以及对Bell不平等现象的强烈侵害[10]。已经在许多自由度中探索了光子量的生成和操纵，包括路径[11，12]，轨道角度[13，14]，频率箱[2，3，15]和时间箱[16，17]。综合光子学在缩放量子状态的复杂性[18，19]和量子操作[20]中起关键作用，并且自由度的频率程度特别有吸引力，因为芯片BFC可以以紧凑的方式产生大量的频谱纠缠的垃圾箱。
可编程通用光子处理器中的上下文性、相干性和维度的实验认证
高维状态的量子叠加可以提高加密协议的计算速度和安全性。然而，层析成像过程的指数级复杂性使得这些属性的认证成为一项具有挑战性的任务。在这项工作中，我们使用由飞秒激光写入技术制造的六模通用光子处理器实现的成对重叠测量，通过实验认证了针对不断增加的维度的量子系统的相干性见证。特别是，我们展示了所提出的相干性和维度见证对于维度高达 5 的量子位的有效性。我们还展示了在量子询问任务中的优势，并表明它是由量子语境性推动的。我们的实验结果证明了这种方法对于可编程集成光子平台中量子属性认证的有效性。
手性诱导自旋选择性：量子应用的一项使能技术
由于化学提供了无与伦比的灵活性，分子自旋是未来量子技术的有前途的基石，这使得设计针对特定应用的复杂结构成为可能。然而，它们与外部刺激的相互作用较弱，因此很难在单分子水平上访问它们的状态，而单分子水平是它们在量子计算和传感等领域应用的基本工具。在此，我们预见到一种创新的解决方案，利用手性诱导的自旋选择性对电子转移过程的影响，利用手性和磁性之间的相互作用。设想使用一种自旋到电荷的转换机制，该机制可以通过将分子自旋量子比特连接到一个二元组来实现，其中电子供体和电子受体通过手性桥连接。通过基于实际参数的数值模拟，结果表明，即使在相对较高的温度下，手性诱导的自旋选择性效应也可以实现分子量子比特和量子点的初始化、操纵和单自旋读出。
噪声量子通道中的Qudit状态
技术和理论进步使Qudit国家在量子信息和组合中必不可少。量子算法代表了现代量子信息理论领域中的一个突出应用，为计算加速度提供了经典系统不可能实现的潜力。一种实现量子算法的著名方法涉及创建特定类型的异常纠缠的图形状态。超图状态，也称为多部分纠缠状态或高阶纠缠状态，是量子状态，它们将纠缠概念扩展到钟形状态或图形状态中通常发现的成对相关性之外。他们提供了一个平台来概括最初针对Qubit状态的想法。因此，例如，Qudit状态已在量子传送[1-3]，量子计算[4 - 6]，量子步行[7 - 9]和量子状态转移[10-12]中发现了应用。量子系统始终受到与环境环境相互作用的噪声的影响[13]。因此，对在嘈杂条件下进化的Qudit国家动态的研究是一个相关问题，我们在这里进行了研究。Qudits是Qubits的较高维度概括，在量子科学和技术的几个领域中变得越来越重要[14，15]。噪声在任何物理系统中总是不可避免的现象。特别是量子噪声具有非常特殊的特征，其效果通过非可逆操作员表征。在本文中，我们专注于研究噪声如何影响量子状态。为了研究噪声对状态的影响，应了解相应的量子通道的特征。量子通道由适当的kraus操作员表示。保真度是对此有用的诊断。我们研究的量子通道是dit-Flip噪声，相位翻转噪声，DIT相相位噪声，去极化噪声，ADC（非马克维亚噪声），非马克维亚倾向噪声和非马克维亚去极化噪声[16，17]。这些通道最初被定义为适用于Qubit。dit-Flip噪声，相位翻转噪声，DIT相相翻噪声和去极化噪声被推广到[3]中的Qudit状态。遵循此方向，我们将Qudits上的ADC（非马尔可夫噪声），非马克维亚式Dephasing和非Markovian去极化噪声进行了推广。针对这些通道中的每个通道计算了原始状态和最终状态之间的忠诚度的分析表达。这有助于根据量子状态评估噪声的影响。连贯性是大多数
双能级系统作为绝对功率的量子传感器
已经提出了几种解决这个问题的方案。例如使用普朗克光谱 [ 1 ， 2 ]、已知微波元件的散粒噪声 [ 3 ] 或与参考传输线相比的被测设备的散射参数 [ 4 – 6 ]。这些方法可能需要单独冷却或多次切换的低温标准，这会增加测量时间和不确定性，因为在重新组装微波线时参数不可避免地会发生变化。在使用超导量子比特或谐振器的实验中，通常使用电路特有的一些物理效应进行校准。例如，光子数已经通过交叉克尔效应 [ 7 ] 或通过量子比特腔系统的斯塔克位移进行了精确校准 [ 8 ， 9 ]。后者已扩展到多级量子系统（qudits），以从更高级别的 AC 斯塔克位移中推断出未知信号频率和幅度 [10]。另一种方法是使用相位量子位作为采样示波器，通过测量通量偏差随时间的变化情况 [11]。其他方法适用于校正脉冲缺陷 [12,13]。最近一个有趣的提议是使用