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部分相干泵浦光束产生下转换双光子场的空间相干特性
我们报告了一项关于使用部分空间相干泵浦光束产生的下转换光子的空间相干特性的理论研究。我们研究了两种几何结构中的重合率和双光子可见性，其中双缝要么放置在泵浦光束的路径中，要么放置在信号场和闲置场的路径中。研究推断干涉条纹的可见性受泵浦参数的强烈影响；泵浦尺寸和泵浦空间相干长度。具体而言，干涉条纹的可见性随着泵浦空间相干性或泵浦横向尺寸在晶面的增加而增加。双光子可见性随传播距离的增加验证了这两种情况下的范西特-泽尼克定理。具有可控泵浦空间相干性的下转换光子，反过来又可以控制下转换光子的空间相干性和纠缠，可以在量子成像、量子通信和非线性干涉测量中找到潜在的应用。
量子信息扰乱动力学中的退相干标度转变
为了开发量子技术，可靠的量子信息处理需要精确控制非平衡多体系统。这是一项极具挑战性的任务，因为量子态对外部扰动的脆弱性会随着系统尺寸的增加而增加。在这里，我们报告了一系列实验性量子模拟，这些模拟可以量化受控汉密尔顿演化对驱使系统偏离目标演化的扰动的敏感性。基于非时间序相关性，我们证明过程保真度的衰减率随着相关量子比特的有效数量 K 的增加而增加，即 K α 。作为扰动强度的函数，我们观察到两个不同动力学区域之间指数 α 的急剧退相干缩放转变。在低于临界扰动强度的极限情况下，可以高保真度控制的量子比特数量没有固有限制。这可能表明，如果扰动能够保持在这个临界阈值以下，那么对大型量子系统的可靠控制是可能的。
通过测量捕获离子运动退相干...
被捕获的离子可以通过用激光激发其内部电子态形成有效的量子二能级系统，从而充当有前途的可扩展量子比特，而离子在谐波势阱中的量化运动状态使我们能够通过库仑力与相邻离子相互作用。因此，高保真操作需要精确了解系统的运动退相干时间，即离子的运动状态不再可靠地被知道或不再能被控制的时间。现有的运动相干性测量通过将运动状态与激光驱动的内部跃迁耦合来间接控制和测量运动状态，因此，它们可能容易出现电子状态退相干和激光幅度或频率波动。在本论文中，我们应用了之前提出的直接电场操纵被捕获离子运动相干态的机制，在一种新的自由进动序列中测量运动相干时间。该序列由连续谐振子相空间中两个相位差可变的相干位移组成，由可变的延迟时间分隔。在 4 开尔文的超高真空室中，使用位于铌表面电极阱上方 50 微米处的锶-88 + 离子，我们测量了 (24 ± 5) 𝑠 − 1 的运动退相干率。该测量速率与系统的预期退相干率相匹配，其中捕获离子加热在幅度上超过其他形式的退相干，这很可能是我们系统的情况。
使用 Steane 代码缓解退相干引起的量子比特误差和量子门误差
I. 引言 容错量子纠错码 (QECC) 按照定义能够避免错误传播。更明确地，[ n, k, d ] 最大-最小距离 QECC 将 k 个逻辑量子比特编码为 n 个物理量子比特，最小距离为 d，因此它能够纠正 t = [ d − 1 / 2] 个单独的物理量子比特错误。我们的设计目标是确保尽管使用了现实的不完美量子门，错误的扩散不会导致超出容错 QECC 的纠错能力。更正式地讲，如果单个组件以概率 p 发生故障，导致电路块输出端出现少于 t = ( d − 1) / 2 个单独的量子比特错误，则受 [ n, k, d ] QECC 保护的量子电路具有容错能力 [1]。在这个理想假设下，单个门引入的物理量子比特错误不会升级为无法纠正的错误数量，前提是考虑 [ n, k, d ] QECC。但是，如果单个门错误耗尽了 [ n, k, d ] 代码的纠错能力，遇到第二个门错误将导致错误扩散。我们假设单个门错误的概率为 p 。因此，两个同时发生的门错误的概率为 O ( p 2 ) ，前提是错误事件彼此独立，而 p ≪ 1 和 p 2 < p 。不幸的是，受控非 (CNOT) 门中控制量子比特上的位翻转错误将导致对目标量子比特施加有害的非操作，从而导致两个错误的量子比特，而不是一个。因此
材料量子退相干研究最新进展...
摘要 退相干是量子力学领域的一个相对较新的概念。尽管该领域的先驱者一定已经明白量子叠加中相位相干的丧失是量子测量问题出现确定结果的根本原因，但直到量子力学提出 60 年后，量子测量问题才以退相干的形式得到处理，如 Joos 和 Zeh 在 1983 年的一份报告中所述 [1]。然而，此后不久，该理论得到了进一步的发展，人们开始实验测量各种系统中的实际退相干率。今天，退相干之所以成为主要关注的问题，还有另一个原因，即量子通信系统中必须保持叠加态不受干扰，而退相干对其实际应用造成了很大的限制。退相干出现在开放量子系统中，其中所考虑的基本系统与环境的相互作用相对较强。对于极真空中的小原子系统，退相干时间可能长达数秒，尽管在大多数液体和固体中，退相干时间低于目前可测量的时间（即不到飞秒的几分之一），因为液体和固体与周围分子或原子排列的耦合很强。在隔离良好的粒子系统中，退相干相对较慢，这在几个文献中已有描述
使用 Steane 代码缓解退相干引起的量子比特误差和量子门误差
I. 引言 容错量子纠错码 (QECC) 按照定义能够避免错误传播。更明确地，[ n, k, d ] 最大-最小距离 QECC 将 k 个逻辑量子比特编码为 n 个物理量子比特，最小距离为 d，因此它能够纠正 t = [ d − 1 / 2] 个单独的物理量子比特错误。我们的设计目标是确保尽管使用了现实的不完美量子门，错误的扩散不会导致超出容错 QECC 的纠错能力。更正式地讲，如果单个组件以概率 p 发生故障，导致电路块输出端出现少于 t = ( d − 1) / 2 个单独的量子比特错误，则受 [ n, k, d ] QECC 保护的量子电路具有容错能力 [1]。在这个理想假设下，单个门引入的物理量子比特错误不会升级为无法纠正的错误数量，前提是考虑 [ n, k, d ] QECC。但是，如果单个门错误耗尽了 [ n, k, d ] 代码的纠错能力，遇到第二个门错误将导致错误扩散。我们假设单个门错误的概率为 p 。因此，两个同时发生的门错误的概率为 O ( p 2 ) ，前提是错误事件彼此独立，而 p ≪ 1 和 p 2 < p 。不幸的是，受控非 (CNOT) 门中控制量子比特的位翻转错误将导致有害的
同时对量子比特和运动退相干不敏感的无激光捕获离子纠缠门
囚禁离子具有较长的相干时间、固有的均匀性和较高的门保真度，是量子模拟和通用量子计算的一个有前途的平台[1-8]。实现高保真度多量子比特纠缠门的最常用方法依赖于将内部量子比特“自旋”态与集体运动自由度耦合[1,2,9]。几何相位门——通过运动相空间中封闭的、自旋相关的轨迹产生纠缠——被广泛使用，因为它们对离子温度（在 Lamb-Dicke 极限下）具有一级不敏感性[10-12]。几何相位门利用激光束产生所需的自旋运动耦合，已被用于产生保真度为 ∼ 0 的贝尔态。 999 [7,8]，主要误差来自非共振光子散射[13]。其他无激光方案利用静态[14-19]、近量子比特频率[20-25]或近运动频率[20,26-28]磁场梯度引起自旋运动耦合。虽然无激光方案消除了光子散射误差，并且不需要稳定的高功率激光器，但由于其门持续时间通常较长，因此更容易受到其他噪声源的影响。由于场幅度波动导致的量子比特频率偏移或错误校准是使用微波场梯度实现的无激光门的主要误差源[19,21]。最近的研究表明，通过精心的陷阱设计可以被动地减少其中一些偏移[24]。也可以通过添加控制场来执行动态解耦，从而主动减少它们[18,29-32]；迄今为止，最好的
双层半导体量子点中的长寿命量子相干性
摘要：本文给出了二能级半导体量子点系统的解析解，讨论了从激发态（α 12 ，α 21 ）的光子辐射跃迁和声子无辐射跃迁的速率、纯失相过程的速率（γ）、失谐参数（）和拉比频率（），以及原子占据概率（ρ 11 (t)和ρ 22 (t)）、原子粒子数反转（ρ z (t)）、纯度（PA (t)）、冯·诺依曼熵（S (t)）和信息熵（H (σ x )、H (σ y )和H (σ z )）。对于α 12 、α 21 、γ 和的一些特殊情况，我们清楚地观察到所有曲线上出现了长寿命量子相干现象。此外，纯度曲线中的衰减现象非常明显，可以通过改变α 12 ，α 21 和γ的值来简单控制。
通过激光脉冲和衰变的相应驱动实现量子相干性
其中 T 是时间排序算子。虽然 U(t2,t1) 的显式计算极其困难，但显然时间相关哈密顿量引起的动力学将 t1 时的量子态双射映射到 t2 时的量子态，并保持相互的标量积。因此，如果系统最初处于高熵 S>0 的混合态，它将永远保持混合态，且熵完全相同。即使对 H(t) 在时间上的完全理想控制，也无法以这种方式产生相干性。因此，必须考虑开放系统。生成单一状态的标准方法是使感兴趣的系统与冷系统进行热接触。一般来说，这是一个极其缓慢的过程。目标量子态必须是某个给定系统的基态。另外，一般的光泵浦和特别是激光冷却 [1] 都是利用共振泵浦和自发衰变来降低微观系统熵的成熟技术。最近，工程耗散已被认为是在小型 [2-4] 和扩展系统 [5,6] 中产生目标纠缠量子态的一种手段。实验上，已经证明了两个量子比特 [7,8] 和两个捕获的中观铯云 [9] 存在纠缠。在本文中，我们表明，如果涉及中间、高度激发和衰减态，周期性驱动可以使量子系统收敛到相干量子态。关键方面是泵浦脉冲周期与内部过程的时间常数（这里是拉莫尔进动）的可比性。这将我们的提议与已建立的光泵浦协议区分开来。完全无序的初始混合物可以变得几乎相干。最终混合物的熵仅为 S ≈ kB ln2，对应于两种状态的混合。一个吸引人的优点是，一旦关闭驱动，林德布拉衰变就不再重要，系统仅受哈密顿动力学支配。本研究的重点是通过示范性方式展示在周期性激光脉冲作用下小自旋系统中熵的大幅降低。选择该系统的动机是量子点中电子自旋与核自旋相互作用的实验[10-17]。所研究的模型也适用于分子自由基中的电子自旋[18]或分子磁体，见参考文献[19-21]。在有机分子中，自旋浴由有机配体中氢原子核的核自旋决定。
分子电子旋转量子矩的脱碳
摘要：量子状态是由无法直接测量相的波函数描述的，但在干扰和纠缠等量子效应中起着至关重要的作用。相对相信息的损失称为折叠，是量子系统与其环境之间的相互作用引起的。变形也可能是通往可靠量子计算的路径上的最大障碍。在这里我们表明，即使在一个孤立的分子中也发生了变质，尽管并非所有相信息都会通过对中央电子自旋量子QPIT与附近核自旋相互作用的原型磁分子中相互作用的理论研究。依赖分子的残留相干性为提议解释实验的核自旋差屏障提供了微观合理化。附近分子对破裂性的贡献对分离有非平凡的依赖性，在中间距离处达到峰值。分子仅影响长期行为。由于残差相干性很容易计算和与连贯性时间良好相关，因此可以用作磁分子中连贯性的描述符。这项工作将有助于建立设计原理，以增强分子旋转量子的连贯性，并有助于激发进一步的理论工作。